The Surgeとは何か：イーサリアム2.0アップグレードの次の段階？
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The Surgeとは何か：イーサリアム2.0アップグレードの次の段階？
イーサリアムの「ザ・サージ」アップグレードは、第2層ロールアップとデータ可用性の改善を通じてスケーラビリティを大幅に向上させ、1秒あたり10万件以上のトランザクション処理を実現する。これにより、分散化とセキュリティを維持しつつ、ネットワークのパフォーマンスが飛躍的に高まる。
Web3業界の深掘り報道に専念し潮流を洞察執筆：Kucoin
翻訳：白話ブロックチェーン
イーサリアムの次なる大規模アップグレード「ザ・サージ（The Surge）」について理解を深めましょう。このアップグレードは、第2層（L2）ロールアップソリューションとデータ可用性の改善を通じて、1秒あたり10万件以上のトランザクション処理能力（TPS）を実現することを目指しています。本ステージがどのようにスケーラビリティを強化し、ガス代を削減しながらも分散性を維持し、安全で効率的なブロックチェーンの未来を築く基盤となるのかを詳しく解説します。
イーサリアムは常に進化しており、次の大きな一歩が「ザ・サージ」です。このフェーズでは、分散性や安全性を犠牲にすることなく、スケーラビリティを高めることが目的です。イーサリアムの長期的ビジョンの一環として、ザ・サージにより、レイヤー1（L1）およびレイヤー2（L2）ネットワーク全体での処理能力が1秒あたり10万件以上のトランザクションに達することが見込まれます。本稿では、イーサリアムが最も拡張性が高く、効率的なブロックチェーンへと進化する次のステップについて詳細に解説します。
1. ザ・サージとは何か？
ザ・サージとは、主に第2層（L2）ソリューションとロールアップ技術を通じた、イーサリアムのスケーラビリティ向上への転換を指します。イーサリアム創設者であるヴィタリック・ブテリン氏が提唱したこの概念は、ネットワークをより高速かつ効率的にすることを目的としています。その主な目標は、分散性、セキュリティ、相互運用性を維持しつつ、より多くのトランザクションを処理できるようにすることです。
現在、イーサリアムは基礎層（L1）で1秒あたり約15～30件のトランザクションを処理しています。これは多くのアプリケーションにとって十分ですが、ピーク時にはネットワークの混雑を引き起こし、ガス代の高騰につながります。ザ・サージはこうしたボトルネックを解決し、イーサリアムがグローバルなアプリケーションを支える能力を高めることを目指しています。
1）ザ・サージの主要な特徴
ザ・サージ ロードマップ | 出典：Vitalik Buterin
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L1およびL2ネットワークで毎秒10万件以上のトランザクション処理能力：第2層のロールアップソリューションにより、イーサリアムは1秒あたり10万件以上のトランザクションを処理可能になります。ロールアップは複数のトランザクションをまとめてイーサリアムブロックチェーンに提出することで、スループットを向上させ、ガス代を削減します。
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分散性とセキュリティの確保：ザ・サージは、ユーザーがごくわずかなリソースでノードを運営できるよう維持することで、イーサリアムの分散性を守ります。強化された暗号証明（例：SNARKs）は、信頼不要（trustless）な仕組みをさらに強固にします。
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データ可用性サンプリング（DAS）によるデータ可用性の改善：DASにより、ノードはすべてのデータをダウンロードせずに情報を検証でき、効率性が向上し、第2層ソリューションのスケーリングを支援します。
2）イーサリアムが毎秒10万件のトランザクションを目指す道筋
現時点では、イーサリアムのL1における処理能力は1秒あたり15～30件程度ですが、ロールアップとDASの導入により、1秒あたり10万件以上への到達が見込まれています。ヴィタリック・ブテリン氏は、イーサリアムを個別のブロックチェーンの集合ではなく、統合されたエコシステムとして捉えるべきだと強調しています。
これはつまり、異なるL2間のクロスチェーン相互運用性が改善され、ユーザーエクスペリエンスもよりスムーズになるということです。イーサリアムのロードマップは、異なるレイヤー間での資産移動がETHウォレット間での送金と同じくらい簡単にできるネットワークの構築に焦点を当てています。
2. ザ・サージのタイムライン
イーサリアムのザ・サージは複数の段階からなり、L1およびL2における継続的なアップグレードが中心となります。以下は、最新のアップデートとロードマップに基づく予定されるタイムラインです：
2024年第1四半期――デンカム（Dencun）アップグレード（プロト・ダンクシャーディング開始）
プロト・ダンクシャーディング（EIP-4844）を導入し、「blob」データによってデータ可用性を改善します。これにより、さらなるロールアップ拡張の基盤が整います。イーサリアムの第2層ソリューションは、改善されたデータ可用性を活用し、より迅速かつ安価なトランザクションを実現し始めます。
2024年～2025年――ロールアップの拡張と証明システムの成熟
Arbitrum、Optimism、zkSyncなどのロールアップがアップデートされ、スケーラビリティが向上します。新たな暗号証明（例：SNARKs）により、ロールアップの信頼不要性が強化されます。PeerDASや2D DASといったデータ可用性サンプリング（DAS）システムも拡充され、より高いトランザクションスループットをサポートします。
2025年末――ガス価格の最適化とL1の強化
EOF（Ethereum Object Format）を導入し、スマートコントラクトの実行効率を向上させます。多次元ガス価格の採用が検討され、計算、データ、ストレージの各リソースに対して別々の料金体系を適用します。また、ロールアップソリューションをイーサリアムプロトコルに直接統合する可能性もあります。
2026年以降――完全版ダンクシャーディングの全面展開
プロト・ダンクシャーディングから完全版ダンクシャーディングへ移行し、イーサリアムを複数のシャードに分割することで、スケーラビリティをさらに向上させます。イーサリアムは、L1およびL2エコシステム全体で1秒あたり10万件のトランザクション処理能力の完全実現を目指します。
2026年以降――継続的な監視とアップグレード
後量子暗号などを含む高度なコンセンサスメカニズムを導入し、ネットワークの安全性を確保します。イーサリアムは引き続き、L2間の相互運用性の最適化と統合を進め、ユーザーエクスペリエンスの円滑さを高めていきます。
このタイムラインは、移行期間中の安定性と円滑な導入を確保するための、イーサリアムの段階的アプローチを反映しています。ザ・サージの各ステップは前の段階を基盤としており、最終的には、グローバルレベルのアプリケーションを支えながらも、分散性と安全性を保ったブロックチェーンの構築を目指しています。
3. ザ・サージが影響を与える主要な要素
以下は、ザ・サージのアップグレード期間中に、イーサリアム2.0のロードマップにおいて影響を受ける主要な構成要素です：
L1とL2間の「分業」案 | 出典：Vitalik Buterin
1）第2層ロールアップ：ザ・サージの中核
第2層ロールアップソリューションは、イーサリアムをより高速かつ経済的にするための重要な手段です。これらは複数のトランザクションをオフチェーン（イーサリアムメインネット外）で集約して処理し、その要約のみをイーサリアムブロックチェーンに提出します。これにより、メインネットの負荷が軽減され、トランザクションがより速く、コストも低くなります。
ロールアップには主に2種類あります：
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OPロールアップ：すべてのトランザクションが有効であると仮定し、一定時間内に誰かが不正を報告しない限り問題ないとみなします。各トランザクションを即座に検証する必要がないため、処理速度が速くなります。
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ZKロールアップ：高度な数学的手法であるゼロ知識証明（ZKP）を利用して、トランザクションの有効性を即時に確認します。この方法は、即時かつ安全な検証を提供します。
ロールアップの影響はすでに顕著です。L2Beatのデータによると、過去1年間でイーサリアム第2層ネットワークの総ロックアップ価値（TVL）は216%増加し、380億ドルを超えました。ますます多くのユーザーとプロジェクトがロールアップを採用することで、イーサリアムはよりスケーラブルでアクセスしやすい存在となり、ザ・サージの到来に備えた基盤が築かれています。
イーサリアム第2層のTVL | 出典：L2Beat
2）データ可用性サンプリング（DAS）
データ可用性サンプリング（DAS）は、イーサリアムが大量のデータをより効率的に処理するのを支援する手法です。イーサリアムのような分散型ネットワークでは、すべてのノードがすべてのトランザクションデータが利用可能であることを確認する必要があります。しかし、すべてのノードがすべてのデータを保存するのは現実的ではありません。DASは、ノードがすべてのデータをダウンロード・保存せずとも検証できる仕組みを提供することで、この課題を解決します。
DASには主に2種類があります：
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PeerDAS：ピアツーピアネットワークを活用して作業負荷を分散させるシステムです。ネットワーク内の各ノードがデータの一部だけをチェックし、全ノードが協力して全体のデータセットを確認します。この方法により、大量のストレージを必要とせずに効率的なデータ検証が可能になります。
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2D DAS：PeerDASの改良版であり、検証効率をさらに高めます。単独のデータ断片だけでなく、それらがどのように組み合わさるかもチェックすることで、分散性を保ちつつスケーラビリティとセキュリティを同時に高めます。
DASにより、ロールアップはイーサリアムネットワークの負担を増やすことなく、より多くのトランザクションを処理できるようになります。これにより、システムは高速かつ経済的で分散化された状態を維持しつつ、セキュリティを損なうことなくスケーリングできるというイーサリアムの目標を達成できます。
プラズマとデータ圧縮ソリューション
EVMプラズマチェーンを構築する一つの方法（唯一の方法ではない）は、ZK-SNARKを使って並列UTXOツリーを構築し、EVMによって生じる残高の変化を反映させ、異なる時点で「同一のコイン」に対する一意のマッピングを定義することです。これを基に、プラズマスキームを構築できます。出典：Vitalik Buterin
ロールアップに加えて、プラズマやデータ圧縮技術もイーサリアムの効率的なスケーリングを支援しています。それぞれの仕組みを見てみましょう：
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プラズマ：プラズマはオフチェーンでトランザクションを処理します。つまり、イーサリアムメインネット外で取引が行われるということです。プラズマはすべてのトランザクションをブロックチェーンに提出するのではなく、その要約のみを提出します。これにより、メインチェーンに保存すべきデータ量が削減され、速度が上がり、コストが下がります。多数の小さなタスクを1つのレポートにまとめるようなもので、時間とリソースを節約できます。
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データ圧縮：データ圧縮は、トランザクションに必要なデータ量を減らすことで、サイズを小さくします。例えば、イーサリアムは標準署名からBLS署名に切り替えることで、複数の署名を1つにまとめることができます。これにより、ブロックチェーン上のスペースを節約でき、特に第2層ネットワークのように大量のトランザクションを扱うシステムにおいて、トランザクションがより効率的になります。
3）プラズマとロールアップの連携
プラズマシステムを構築する方法の一つとして、ZK-SNARK（暗号技術）を使用してトークンの流れを追跡する方法があります。このシステムは「並列台帳」を作成し、各トークンの時間経過に伴う移動を記録します。プラズマは、必要な情報の要約のみをメインチェーンに提出することで、正確性と安全性を損なうことなく効率性を確保します。
プラズマとデータ圧縮技術は、ロールアップの有効性をさらに高める役割を果たします。これらのソリューションは、イーサリアムのガス代を下げ、より多くのトランザクションを処理し、大規模なアプリケーションを支援しつつ、分散化の特性を維持するのに貢献しています。
4. ザ・サージにおけるL1の改善
ロールアップが多くのオフチェーン取引を処理する一方で、イーサリアムのメインブロックチェーン（L1）も、成長するエコシステムに対応するためにアップグレードが必要です。これらのアップグレードにより、イーサリアムの基盤層がスケーラブルで効率的かつアクセスしやすいままであることが保証されます。以下はL1で予定されている主な改善点です：
1）ガスリミットの引き上げ：ガスリミットは、1つのブロック内で処理可能なデータ量を決定します。ガスリミットを引き上げることで、イーサリアムは1ブロックあたりより多くのトランザクションを処理でき、待ち時間が短縮され、ネットワークの混雑が緩和されます。ただし、ガスリミットの引き上げにはリスクも伴います。制限が高すぎると、ノードの運営コストが上昇し、ネットワークセキュリティに参加できる人数が制限され、分散性が低下する可能性があります。イーサリアムの目標は、より多くのトランザクションを処理しつつ、ネットワークの開放性と分散性を維持するバランスを見つけることです。
2）EVMバイトコードの改善：イーサリアム仮想マシン（EVM）はスマートコントラクトが実行される場所です。イーサリアムは、スマートコントラクトの実行効率を高める新しいバイトコード形式「EOF（Ethereum Object Format）」を導入します。このアップデートにより、ガス代が削減され、開発者やユーザーにとってトランザクションやコントラクトとのやり取りがより安価になります。
3）多次元ガス価格：イーサリアムは、計算、データ、ストレージといった使用するリソースの種類に応じてガス料金を分類する多次元ガス価格を導入します。これにより、ユーザーは実際のトランザクション需要に応じて合理的な料金を支払うことができ、コスト構造が最適化され、ユーザーエクスペリエンスが改善されます。
4）イーサリアムネイティブロールアップ：ネイティブロールアップとは、イーサリアムプロトコル内で直接動作するロールアップのことです。つまり、イーサリアムが複数の並列EVMインスタンスをサポートするようになるということです。ネイティブロールアップにより、ネットワークの過負荷を招くことなくトランザクション処理能力が向上します。駅に複数の線路があり、それぞれが独立して列車を処理するように、システム全体がより速く、効率的になります。
これらのL1の改善により、ロールアップが大部分のトランザクション負荷を担っても、イーサリアムはスケーラブルで効率的なまま維持されます。これらは共に、複雑なアプリケーションと数百万のユーザーを支える、安全で分散化されたプラットフォームとしてのイーサリアムの成長を助けます。
5. ザ・サージがユーザーと開発者に与える影響
イーサリアムのザ・サージアップグレードは、ネットワークをより効率的かつ安価にすることを約束しており、一般ユーザーと開発者の両方に恩恵をもたらします。技術的な詳細は複雑ですが、以下はこれらの変化があなたにどのような影響を与えるかを簡単に説明したものです：
1）低いガス代：最も顕著な改善の一つは、ArbitrumやOptimismなどの第2層ネットワークにおけるガス代の低下です。これらのネットワークはすでに安価なトランザクションを提供しており、現在のETH送金手数料は約0.24ドル～0.78ドルです。ザ・サージ後は、トランザクション費用がさらに低下し、ETHの送金やdAppとのインタラクションがより手頃になります。低いガス代は、ユーザーがネットワーク混雑時に高額な手数料を払わずに、より頻繁に取引できることを意味します。
2）改善されたdAppパフォーマンス：開発者はより高速なトランザクション速度の恩恵を受け、より複雑で機能豊富なdAppを構築できるようになります。DeFiプラットフォーム、ブロックチェーンゲーム、NFTマーケットなど、何を開発しているにせよ、ザ・サージによるスケーラビリティの向上は操作をよりスムーズにします。高速なトランザクションは遅延を減らし、ユーザー満足度を高め、DeFiやゲームなどさまざまな分野での革新を促進します。
3）強化された相互運用性：異なるネットワーク間の連携能力も向上します。第2層ネットワークとイーサリアムメインネット間でのトークンや資産の移動がよりシームレスになります。ユーザーは複雑なクロスチェーンブリッジに依存する必要がなくなります。代わりに、イーサリアムは統一されたエコシステムのように感じられ、異なるレイヤー間でのdApp利用や資金移動が、まるで単一ネットワークを使うかのように簡単になります。
これらの改善により、イーサリアムはユーザーと開発者の両方にとってより使いやすく、一般ユーザーも開発者も thrive できるエコシステムが促進されます。送金、アプリ開発、新プロジェクトの探索に関わらず、ザ・サージはイーサリアムコミュニティに、より速く、より安く、より便利なブロックチェーンサービスをもたらします。
6. セキュリティに関する考慮事項
イーサリアムネットワークの拡張に伴い、セキュリティを維持する難易度も高まります。ロールアップの広範な利用に伴い、それらの信頼不要性と堅牢性を確保することが極めて重要です。ロールアップはトランザクションを確認するための暗号証明に依存しており、これらの証明は潜在的な脆弱性から守られる必要があります。
ヴィタリック・ブテリン氏は、量子コンピューティングによる長期的なリスクにも言及しています。イーサリアムの開発者たちは、ネットワークの将来の安全性を確保するため、耐量子暗号技術の研究をすでに進めています。
7. ザ・サージ以降の未来
ザ・サージの後も、イーサリアムは完全なダンクシャーディングへのロードマップを継続します。この段階では、完全なデータシャーディングが導入され、スケーラビリティがさらに向上します。今後のアップグレードには以下が含まれます：
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ザ・スパージ（The Splurge）：より良いガス価格設定やトランザクションフォーマットなど、他の改善に注力。
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ザ・ヴァージ（The Verge）：ステートレスクライアントの実現により、イーサリアムのコンセンサスメカニズムの効率を向上。
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ザ・パージ（The Purge）：不要なデータを削減し、ノードのパフォーマンスを向上させてネットワークを最適化。
イーサリアムの長期的ビジョンは、セキュリティと分散性を犠牲にすることなく、世界中で数百万のユーザーを支えられるブロックチェーンの創造です。
ダンクシャーディング――イーサリアムの完全シャーディングアップグレードについて詳しく知る。
8. 結論
イーサリアムのザ・サージは、グローバルな分散型プラットフォームへの重要な一歩です。ロールアップ、データ可用性、L1の改善に注力することで、10万TPS以上の処理能力を実現しつつ、分散性とセキュリティを維持することを目指しています。
これらのアップグレードの展開に伴い、ユーザーはより高速なトランザクションと低い手数料の恩恵を受け、開発者はより革新的なdAppを構築できるようになります。しかし、急速なスケーラビリティ向上にはリスクも伴います。潜在的な課題としては、第2層ソリューションの脆弱性、一時的なネットワーク障害、移行期間中のガス代の変動などが挙げられます。開発者とユーザーは情報に常に注意を払い、イーサリアムの進化に適応していく必要があります。
ザ・サージの到来により、イーサリアムはスケーラブルで効率的かつ安全なブロックチェーンの未来を築く基盤を確立しました。しかし、いかなる大規模アップグレードと同様に、慎重な監視と継続的な調整が、長期的成功の鍵となります。これは、イーサリアムの野心に満ちた発展のほんの始まりにすぎません。
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