カンクンアップグレードが間近に迫り、イーサリアムの歴史的な重要な節目を振り返る

著者： veDAO 研究院

今日まで、ブロックチェーン技術は依然として新興技術と言える。ブロックチェーンに関連する基本概念（暗号学、分散化、ピアツーピアネットワーク、取引）は数十年にわたり研究されてきたが、2008年にビットコインが誕生するまで、人々はこれらの概念が実際に組み合わさり、実用的な製品を生み出すことができると信じていなかった。特にイーサリアムは、2015年になって初めて公に利用可能な形で人々の視界に現れた。期待される発展のタイムラインや具体的な詳細は変化しているが、イーサリアムは計画に従って進行し続け、プロトコルをアップグレードし、可用性、安全性、機能性、分散化の程度を向上させることを確保している。

今年、イーサリアムは計画通りに2回の重要なアップグレードを行う予定であり、すでに4月12日に完了した上海アップグレードと、第四四半期に予定されているカンクンアップグレードがある。イーサリアムの公式文書によれば、2013年のホワイトペーパー発表以来、合計24のマイルストーンイベントが発生しており、そのほとんどはフォークアップグレードであり、相対的に重要なものは12のアップグレードである。本稿では、イーサリアムの歴史における重要なハードフォークとアップグレードを振り返り、カンクンアップグレードがもたらす可能性のある変化を紹介する。

フロンティア（Frontier）アップグレード - 2015年7月30日

2015年7月30日、これはイーサリアムの創世ブロックが生成された日であり、イーサリアムの第一段階が始まった日でもある。フロンティアの立ち上げは、イーサリアムブロックチェーンネットワークの正式な開始を示している。この段階は主にブロックチェーン開発者を対象としており、ノード参加者はマイニングの形で参加し、この段階ではスマートコントラクトのアップロードがサポートされている。

フロンティアプロトコルには以下のいくつかの重要な特徴が含まれている：

ブロック報酬：マイナーがイーサリアムブロックチェーン上でブロックを成功裏に掘り出すと、ETHで報酬が支払われる。フロンティア段階では、マイナーのブロック報酬は1ブロックあたり5 ETHである。

Gas：フロンティアリリース初期の各ブロックのGas上限は5000 gasとしてハードコーディングされていた。言い換えれば、ネットワーク上では大きな動きはないということだ。これにより、マイナーがイーサリアムで作業を開始し、初期ユーザーがクライアントをインストールするためのバッファ期間が設けられた。数日後、このGas上限は自動的に解除され、ネットワークは計画通りに取引とスマートコントラクトを処理し始めることができる。

カナリアコントラクト：このコントラクトは、どのチェーンが攻撃を受けたか、または攻撃を受けやすいかをユーザーに通知するために使用される。カナリアコントラクトには0または1の値が付与される。コントラクトに1が付与されると、クライアントはそれがエラーのあるチェーンであることを認識し、マイニング時にその無効なチェーンを避けることができる。本質的に、カナリアコントラクトのこれらの機能により、イーサリアムのコア開発チームはネットワークに問題が発生した際にネットワークの運用を一時停止することができる。イーサリアムの初期段階では、カナリアコントラクトは極度に中央集権的でありながらも不可欠な保護メカニズムであった。

可用性：すべての開発者の操作はコマンドラインを通じて実行されるため、グラフィカルユーザーインターフェースは存在しない。ネットワーク全体は利用可能だが、ユーザーインターフェースは非常に粗雑で、イーサリアムに精通し、操作経験を持つ人だけが使用できる。

フロンティアバージョンでは、各ブロックのGasを5000Gasに制限するためにハードコーディングされ、その後2ヶ月後のフロンティア解凍（Frontier thawing）アップグレードで5000Gasの制限が解除され、Gasのデフォルト価格が50gweiに設定された。また、このアップグレードで難易度爆弾が導入された。難易度爆弾の目的は、ネットワークがPoWからPoSに移行するメカニズムを提供することであり、算力が高すぎてマイナーがブロックを掘れなくなるときがネットワークがPoSに移行する最良のタイミングとなる。イーサリアムの初期段階から、PoSへの移行計画が存在していたと言える。

これにより、イーサリアムは正式に準可用のPoWマイニング時代に突入し、この時点でのイーサリアムの価格は1.24ドルであった。

ホームステッド（Homestead）アップグレード - 2016年3月14日

ホームステッドアップグレードは、イーサリアムが発表した2番目の主要バージョンであり、イーサリアムの初めてのハードフォークでもあり、ロードマップの第二段階が始まった日である。このバージョンで最も重要な機能は、スマートコントラクトの最適化とスマートコントラクト言語Solidityへの新しいコードの導入である。また、このバージョンではデスクトップウォレットMistがリリースされ、ユーザーはETHを保有/取引し、スマートコントラクトを作成/展開できるようになった。後にMistプロジェクトは2019年初頭に終了を発表した。

ホームステッドアップグレードは、最初に実施されたイーサリアム改善提案（EIP）の1つであり、3つのEIP（2、7、8）を含む： EIP-2：取引によってスマートコントラクトを作成するコストを21000 Gasから53000 Gasに引き上げる。以前は、コントラクトを通じてコントラクトを作成する（推奨方法）のコストが、取引によってコントラクトを作成するコストよりも高かった。取引によってコントラクトを作成するGasコストが引き上げられたため、EIP 2はユーザーにコントラクトを通じてコントラクトを作成する方法を再採用するよう促した。

EIP-7：新しい関数DELEGATECALLを追加し、コードの再利用を容易にする。このオペコードはCALLCODEに似ているが、異なる点は送信者と値を親スコープから子スコープに送信することである。つまり、作成された呼び出しは元の呼び出しと同じ送信者と値を持つ。

EIP-8：将来のネットワークアップグレード計画の改善提案であり、ネットワークプロトコルdevp2pの前方互換性を確保する。この改善により、イーサリアムネットワーク上のすべてのクライアントソフトウェアが将来のネットワークプロトコルのアップグレードに適応できるようになる。

この時点でのイーサリアムの価格は12.5ドルであった。

DAOフォーク（DAO Fork） - 2016年7月20日

計画されたイーサリアムのアップグレードやハードフォークの他に、記憶に残るべき計画外のフォークイベントが1つある。2016年、The DAOという名の分散型自治組織プロジェクトがトークンを発行して1.5億ドルを調達した。6月、The DAOのコントラクトがハッカーによって利用され、数千万ドル相当のETHが未知のハッカーに盗まれた。イーサリアムコミュニティの大多数の参加者はハードフォークを実施し、盗まれたETHを回復し、脆弱性を修正することを決定した。しかし、ハードフォークはコミュニティ内のすべての参加者の合意を得られず、一部の参加者はその元のチェーンでマイニングと取引を続けた。盗まれたETHが回復されなかった元のチェーンはイーサリアムクラシック（ETC）と呼ばれる。これにより、イーサリアムはETHとETCに分かれ、イーサリアムに2つのネットワークが存在する理由となった。

この時点でのイーサリアムの価格は12.54ドルであった。

メトロポリス：ビザンティウムアップグレード - 2017年10月16日

この時点で、イーサリアムはフロンティアとホームステッドの2つの重要なマイルストーンアップグレードを経験しており、計画通り次のステップはメトロポリス（Metropolis）アップグレードであるが、メトロポリスアップグレードの内容が多いため、当時は2つの段階に分けて実施することが計画された：ビザンティウム（Byzantium）とコンスタンティノープル（Constantinople）。

このハードフォークには9つの改善提案（EIP 100、658、649、140、196、197、198、211、214）が含まれている。オペコード、スマートコントラクトなどの基盤に関連する更新に加えて、「難易度爆弾」を1年半後に延期し、ブロック報酬を5 ETHから3 ETHに減少させた。難易度爆弾が取り除かれる前は、ブロック生成時間は約30秒に近づいていた。他のコントラクトに対する非状態変化呼び出しの能力が追加され、イーサリアムのLayer2拡張に対するいくつかの暗号学的手法が追加された。

この時点でのイーサリアムの価格は334.32ドルであった。

メトロポリス：コンスタンティノープルアップグレード - 2019年2月28日

メトロポリスアップグレードの第二段階であるコンスタンティノープル（Constantinople）は、2019年1月中旬に708万ブロックの高さでオンラインになる予定であった。1月15日、ChainSecurityという独立したセキュリティ監査会社が報告書を発表し、5つの主要なシステムアップグレードのうち1つが攻撃者に資金を盗む機会を与える可能性があることを指摘した。この報告書で提起された問題に対して、イーサリアムのコア開発者とコミュニティの他のメンバーは、セキュリティ問題が解決されるまでアップグレードを延期することを投票で決定した。

最終的に、イーサリアム財団は2019年2月28日に「メトロポリス」の最終ステップである「コンスタンティノープル」と呼ばれるハードフォークを実施することを決定し、6つの改善を含む：ブロックチェーンがPoS作業メカニズムを実施する前に凍結されないことを保証する；イーサリアム仮想マシン内のGasコスト問題を最適化する；アドレス作成の相互能力を追加する。興味深いことに、このアップグレードでは「ペテルスブルク（Petersburg）」という名前のハードフォークも同時に行われ、以前のコンスタンティノープルの改善提案（EIP-1283）が削除された。この5つの更新の中で、技術関連の調整に加えて、難易度爆弾を再度12ヶ月延期し、ブロック報酬を3 ETHから2 ETHに減少させた。

同時に、EIP1014で導入された、コントラクトが正式に展開される前にコントラクトアドレスを事前に計算できる新しい命令CREATE2が導入され、ビットコインのライトニングネットワークの状態チャネルの概念がイーサリアムに導入され、チェーン外で計算した後、対応するコントラクトをチェーン上に展開して決済することができる。

この時点でのイーサリアムの価格は136.29ドルであった。

イスタンブール（Istanbul）アップグレード - 2019年12月8日

イーサリアム2.0計画は2020年に第一段階（phase 0）を開始する予定であり、2.0が完全にオンラインになる前に、大多数のユーザーと開発者は主にイーサリアム1.Xを使用する可能性が高いため、今後の1.Xの更新も非常に重要である。今回のイスタンブールハードフォークは12月8日にアクティブ化され、6つの改善を含む：イーサリアム仮想マシン内のGasコスト問題を引き続き最適化する；分散型サービス拒否攻撃への回復能力を改善する；SNARKsおよびSTARKs検証メカニズムに基づくLayer2拡張ソリューションの性能を向上させる；イーサリアムとゼロコイン（Zcash）の相互運用性を実現する；イーサリアムスマートコントラクトにより創造的な機能を追加することを許可する。

Vitalik Buterinは、このアップグレード後、通常の毎秒取引数（TPS）が約5%から10%向上し、Layer 2技術のロールアップに関しては約4倍向上する可能性があると述べた。この時点でのイーサリアムの価格は151.06ドルであった。

ミューア氷河（Muir Glacier）アップグレード - 2020年1月2日

イスタンブールアップグレードを完了してからわずか1ヶ月後、イーサリアムは緊急の一時的なアップグレードを行った。1ヶ月内に2回のハードフォークを行うのは非常に珍しいことであり、その理由は、ユーザーと開発者が最近のイーサリアムのブロック生成間隔がわずかに増加していることを発見したためであり、これによりイーサリアムネットワークのTPSが低下する可能性がある。イーサリアムの開発者たちは議論を行い、ブロック高さ9,200,000で「ミューア氷河」と呼ばれるハードフォークを実施し、難易度爆弾を取り除くことを提案した。これは2019年12月31日頃に発生する予定であった。開発者の議論グループのデータによれば、イーサリアムのブロック生成時間は難易度爆弾を取り除く前に増加し続け、1月6日頃には25秒から30秒に達する可能性があるとされていた。

この時点でのイーサリアムの価格は127.18ドルであった。

ベルリン（Berlin）アップグレード - 2021年4月15日

このバージョンから、アップグレードのコードネームはイーサリアム開発者会議Devconの順序に従うことになる。最初のDevcon 0はベルリンで開催された。イーサリアムは以前にイスタンブールアップグレードのために多くの改善を計画していたが、さまざまな理由により、最終的に一部の改善提案がイスタンブールに間に合わなかったため、ベルリンに移されることになった。今回のアップグレードでは、イーサリアム仮想マシン内のGasコスト問題を最適化し、さまざまな取引タイプのサポートを追加した。

この時点でのイーサリアムの価格は2454ドルであった。

ロンドン（London）アップグレード - 2021年8月5日

今回のアップグレードには5つの提案が含まれている：EIP-1559、EIP-3198、EIP-3529、EIP-3541、EIP-3554。その中でイーサリアムに最も影響を与えるEIPの1つがEIP1559であり、この提案は既存のイーサリアム手数料構造を変更し、手数料を基本料金（basefee）とマイナー料金に分割し、一部の基本料金を焼却することでETHの流通量を減少させることを目的としている。

これはイーサリアムの経済モデルを直接変更し、以前はブロックのパッケージングがオークションメカニズムであり、Gas価格が高い者が得て全てがマイナーに渡っていたが、EIP1559はGas料金を2つの部分に分け、一部をマイナーに渡し、もう一部を燃焼させることで、イーサリアムをデフレ時代に導いた。

この時点でのイーサリアムの価格は2621ドルであった。

パリアップグレード（The Merge）- 2022年9月15日

今回のアップグレード（合併）は、イーサリアムの実行層とコンセンサス層を直接変更するものであり、イーサリアムのメインネットをPoWコンセンサスメカニズムからPoSコンセンサスメカニズムに移行する重要なアップグレードである。このアップグレードはイーサリアムネットワークにいくつかのルールの変更をもたらし、具体的な変更は以下の通りである：

検証ノードの変更：従来のマイナーノードは検証ノードに置き換えられる。検証ノードは32ETHをデポジットとして保有し、ネットワークの検証とブロックのパッケージングに参加するために相応のソフトウェアを実行する必要がある。

出塊報酬の変更：従来の出塊報酬は廃止され、取引手数料によって収益を得ることになる。

取引手数料メカニズムの変更：新しいバージョンでは、取引手数料はイーサリアム財団ではなく、直接検証ノードに支払われる。

動的手数料メカニズムの改善：新しいバージョンでは、「EIP-1559」と呼ばれる新機能が追加され、手数料価格を動的に調整できるようになり、ユーザーはより迅速に取引を完了し、過度な手数料を減少させることができる。

状態ストレージ方式の最適化：新しいバージョンでは、「ロールアップ」と呼ばれる技術を採用し、サイドチェーン上に大量のデータを保存し、それをメインチェーンに集約することで、メインチェーンの負担を軽減し、システム全体の効率と拡張性を向上させる。

コントラクト実行方式の改善：新しいバージョンでは、「EVM 384」と呼ばれる仮想マシンが追加され、コントラクトの実行効率と安全性が向上する。

総じて、イーサリアムパリアップグレードは、コンセンサスメカニズムの改善、取引手数料メカニズムの最適化、状態ストレージ方式の改善、コントラクト実行効率の向上などを通じて、イーサリアムネットワークの拡張性と効率を大幅に向上させた。

この時点でのイーサリアムの価格は1472ドルであった。

上海アップグレード - 2023年4月12日

上海アップグレードは、イーサリアムネットワークが合併を実現した後の初の重大なアップグレードであり、イーサリアムのロードマップ上の重要なマイルストーンでもある。これによりもたらされる主な変化は3点である：

1. 上海アップグレードは、イーサリアムのステーキング引き出し機能を解放した。これはイーサリアムネットワークの活力を維持するだけでなく、イーサリアムの将来的な持続可能な発展にも寄与し、より多くの検証者がイーサリアムネットワークに参加することを引き続き促す。

2. イーサリアムブロックチェーン上で動作するLayer-2ソリューションのGas費用を削減し、ある程度イーサリアムをより速く、より安価にし、上海アップグレードはイーサリアム上の取引のGas費用をさらに最適化する。

3. イーサリアムは最大のスマートコントラクトをサポートするブロックチェーンネットワークとして、上海アップグレードを通じてEOF（EVM Object Format）を導入し、この分野でのイーサリアムのリーダーシップを維持する。

この時点でのイーサリアムの価格は1917ドルであった。

カンクン（Cancun）アップグレード - 2023年 第四四半期（予定）

カンクンアップグレードは、上海アップグレードに続くETHブロックチェーンの追加アップグレードであり、EIP-4844と可能なEIP-6969が主にイーサリアムL2のコスト削減と速度向上を実現することを目指している。これにより、イーサリアムLayer2の速度は10倍向上し、さらには100倍向上する可能性があり、コストも低下する。

イーサリアムLayer1の費用は常に高止まりしており、全体の操作費用を削減するための必要な改善が急務である。現在、イーサリアム上の拡張ソリューションは主にLayer2のロールアップである。ロールアップは確かにユーザーに多くのGas費用を節約させている。例えば、代表的なプロジェクトであるOptimismでは、Gas費用の通常のコストは0.001 gweiであり、イーサリアム第1層メインネットの通常のコストよりもはるかに低い。ZKロールアップのソリューションは、より優れたデータ圧縮性能を持ち、署名データを含む必要がなく、費用も低く、イーサリアム第1層メインネットの1%にまで低下することも可能である。しかし、より広範なユーザーにとって、ロールアップソリューションを経ても、Gas費用は依然として相対的に高い負担である。また、イーサリアムは並行取引を処理する効率が依然として低く、毎秒最大で二桁の取引量しか処理できず、これらは新しい改善策を必要としている。

シャーディング（Sharding）は、上記の問題を解決するための強力な改善方法であるが、現在のイーサリアムでは実施できず、改善提案EIP-4844の適時の提案は、上記のニーズを解決し、シャーディングアップグレードを実現するためのバランスを見つけるためのものであり、イーサリアムの将来の全体データシャーディングのための技術的基盤を築くものである。したがって、EIP-4844は「Proto-danksharding」とも呼ばれる。

EIP4844は、イーサリアムに新しい取引タイプを導入し、「Blob」と呼ばれる空間にデータをより安価な費用で保存できるようにし、Layer2以前にLayer1に保存されていたデータをBlobに保存できるようにすることで、Layer2の費用を大幅に削減する。

注目されているEIP-4844に加えて、今回のカンクンアップグレードで確定している改善提案には以下が含まれる：

EIP-1153：瞬時ストレージオペコード（Transient Storage Opcodes）を追加する。瞬時ストレージは、ブロック内部の通信を解決するために特別に設計されたソリューションである。

EIP-6780：SELFDESTRUCTオペコードの機能を変更し、将来のイーサリアムアプリケーションVerkle Treeアーキテクチャの準備をする。

ETH自体に加えて、カンクンアップグレードにはいくつかの注目すべきプロジェクトがある：

Layer2

カンクンアップグレードの最大の受益者は間違いなくLayer2であり、十分な先発優位性を持つL2のリーダーであるArbitrumとOptimismに注目すべきである。また、GMX、RDNT、MagicなどのArbitrumエコシステム内のリーダーアプリケーションも、L2の爆発とともに成長することが期待される。さらに、OptimisticRollupを基に構築され、改善されたMetisや、Optimismを模倣したBoba Networkなどのプロジェクトもカンクンアップグレードの恩恵を受けることが期待される。

ZK-Rollups

zkRollupは業界でより高度なソリューションと見なされており、カンクンアップグレードとともに注目を集めることが期待されている。zkSync、StarkNet、Scrollはこの分野で最も有名な3つのプロジェクトであり、これらの3つのプロジェクトは現在トークンを発行していないが、その潜在能力は無視できない。

zkSyncはMatter Labsが開発したZK-Rollupアーキテクチャに基づく拡張ソリューションであり、主に支払い用途の1.0メインネットと、EVMに完全に互換性のある汎用2.0テストネットを対象としている。最近、zkSyncは2.0の入口をアップグレードし、任意のトークンでネットワーク費用を支払うことをサポートし、ユーザーの柔軟性を大幅に向上させた。

Starknetは分散型のValidity-Rollupであり、L2としてイーサリアム上で動作し、任意のアプリケーションが大規模に拡張できるようにし、イーサリアムの相互運用性と安全性に影響を与えない。

Scrollはイーサリアム上のzkEVMに基づくzkRollupであり、L2ソリューションとしてイーサリアムの混雑問題を解決する。

その他

上記の2つの大カテゴリに加えて、カンクンアップグレードは他の集中型プロジェクトにも恩恵をもたらす。L2機能に似たクロスチェーンプロトコルや、Blobデータの保存時間が短いため、データ可用性層プロジェクトにも恩恵をもたらす。代表的なものには、Layerzeroがあり、これは現在最も人気のあるクロスチェーンプロトコルである。これは、あるチェーン上の「情報」を別のチェーンに伝達するためのクロスチェーン通信プロトコルであり、一連のスマートコントラクト（エンドポイント）をチェーン上に展開することで、分散型の情報クロスチェーンサービスを実現する。

Celestiaはデータ可用性層プロジェクトであり、Cosmosアーキテクチャに基づいて、他のL1およびL2にデータ層とコンセンサス層を提供し、モジュラーブロックチェーンを構築する。原理はイーサリアムのシャーディングソリューションと同様であり、Rollupの現在の取引手数料のボトルネック「データストレージコスト」をある程度低下させることができる。

EIP-4844の実施に伴い、L2は他のL1と比較してより競争力を持ち、将来の発展の見通しも相対的に大きい。L2の取引費用を大幅に削減するだけでなく、EIP-4844は将来のDankshardingの適用に良好な土壌を提供し、将来的にデータシャーディングを容易に実現できるようにする。より低い取引費用、より良い取引体験、さらには新たなアプリケーションシナリオの創出を促進し、カンクンアップグレードはイーサリアムL2の転換点となるだろう。