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・ステークは、ブロックチェーンネットワークが分散型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、暗号資産をステークした（ステーキングとは、特定のスマートコントラクトに送信して「ロック」することを意味します）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となり、その対価として報酬を受け取ります。したがって、バリデーターはプルーフ・オブ・ワークシステムにおける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、ステークした資産の一部またはすべてを没収される可能性があります。このアメとムチのアプローチは、参加者にプロトコルのルールに従ってブロック内のトランザクションの検証と順序付けに貢献するよう奨励することを目的としています。
プルーフ・オブ・ステークの利点は何ですか？
イーサリアムコミュニティでプルーフ・オブ・ステークへの移行に関して最も一般的に挙げられる利点は次のとおりです：
エネルギー効率の向上。プルーフ・オブ・ステークは、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り当てる必要がないため、消費エネルギーが劇的に少なくなります。推定では、イーサリアム2.0はプルーフ・オブ・ワークのイーサリアムが消費するエネルギーの1%未満を消費します。
「シャードチェーン」をサポートすることでスケール能力が向上する。シャードチェーン（下記参照）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、シャード化により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が削減され（したがってネットワーク全体のセキュリティが低下します）、プルーフ・オブ・ステークシステムではそうなりません。言い換えれば、シャード化を可能にするためにはプルーフ・オブ・ステークへの移行が必要であり、これは効果的なスケーリング技術となる可能性があります。
分散化の向上。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排除するため、大規模で資本集約型の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への参入障壁が低くなり、集中化のリスクが減少するはずです。さらに、多数のシャードチェーンが存在するため、イーサリアム2.0への完全移行には多数のバリデーター（16,000以上）が必要です。この多くのバリデーターがネットワークを特定の利益団体による操作からより自由にすることが期待されています。
プルーフ・オブ・ステークの欠点は何ですか？
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、イーサリアムでは2015年から実地でテストされていますが、プルーフ・オブ・ステークは実績が少ないです。プルーフ・オブ・ステークは多くの公共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相対的な複雑さのために、未知の攻撃ベクターや脆弱性が存在する可能性があります。
富める者がさらに富む。イーサリアムのプルーフ・オブ・ステークに対する一般的な批判は、基本的にマイニングにコストがかからず、より多くのETHをステークするほど報酬を受け取るため、すでに最も多くの資本を持つ者がさらに資本を蓄積し続けるというものです。対照的に、ビットコインマイニングが非常に資本集約的な事業であることは事実ですが、利益率は狭いです。これは、マイナーが得たビットコインの大半をマイニングコストをカバーするために売却しなければならないことを意味します - そして売却することで、マイナーは新しく発行されたビットコイン（および手数料）をより広範な参加者に配分し、結果として新しいビットコインを広く分配しています。
シャード化とは？
シャード化は、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に設計されたスケーリング技術です。それは、ネットワーク全体の状態を複数の小さく管理可能な部分、つまり「シャード」に分割することを含みます。各シャードは独自のアカウント残高や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ネットワーク全体の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互いに通信し調整します。
イーサリアム2.0の文脈では、シャード化は、データ処理の責任を複数のシャードに分散させることでスケーラビリティを解決することを目的としています。各シャードは独立してトランザクションや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のシャード化の初期実装は主にデータの可用性を向上させることに焦点を当てており、それによりシャードチェーンに保存されたデータを参照することでレイヤー2ソリューションのスケーラビリティを強化します。
バリデーターはシャード化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。彼らは異なるシャードにランダムに割り当てられ、特定のバリデーターグループによって単一のシャードが過度に影響を受けたり制御されたりしないようにします。このランダムな割り当ては、協調的な攻撃や操作に対してネットワークをより抵抗力のあるものにすることで、ネットワークのセキュリティを向上させます。
イーサリアムが進化を続ける中で、シャード化とその実装の具体的な内容は改善されるかもしれません。
Eth 2.0のタイムライン
Eth 2.0への移行は、次のタイムラインに沿って進行している段階的な多段階の移行です：
ビーコンチェーン。2020年12月に成功裏に展開され、ビーコンチェーンは、既存のイーサリアムネットワークと並行して動作するプルーフ・オブ・ステーク（PoS）コンセンサスメカニズムを導入しました。このフェーズではまだ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ていませんが、新しいPoSコンセンサスモデルの基盤を築きました。「ビーコンチェーン」は、バリデーターの登録を保存し、イーサリアムメインネットと並行して実行するために設立されましたが、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。
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）で動作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。この移行は、イーサリアムでのエネルギー集約型マイニングの終わりを示し、ネットワーク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への道を開きました。
シャード化。マージ後、イーサリアムはシャード化を実装して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計画です。シャード化はネットワークを複数の部分（シャード）に分割し、それぞれが独立してトランザクションやスマートコントラクトを処理できるようにします。これにより、イーサリアムネットワーク全体の容量が拡大し、世界中のユーザーによりアクセスしやすくなります。シャード化の初期段階は、シャード間でのデータ配布に焦点を当て、後の段階では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することを可能にし、ネットワークのスケーラビリティと効率をさらに向上させることを目指します。シャード化の導入は段階的に開始されることが予想されています。
