Ethereumのエンドゲーム
はじめに
イーサリアムは、ブロックチェーン技術のパイオニアとして、その進化を続けています。特に、スケーラビリティ、セキュリティ、分散性という三大要素の向上に焦点を当て、次世代のブロックチェーンを目指しています。この記事では、イーサリアムが目指すエンドゲームとして計画されている「ビームチェーン（Beam Chain）」、「ダンクシャーディング（Danksharding）」、「ネイティブロールアップ（Native Rollups）」の三つの革新的な技術がどのように連携し、イーサリアムの未来を形作るのかについて詳しく探っていきます。
イーサリアムの現状と課題
イーサリアムは、スマートコントラクト機能を持つ分散型アプリケーション（dApps）のプラットフォームとして広く認知されています。しかし、ユーザー数の増加やトランザクション量の増大に伴い、以下のような課題に直面しています。
スケーラビリティ：現在のイーサリアムネットワークは、1秒あたり数十から数百件のトランザクションしか処理できません。この制約は、ネットワークの利用拡大を妨げています。
セキュリティ：ネットワークのセキュリティを維持しつつ、将来的な技術的脅威（例えば量子コンピュータ）に対する耐性を高める必要があります。
分散性：ノードの運営コストや技術的ハードルが高いと、多くのユーザーがフルノードを運営することが難しくなり、ネットワークの分散性が損なわれる恐れがあります。
これらの課題を解決するために、イーサリアムはビームチェーン、ダンクシャーディング、ネイティブロールアップという三つの革新的技術を統合する計画を進めています。
ビームチェーン（Beam Chain）：コンセンサス層の再設計
ビームチェーンの概要
ビームチェーンは、イーサリアムのコンセンサス層をゼロ知識証明（ZK-SNARKs）を活用して再設計する提案です。これにより、以下のような大幅な改善が期待されます。
フルノードの軽量化：ゼロ知識証明を利用することで、フルノードが処理すべきデータ量を劇的に削減できます。これにより、スマートウォッチのような小型デバイスでもフルノードを実行できるようになります。結果として、ネットワーク全体の分散性が向上します。
ステーキング要件の引き下げ：現在、イーサリアムのバリデータになるためには32ETHが必要ですが、ビームチェーンの導入により、この要件が1ETHに引き下げられます。これにより、より多くのユーザーがバリデータとして参加しやすくなり、ネットワークのセキュリティと分散性が強化されます。
技術的な優位性
ビームチェーンは、以下の技術的優位性を持っています。
SNARKsの活用：SNARKs（Succinct Non-interactive ARguments of Knowledge）は、ゼロ知識証明の一種であり、データの正当性を証明する際に必要な情報量を最小限に抑えることができます。これにより、コンセンサス層全体の効率化が図られます。
量子耐性：ビームチェーンは、量子コンピュータに対する耐性を強化しています。将来的に量子コンピュータが普及しても、ネットワークのセキュリティを維持するための柔軟性を持つことが可能です。
ダンクシャーディング（Danksharding）：データ可用性の向上
ダンクシャーディングの概要
ダンクシャーディングは、イーサリアムのデータ可用性を飛躍的に向上させるシャーディング技術です。シャーディングとは、ブロックチェーンのデータを複数の「シャード」に分割し、並行して処理することでスケーラビリティを向上させる手法です。ダンクシャーディングは、このシャーディング技術をさらに進化させ、以下のようなメリットを提供します。
データブロブの増加：ブロックに添付されるデータブロブの数が増加し、ロールアップのトランザクションデータを効率的に保存・処理できるようになります。これにより、イーサリアムは毎秒数百万件のトランザクションを処理できる能力を持つことが期待されています。
データ可用性サンプリング（DAS）の導入：DASは、ネットワーク全体のデータ可用性を確保するための技術です。これにより、データが適切に保存・共有されているかを効率的に検証することが可能となります。
ステートレスクライアントの実現：ステートレスクライアントは、過去のすべての状態データを保持する必要がなく、必要なデータのみを取得して処理することができます。これにより、クライアントの運用コストが削減され、ネットワーク全体の効率性とセキュリティがさらに強化されます。
ダンクシャーディングの技術的進展
ダンクシャーディングは、まずプロトダンクシャーディング（EIP-4844）として段階的に導入され、その後最終的に完全なダンクシャーディングが実装されます。このプロセスにより、段階的にネットワークのスケーラビリティとデータ可用性が向上し、最終的にはイーサリアムの処理能力が飛躍的に増大します。
ネイティブロールアップ（Native Rollups）：実行層の革新
ネイティブロールアップの概要
ネイティブロールアップは、イーサリアムの実行層に直接組み込まれるロールアップ技術です。ロールアップとは、トランザクションをオフチェーンで処理し、その結果のみをオンチェーンに記録することで、スケーラビリティを向上させる技術です。ネイティブロールアップは、以下のような特徴を持っています。
高いトランザクション処理速度：ネイティブロールアップは、トランザクションの処理速度と効率を飛躍的に向上させます。これにより、ユーザーはスムーズで迅速な取引体験を享受できます。
zkEVMオペコードの導入：zkEVM（ゼロ知識イーサリアム仮想マシン）オペコードを導入することで、ゼロ知識証明の検証と生成が可能となります。これにより、セキュリティとプライバシーが強化され、より安全なトランザクションが実現します。
相互運用性とコンポーザビリティの向上
ネイティブロールアップは、イーサリアム上でのシーケンシングを活用することで、異なるロールアップ間のシームレスなコンポーザビリティ（相互運用性）を実現します。これにより、開発者は非常にスケーラブルで柔軟な環境でdAppsを開発・運用することが可能となり、ユーザーはまるで単一の実行環境で操作しているかのような一貫した体験を得ることができます。
ロールアップ中心のロードマップの実現
三つの技術の統合によるシナジー効果
ビームチェーン、ダンクシャーディング、ネイティブロールアップの三つの技術が統合されることで、イーサリアムは以下のような大きな進化を遂げます。
スケーラビリティの飛躍的向上：ダンクシャーディングによるデータ可用性の向上とネイティブロールアップの高効率なトランザクション処理により、イーサリアムは毎秒数百万件のトランザクションを処理できるようになります。
セキュリティの強化：ビームチェーンによるコンセンサス層の再設計とゼロ知識証明の活用により、ネットワークのセキュリティが大幅に強化されます。また、量子耐性も備えることで、将来的な技術的脅威にも対応可能です。
分散性の維持と向上：フルノードの軽量化とステーキング要件の引き下げにより、より多くのユーザーがネットワークの維持に参加しやすくなり、分散性が維持・向上します。
イーサリアム財団の取り組み
イーサリアム財団は、これらの目標を達成するために、以下のような取り組みを進めています。
ゼロ知識証明技術の研究開発：ビームチェーンの実現に向けて、SNARKsやその他のゼロ知識証明技術の研究を積極的に行っています。
ダンクシャーディングの推進：プロトダンクシャーディング（EIP-4844）の導入を進めるとともに、最終的なダンクシャーディングの実装に向けた開発を支援しています。
ネイティブロールアップの実装支援：zkEVMオペコードの開発や、ロールアップ間の相互運用性を実現するためのシーケンシング技術の研究を行っています。
イーサリアムの未来
ビームチェーン、ダンクシャーディング、ネイティブロールアップの三つの革新的な技術の統合は、イーサリアムのロールアップ中心のロードマップのエンドゲームとなります。この統合により、イーサリアムはスケーラビリティ、セキュリティ、分散性の三大要素を高次元で実現し、より多くのユーザーと開発者にとって魅力的なプラットフォームとなることが期待されています。
しかし、このエンドゲームに到達するためには、技術的な課題の克服やコミュニティ全体の協力が不可欠です。イーサリアム財団とコミュニティが一丸となって、継続的なイノベーションと協力を推進することで、イーサリアムはブロックチェーン技術の最前線を走り続け、未来の分散型インターネットの基盤を築くことができるでしょう。
イーサリアムの進化は、単なる技術的なアップグレードにとどまらず、分散型エコシステム全体の発展を促進します。ビームチェーン、ダンクシャーディング、ネイティブロールアップの統合によって、イーサリアムはより多くのユーザーにとってアクセス可能で、安全かつ効率的なプラットフォームとなり、その可能性は無限に広がっています。
参考文献
https://x.com/mteamisloading/status/1863687158294515871