クリプト訪ねて三千里:第1123話
ブロックチェーンとEthereumの基本

ブロックチェーンとは?
ブロックチェーンとは、分散型台帳技術の一種です。それを分解して理解を深めていきましょう。従来、デジタルデータベースは、サーバーと呼ばれる専用のコンピュータに保管されています。このサーバーには、許可を得た人がアクセスし、公開したり非公開にしたり、その中間の状態にしたりしますが、誰もが同じデータベースにアクセスする、つまり中央集権的なものです。

おそらく特定の人々によって管理され、一日の終わりには、データが安全に保たれ、正確であること(そして私たちの利益に反する目的には使用されないこと!)を信頼しなければなりません。誰かが誠実に行動していない場合はどうなるのでしょうか?誰かがデータベースをハッキングして変更したり、自分たちの目的のために情報を盗んだり(あるいはビジネスモデルの一部として情報を売ったり)したらどうでしょうか?

ブロックチェーン、特にパブリックブロックチェーンは、その核心において、異なる種類のデータベースです。台帳という言葉がありますが、ブロックチェーンは資産の出入りを記録するのに非常に優れており、さまざまな種類の情報を保存することができます。しかし、この台帳は1台のコンピュータにすべて集約されているのではなく、ノードと呼ばれる複数の異なるコンピュータで同期されています。つまり、分散型なのです。

これらのノードは、台帳上の取引(ネットワーク上のあるアドレスまたはアカウントから別のアドレスに移動する資産)に関する情報を常に互いに送信し合っています。これらの取引は、台帳の履歴と照合され、有効であることが確認されます。十分な数のノードが取引を確認すると、その取引は確定され、最終的な取引となります。一定時間後、あるいは一定の取引回数ごとに、ネットワークは確定した取引をすべて束ね、暗号化ソフトウェアツールを使ってブロックに封入します。このブロックは、それらの暗号化ツールによって生成されたハッシュで識別されます。次のブロックは前のブロックのハッシュを起点にするので、台帳の全歴史、つまりネットワークの歴史は、取引を含むブロックの連鎖、すなわちブロックチェーンで結ばれています。

イーサリアムとは?
イーサリアムは、広大なビジョンを持つパブリックブロックチェーンネットワークです。イーサリアムの設計者は、パブリックブロックチェーンネットワークを構築すれば、デジタル通貨を追跡するだけでなく、常に利用可能で世界に開かれたグローバルなパブリックコンピュータを運営できることに気づいたのです。それがイーサリアムであり、イーサリアム仮想マシン(EVM)上でプログラムを実行できるグローバルネットワークということです。プログラムはSolidityという言語でEVM用に書かれ、ネットワークを維持する人への報酬として、またネットワーク上で行われる取引の価値のしるしとして、イーサ(ETH)と呼ばれる暗号通貨が使われています。

では、それらをどのように調整するのでしょうか。
前述したように、ブロックチェーン・ネットワークの本質的な機能は、ネットワーク内のすべてのノードが、ある取引が有効かどうかに関して合意するプロセスを調整することです。この合意はコンセンサスと呼ばれ、そのプロセスはコンセンサスメカニズム、またはコンセンサスプロトコルと呼ばれます。イーサリアムには2つの異なるコンセンサスメカニズムがあり、1つはProof of Work(PoW)、もう1つはProof of Stake(PoS)です。どちらのメカニズムでも、トランザクションの有効性を検証し、合意する作業を行うためにコンピュータが用意されています。

 

マイナーとは何ですか?また、バリデーターは同じものなのでしょうか?
PoWコンセンサスでは、「マイナー」と呼ばれる行為者が、取引の検証、ブロックの作成、チェーンの維持の責任を担います。その代わり、これらのマイナーは、自分のノードが新しいブロックを最初に確定する、つまり採掘するたびに報酬(ETH)を受け取ります。

しかし、十分な数の採掘者が集まり(少なくともネットワークの51%)、取引履歴を書き換えたり、トークンを盗んだりして、自分たちの目的のためにネットワークを制御できなくなる可能性もあります。このようなセキュリティ上の問題を防ぐため、採掘は意図的に難しく、つまり計算が複雑(しばしば「高価」と呼ばれる)になっており、不正な行為者がそのような攻撃を行うことは事実上不可能になっているのです。

このデザインは、ネットワークを安全に保つために作られたものですが、副作用、特に環境と現実世界の経済的なものがあります。ブロックをより速く採掘するという一定のインセンティブがあるため、採掘者は新しいコンピューター、それもブロックチェーンの採掘以外には何もしない特殊なコンピューターを購入する真の動機付けがあることになります。そして、大きくて強力なコンピュータは、多くの電力を使い、多くの熱を発生させます。環境への配慮もあり、さまざまな点から正当化することが難しくなっています。

PoSコンセンサスでは、採掘者の代わりに検証者が取引の正当性とネットワークの完全性を保証します。つまり、イーサリアムのブロックチェーン上に存在する一種のコンピュータプログラムであるスマートコントラクトに、自分のバリデータをルールに従って運用することを約束して預けなければならないのです。もし彼らが不誠実に行動したり、ネットワークを破壊したり攻撃しようとしたり、十分な接続性を維持しなかったりすれば、賭けられた通貨は切り刻まれるか、奪われることになります。

PoS vs. PoW:イーサリアムはどちらを使用しているのか?
イーサリアムは現在PoWを使用しています。これはメインネット(つまり現在使用されている単一のブロックチェーン)がブロックを検証し、ネットワークの継続的な整合性を確保するためにマイナーに依存していることを意味します。現在、イーサリアムはEth2という包括的な用語に該当する一連の開発計画の真っ只中にあり、要約すると、スケーラビリティ、持続可能性、セキュリティを改善するためにPoSに移行するというものです。

このプロセスの最初のステップは、PoSを使用し、スマートコントラクトを扱うことはできませんが、メインネットと一緒に動作するビーコンチェーンを作成することでした。ステーク報酬をインセンティブに、バリデータは32ETHを入金することでBeacon Chainにサインアップし、PoS移行後のイーサリアムのセキュリティ確保に必要なバリデータのネットワークの一員となることができます。

その後、「マージ」の際に、現在のPoWメインネットは64のシャードチェーンの1つとしてアップグレードされた(PoS)イーサリアムネットワークに吸収される予定です。Eth2のアップグレードが成功すれば、シャードチェーンによってイーサリアム全体の効率が向上し、バリデータの参入障壁が下がり、はるかに多くの取引とアクティビティが促進されることになります。

Eth2が完成すると、イーサリアムは完全にPoSコンセンサスメカニズムで実行されるようになります。

 

ガスとは何ですか、そしてなぜそれを使わなければならないのですか?
ガスとは、イーサリアムの仮想マシン(EVM)上でトランザクションやスマートコントラクトを処理するために必要な計算量を示す単位です。より複雑なスマートコントラクトやコードは、より大きく強力な自動車が走るために多くのガスを必要とするのと同じように、実行するために多くのガスを必要とします。

ガスの計算は以前は非常に複雑でしたが、2021年8月4日のEthereum Improvement Protocol(EIP)1559の実装時点では、大幅に簡素化されました。基本的には、ガスの単位ごとに基本料金を支払い、取引が成功した時点で燃焼、つまり消滅します。この基本料金に加え、ガス1単位ごとに優先料金が加算され、その値は取引をどれだけ早く終わらせるかによって決まります。

ガスの上限
ガスの上限は、取引やEVM操作のために支払ってもよいガスの最大ユニット数です。ETH を送信する標準的な取引には、通常 21,000 ガスが必要です。

最大優先順位手数料
最大優先度手数料は、「採掘者チップ」とも呼ばれ、採掘者または検証者に支払われ、あなたの取引を優先させる動機となります。多くの場合、”max priority fee “に入力された値が支払額となります。

最大手数料
最大手数料は、あなたの取引に対して支払われるグローバルな合計金額です。以下のように計算されます。(基本料金+優先料金)×使用したガスの単位で計算されます。ガス1本あたりの最大料金と、ガス1本あたりの基本料金+最大優先料金の差額が、ユーザーに「払い戻し」されます。

トークン
イーサリアムネットワークのネイティブ通貨であるイーサの他に、イーサリアムで使用されるトークンは主に2種類あります。ERC-20は「fungible」トークンで、人々が「暗号通貨」と呼ぶものに相当し、ERC-721は「non-fungible」トークンで、NFTという頭文字の由来となったものである。

この2つの違いは、もちろん高度な技術的なものですが、名前の違いに集約されます。ERC-20トークンは、従来の不換紙幣のように完全に交換可能で流動的であるように特別に設計されています。一方、ERC-721トークンは、ユニークで複製できないように設計されていますが、もちろん当事者間で転送することができ、多くの場合、大きな価値を得ることができます。

イーサリアムにアクセスするには?
ブロックチェーンネットワークは、従来のインターネット接続とは異なる独立したネットワークであるため、ネットワークにアクセスし、ブロックチェーンに記録されているデータを表示するには、特定のソフトウェアが必要です。これはイーサリアムクライアントを通じて可能で、スタンドアロンソフトウェアであり、多くの場合コマンドラインインターフェイスのみで、多くの開発者が選択するツールです。さらに、イーサリアムコミュニティは、従来のインターネットとイーサリアムネットワークの接続を可能にする多くのリソースを開発しました。MetaMaskは、カストディアル(ユーザーが管理・所有する)イーサリアムウォレットと、イーサリアムのブロックチェーンと対話できるDapps(分散型アプリ)へのアクセスをユーザーに提供する先駆的なブラウザプラグインおよびモバイルアプリです。

 

ブロックエクスプローラーとは?
ブロックエクスプローラーとは、個々の取引の詳細を確認したり、イーサリアムネットワークを俯瞰したりするために、ネットワークに含まれる情報をナビゲートして調べるためのインターフェースを提供するウェブサイトのことを指します。代表的な例として、EtherscanやEthplorerがあります。

イーサリアムのメインネット、テストネット、サイドチェーン、その他
分散型ウェブ、またはWeb3と呼ばれるものに踏み出すと、イーサリアムが実際には1つのネットワークではないことがわかります。イーサリアムのブロックチェーンとEVMはイーサリアムのメインネットで稼働しており、イーサリアムのテストネットも数多く存在します。これはまさにその名の通り、メインネットのサンドボックス版で、ETHはアプリケーションのテスト以外には何の価値も持ちません。

イーサリアムと互換性のあるサイドチェーンが数多く開発されており、ユーザーは、EVMやイーサリアムのメインネットの取引手数料を避けるために、別のブロックチェーンで、そのチェーンのネイティブ通貨で取引を行うことができるようになっています。NFTは保管、展示、マーケットプレイスでの販売、トークンはスワップ、ETHとの交換、ステーク、借入、貸出、他のDappsでの使用、他のサイドチェーンへの移動、ビデオゲームでの使用、ビデオゲームと投資エンジンのハイブリッド、などなど・・・未来はまだ描かれていないのですが、このサイドチェーンでのトークンやNFTをイーサリアムメインネットに戻したりすることができるようになりました。

ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー

BlockRabbit『クリプト訪ねて三千里』とは。

第924話からのターン。暗号資産、DeFi、NFTに感化された新進気鋭の若手が定期的に登場します!
ユーザー目線でコツコツ嚙み砕いていくコラムもあり、アメリカ発の最新情報など絶妙にサンドウィッチされて生きた情報をお届けいたします。

第596話~第923話まで、バトンタッチを受けたcryptoトレーダーは、DeFiとは何ぞや?ユーザー目線でコツコツ嚙み砕いていくコラムを書いていきました。

~第595話まで
現在の実態経済からは少し離れたところに、もう1つの経済圏がブロックチェーンによって興ると考えるShoが、その興隆を追っていくために毎日1社ずつ界隈のプロダクトを紹介していく超短編気まぐれ日刊コラムであり、メディア記事も幾つかピックアップしてお届けしておりました。

BRニュースレターにご登録ください!ご登録頂くと日本語版Weekly Does of DeFiが無料で読める!

ABOUTこの記事をかいた人

農耕型・堅実派のアルゴリズムトレーダー。夢はヘッジファンドを自動で運用することです。簡単なプログラミングからパソコンの組み立てまで全て一人でできるバランス感覚の持ち主です。 DeFi(分散金融)をわかりやすくお伝えすべく「クリプト訪ねて三千里」に挑戦しています。