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。

ステークの証明とは何ですか？

ステークの証明は、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。ステークの証明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参加者（ステーク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）がランダムに選ばれ、バリデーターとなって新しいブロックを提案し、その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・ワークシステムのマイナーが持っていた役割を引き継ぎます。プロトコルのルールを違反した参加者は、ステークした資産の一部または全額を没収されることがあります。この飴と鞭のアプローチは、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ブロック内で検証し、順序付けることに貢献するようインセンティブを与えることを目的としています。

ステークの証明の利点は何ですか？

イーサリアムコミュニティの間でステークの証明に移行することの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。ステークの証明は、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捧げる必要がないため、劇的にエネルギー消費を削減します。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%未満を消費するとされています。

「シャードチェーン」をサポートすることでスケーリング能力が向上。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、シャーディングによりネットワークの各部分を危険にさらすためのハッシュパワーが減少し、ネットワーク全体のセキュリティが低下しますが、ステークの証明システムではそうではありません。つまり、ステークの証明への移行は、効果的なスケーリング技術となる可能性のあるシャーディングを可能にするために必要です。

分散化の増加。ステークの証明は、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が不要になります。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低減します。さらに、多くのシャードチェーンが存在するため、イーサリアム2.0への完全な移行には16,000以上のバリデーターが必要です。この多くのバリデーターを持つことが、特定の利益団体による操作を受けにくくするとの主張があります。

ステークの証明の欠点は何ですか？

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2015年から戦闘テストされてきましたが、ステークの証明は実績が少ないです。ステークの証明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相対的に高い複雑さのため、ま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。

金持ちはさらに金持ちになる。イーサリアムにおけるステークの証明の一般的な批判は、マイニングに実質的なコストがなく、より多くのETHをステークするほど、より多くの報酬を受け取るため、既に多くの資本を持っている人々がさらに資本を蓄積し続けるというものです。対照的に、ビットコインのマイニングが非常に資本集約的な努力であるのは事実ですが、利益率は狭いです。これは、マイナーが採掘したビットコインの大部分をマイニングコストをカバーするために売らなければならないことを意味します。そして売ることで、新たに発行されたビットコイン（および手数料）の大部分がより広範な参加者に分配されるため、新しいビットコインが広く分配されます。

シャーディングとは何ですか？

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ことを目的としたスケーリング技術です。ネットワーク全体の状態を「シャード」と呼ばれる複数の小さく管理しやすい部分に分割することを伴います。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ち、ほぼ別々の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、シャーディングはデータ処理の責任を複数のシャードに分配することでスケーラビリティを向上させ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することができ、ネットワーク全体の容量を増加させます。イーサリアム2.0におけるシャーディングの初期実装は、主にデータの可用性を向上させることに焦点を当て、シャードチェーン上に保存されたデータを参照することにより、レイヤー2ソリューションのスケーラビリティを向上させます。

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、ネットワークのセキュリティを強化し、協調した攻撃や操作に対する耐性を高めます。

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洗練されるかもしれません。

Eth 2.0のタイムライン

Eth 2.0への移行は段階的で多段階の移行であり、次のタイムラインに沿って進行しています：

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、既存のイーサリアムネットワークと並行して動作するステークの証明（PoS）コンセンサスメカニズムを導入しました。このフェーズではトランザクションやスマートコントラクトをまだ処理していませんが、新しいPoSコンセンサスモデルの基礎を築きました。ビーコンチェーンが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動作するようになりましたが、ビーコンチェーンフェーズでは、イーサリアムはプルーフ・オブ・ワークコンセンサスメカニズムに依存し続けました。

ザ・マージ。2022年9月に完了したこの画期的なフェーズでは、プルーフ・オブ・ワーク（PoW）で動作するオリジナル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的なマイニングの終わりを告げ、ネットワークのセキュリティとコンセンサスのためにPoSを完全に採用しました。その結果、イーサリアムのエネルギー消費は大幅に減少し、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を開きました。

シャーディング。マージ後、イーサリアムはシャーディング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予定です。シャーディング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、1秒あたりのトランザクション数を増やし、世界中のユーザーにとってよりアクセスしやすくします。シャーディングの初期段階はデータをシャードに分配することに焦点を当て、後の段階ではシャードがスマートコントラクトを独立して実行し、アカウントを管理することを目指し、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ます。シャーディングの導入は段階的に始まると予想されています。