イーサリアム2.0とは何ですか？

Ethereum 2.0（Eth2またはSerenityとも呼ばれる）は、Ethereumブロックチェーンのアップグレードです。その目的は、Ethereumネットワークの速度、効率、スケーラビリティを向上させることであり、セキュリティや分散性を損なうことなく実現しようとしています。この点で、それは「ブロックチェーントリレンマ」（分散化、セキュリティ、スケーラビリティの3つの特徴のうち、ブロックチェーンネットワークが同時に最適化できるのは2つだけであるという広く信じられている考え）を克服しようとする試みです。

イーサリアム2.0は、技術的および経済的な面でイーサリアムの構造と設計にいくつかの基本的な変更を統合しています。主な変更点の2つは、「プルーフ・オブ・ステーク」への移行と「シャーディング」の追加です。

プルーフ・オブ・ステークとは？

プルーフ・オブ・ステーク（Proof of Stake）は、ブロックチェーンネットワークが分散コンセンサスを達成するために使用するコンセンサスメカニズムの一種です。プルーフ・オブ・ステークのコンセンサスメカニズムでは、暗号資産をステーキング（特定のスマートコントラクトに送信して「ロック」すること）した参加者がランダムに選ばれ、新しいブロックを提案するバリデーターになります。そして、その報酬を受け取ります。バリデーターは、プルーフ・オブ・ワークシステムでのマイナーの役割を引き継ぎます。プロトコルのルールに違反した参加者は、ステーキングした資産の一部または全部を没収されます。この「アメとムチ」のアプローチは、参加者がプロトコルのルールに従ってトランザクションを検証し、ブロックに順序付けることを促すために設計されています。

プルーフ・オブ・ステークの利点

イーサリアムコミュニティでよく挙げられるプルーフ・オブ・ステークへの移行の利点は以下の通りです：

エネルギー効率の向上。プルーフ・オブ・ステークでは、プルーフ・オブ・ワークのハッシュアルゴリズムに処理能力を割く必要がないため、消費エネルギーが劇的に減少します。推定では、イーサリアム2.0のエネルギー消費はプルーフ・オブ・ワークのイーサリアムの1%未満になるとされています。

スケーリング能力の向上（シャードチェーンのサポート）。シャードチェーン（後述）は、ネットワークが複数のブロックを同時に作成できるようにすることでトランザクションのスループットを増加させます。プルーフ・オブ・ワークシステムではシャーディングがネットワークの各部分を侵害するために必要なハッシュパワーを低下させ（ネットワーク全体のセキュリティを低下させる）、プルーフ・オブ・ステークシステムではそうではありません。つまり、プルーフ・オブ・ステークへの移行はシャーディングを可能にするために必要であり、それが効果的なスケーリング技術となり得ます。

分散化の増加。プルーフ・オブ・ステークはハッシュパワー駆動のマイニングを廃止するため、大規模で資本集約的なマイニングファームの必要性がなくなります。理論的には、これによりバリデーターの参入障壁が低下し、中央集権化のリスクが減少します。さらに、多数のシャードチェーンが存在するため、完全なイーサリアム2.0への移行には多数のバリデーター（16,000人以上）が必要です。この多数のバリデーターがネットワークを特殊な利益団体による操作から守るとされています。

プルーフ・オブ・ステークの欠点

実績が少ない。プルーフ・オブ・ワークはビットコインで10年以上、イーサリアムで2015年から実戦テストされてきましたが、プルーフ・オブ・ステークはそれほどの実績がありません。プルーフ・オブ・ステークは多くのパブリックブロックチェーンで問題なく使用されていますが、イーサリアムでの実装の複雑さから未だ知られていない攻撃ベクトルや脆弱性が存在する可能性があります。

金持ちがますます金持ちになる。イーサリアムにおけるプルーフ・オブ・ステークの一般的な批判は、マイニングに実質的なコストがかからず、ステークするETHが多ければ多いほど報酬が増えるため、既に多くの資本を持っている人がさらに多くの資本を蓄積するというものです。対照的に、ビットコインのマイニングは資本集約的な事業でありながら利益率が低いため、マイナーが得るビットコインの大部分はコストを賄うために売却され、新しく発行されたビットコイン（と手数料）が広範な参加者に分配されます。

シャーディングとは？

シャーディングは、ブロックチェーンネットワークの効率と容量を大幅に向上させるためのスケーリング技術です。ネットワークの全体の状態を複数の小さく管理しやすい部分（シャード）に分割することを指します。各シャードは独自のアカウント残高とスマートコントラクトを持つほぼ独立したブロックチェーンのように機能します。しかし、完全に独立したブロックチェーンとは異なり、シャードはメインチェーンまたはセキュリティとデータの一貫性を確保するレイヤーを通じて相互に通信し、調整されます。

イーサリアム2.0の文脈では、シャーディングはデータ処理の責任を複数のシャードに分散することでスケーラビリティを向上させることを目指しています。各シャードは独立してトランザクションとスマートコントラクトを処理できるため、ネットワーク全体の容量が増加します。イーサリアム2.0でのシャーディングの初期実装は主にデータの可用性を改善することに焦点を当てており、これによりレイヤー2ソリューションのスケーラビリティが向上し、シャードチェーンに格納されたデータを参照できるようになります。

バリデーターはシャーディングされたイーサリアムネットワークのセキュリティと運用において重要な役割を果たします。彼らはランダムに異なるシャードに割り当てられ、特定のグループが単一のシャードを過度に支配することを防ぎます。このランダムな割り当てにより、ネットワークが協調的な攻撃や操作に対してより強固になります。

イーサリアムが進化を続ける中で、シャーディングの具体的な内容や実装は改良される可能性があります。

Eth 2.0のタイムライン

Eth 2.0への移行は段階的であり、以下のタイムラインに沿って進行します：

ビーコンチェーン。2020年12月に成功裏に展開されたビーコンチェーンは、プルーフ・オブ・ステーク（PoS）コンセンサスメカニズムを導入し、既存のイーサリアムネットワークと並行して動作しました。この段階ではトランザクションやスマートコントラクトの処理は行われず、新しいPoSコンセンサスモデルの基盤が築かれました。ビーコンチェーンはバリデーターのレジストリを保持し、イーサリアムメインネットと並行して稼働しましたが、ビーコンチェーンフェーズの間、イーサリアムは引き続きプルーフ・オブ・ワークコンセンサスメカニズムに依存していました。

ザ・マージ。2022年9月に完了したこの重要なフェーズでは、プルーフ・オブ・ワーク（PoW）で稼働していた元のイーサリアムメインネットがビーコンチェーンのPoSシステムとシームレスに統合されました。この移行により、イーサリアムのエネルギー集約的なマイニングが終了し、ネットワークのセキュリティとコンセンサスのために完全にPoSを採用しました。その結果、イーサリアムのエネルギー消費が大幅に減少し、より効率的でスケーラブルなブロックチェーン運用の道が開かれました。

シャーディング。ザ・マージ後、イーサリアムはネットワーク容量を大幅に増加させ、トランザクション手数料を削減するためにシャーディングを実装する予定です。シャーディングにより、ネットワークが複数の部分（シャード）に分割され、それぞれが独立してトランザクションとスマートコントラクトを処理できるようになります。これにより、イーサリアムネットワークの全体的な容量が拡大し、より多くのトランザクションを毎秒処理できるようになり、世界中のユーザーにとってよりアクセスしやすくなります。シャーディングの初期段階は主にデータの分散に焦点を当て、後の段階でシャードが独立してスマートコントラクトを実行し、アカウントを管理できるようにすることを目指します。シャーディングの導入は段階的に開始されると予想されています。

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