0x04-イーサリアムの歴史と展望

https://zhuanlan.zhihu.com/p/109531201
https://decert.me/tutorial/solidity/ethereum/eth_history

四つの段階#

第 1 段階：Frontier 前沿–2015 年 7 月 30 日リリース。
第 2 段階：Homestead 家園–2016 年 3 月 14 日リリース。
第 3 段階：Metropolis 大都会第一段階ビザンチウム 2017 年 10 月 16 日リリース、第二段階コンスタンティノープル 2019 年 2 月 28 日リリース。
第 4 段階：Serenity 静寂–リリース日未定。
前の三つの段階はイーサリアムの 1.0 時代で、POW に基づくコンセンサスメカニズムを使用しており、最後の段階はイーサリアム 2.0 で、POW から最終的に POS コンセンサスメカニズムにアップグレードされます。

第一段階：[Frontier 前沿]#

2015 年 7 月 30 日に高さ 0 のブロックでイーサリアムネットワークの初期バージョン Frontier がリリースされました。創世ブロックには 8893 件の取引が含まれており、これらは 2014 年の ETH 公開販売以来、クラウドファンディングに参加した取引アドレスとイーサリアム財団のアドレスからのものです。
Frontier はイーサリアムの原始的な状態であり、開発チームはこれをベータ版として位置付けました。これは安全で信頼できるネットワークではなく、体験と機能も非常にシンプルで、粗雑さで例えることができます。全体的に見て、その主な機能は以下の通りです：
1. マイニング機能：マイニングインターフェースを提供し、ブロックチェーン報酬ポリシーを規定しました：マイナーが新しいブロックを掘り出し、確認された後、5 ETH の報酬を得ることができます。
2. 制限的取引機能：契約をアップロードおよび実行する方法を提供しましたが、各ブロックのガス上限は 5000 にハードコーディングされており、この期間中にイーサリアム上での大規模な開発と取引が制限されました。その後数日間、マイナーがネットワークの操作と使用に慣れた後、ガスの上限は自動的に解除され、その後イーサリアムネットワークは期待通りに取引を処理し、契約を実行できるようになりました。
3. 中央集権的保護措置：Canary Contracts - カナリア契約は、ネットワーク内で発生する誤操作や無効な取引をタイムリーに警告し、阻止するために使用され、ユーザーが無効なチェーン上で操作するのを避けます。これは中央集権的なメカニズムであり、初期のイーサリアムではネットワークの安全な運用に必要な保護を提供しました。
4. 使い勝手の悪い体験：前沿段階のイーサリアムネットワークにはグラフィカルな操作インターフェースがなく、すべてのクライアント操作はコマンドラインを通じてのみ実行できました。この粗雑な操作インターフェースは一般ユーザーには非常に不親切であったため、初期のイーサリアムユーザーはコードに精通した開発者に限られていました。
この時期のイーサリアムの目標は、正常に機能するブロックチェーンネットワークを提供し、利用可能な環境を作成し、マイニングと取引が機能するようにし、開発者がさまざまな分散型 DAPP をテストし、開拓的な原始探査を行えるようにすることでした。
Frontier は公測版に過ぎませんが、そのパフォーマンスは人々の期待を超え、大量のマイナーがネットワークに参加し、トークンの報酬を得るようになりました。彼らはイーサリアムネットワークの計算能力を向上させ、ハッカー攻撃に対抗する能力を高めました。Frontier はイーサリアムの発展の歴史における最初のマイルストーンです。

第二段階：[Homestead: 家園]#

2016 年 3 月 14 日円周率の日に、イーサリアムは第二段階 Homestead をリリースしました。これはイーサリアムバージョンの初めてのハードフォーク計画で、高さ 1150000 のブロックで発生しました。ハードフォーク後のバージョンは以前のバージョンと互換性がないため、すべてのノードはフォークの前にバージョンアップグレードを完了する必要があり、主チェーンのデータと一致させる必要があります。
これはイーサリアムの最初の安定版ネットワークであり、イーサリアムが安定して運用できることを示し、もはや不安全で信頼できないネットワークではありません。しかし、技術的には、Frontier と比較して特に明確な突破口はありません。この段階の主な改善点は以下の通りです：
1. カナリア契約の廃止：イーサリアムブロックチェーン上の中央集権的機能とメカニズムを排除しました。
2. Mist ウォレットの導入：グラフィカルインターフェースの mist ウォレットクライアントを提供し、ユーザーが ETH を簡単に保有または取引できるようにしました。イーサリアムはもはや技術者専用の開発ツールではなく、一般ユーザーもイーサリアムを簡単に体験し、使用できるようになりました。
特筆すべきは、Homestead がイーサリアムの最初の正式で安定したネットワークであり、この段階のリリースから 2 ヶ月後、イーサリアム開発者会議 DEVCON-2 が 6 月 16 日に中国上海で開催され、大会のテーマはスマートコントラクトとネットワークセキュリティに焦点を当てました。しかし、翌日にはブロックチェーンの歴史上最も深刻なハッカー攻撃事件が発生しました：暗号通貨界を震撼させた The DAO 攻撃。The DAO プロジェクトが作成したスマートコントラクトの脆弱性がハッカーによって成功裏に攻撃され、360 万 ETH が盗まれました。ETH は最終的に大多数のコミュニティメンバーの投票によって強制的にハードフォークを実施することが決定され、ブロック高 1,920,000 でフォークが成功し、The DAO クラウドファンディング参加者の損失を回復しました。しかし、このフォークを認めない人々は依然として元のチェーン上でマイニングと取引を行い、これが後にイーサクラシック（ETC）と呼ばれることになります。イーサリアムはこの時点で二つに分かれました。

第三段階：[Metropolis: 大都会]#

大都会はさらに二つの段階に分かれます：ビザンチウム（Byzantium）とコンスタンティノープル（Constantinople）で、二回のハードフォークを通じて技術のアップグレードが実現されます。
ビザンチウムは 2017 年 10 月 16 日に 4370000 ブロック高でアクティブ化され、フォークが成功しました。これに関するアップグレードは主に以下の通りです：
1. ブロック難易度評価の公式の調整：叔ブロックを操作してブロック高を強制的に増加させることができないように規定し、マイニングの難易度を上げ、ブロック生成速度の安定性を保証しました。
2. マイニング報酬の調整：マイニング収益を各ブロック 5ETH から 3ETH に減少させました。
3. “難易度爆弾”（Difficulty Bomb）の引き延ばし：イーサリアムのコンセンサスメカニズムが POW から POS にスムーズに移行するために、イーサリアムは 2015 年 9 月に移行期間中に新しいブロックの難易度を徐々に上げる “難易度爆弾” メカニズムを計画しました。このメカニズムに基づき、POW の後期にはマイニングの難易度が新しいブロックを生成できないほどに上昇し、イーサリアムネットワークは凍結され、“氷河期” が形成されます。目的は最終的に POW メカニズムを排除し、マイナーが古い POW チェーンで作業を続けることを避け、二つの独立したチェーンが生成され、コミュニティが分裂するのを防ぐことです。ビザンチウムアップグレードは “難易度爆弾” 計画を 1 年遅らせました。
コンスタンティノープルのハードフォークは数回の延期の後、2019 年 2 月 28 日にブロック高 7280000 でトリガーされました。
コンスタンティノープルアップグレードは合計 5 つの改善提案を含み、EIP 1234、EIP145、EIP 1014、EIP 1052、EIP 1283 です。重要な内容は以下の通りです：
1. ガス費用の最適化：SStore 操作コードの GAS 消費を削減し、イーサリアム仮想マシン内で dApp 開発者が特定の操作を最適化してガスを節約できるようにしました。イーサリアムネットワークのスケーラビリティが向上しました。
2. “難易度爆弾” の引き延ばし：“難易度爆弾” の期間を 500 万ブロック遅らせ、約 12 ヶ月の期間が経過した後に再投票が行われます。
3. スマートコントラクトの検証：スマートコントラクトが他のスマートコントラクトのハッシュ値をチェックするだけで互いに検証できるようにしました。大量の時間と労力を節約し、スマートコントラクトの検証効率を向上させました。
4. ブロック報酬の削減：再びマイニング報酬を各ブロック 3ETH から 2ETH に減少させました。これはイーサリアムの第三回ブロック報酬の削減です。
このアップグレードが最も影響を与えるのはブロック報酬であり、マイニング機器メーカーやマイナー、さらにはイーサリアムのマイニングエコシステムにも大きな影響と調整が生じます。マイニング収益が減少し、機会コストが増加するため、イーサリアムでのマイニングは他の通貨よりもコストパフォーマンスが低くなる可能性があるため、多くのイーサリアムマイナーが ETC のマイニングに切り替える可能性があります。また、マイニングプールもマイナーを維持するために他の通貨に徐々にシフトする可能性があります。

イスタンブール（Istanbul）#

イスタンブールは9069000で実行され、実行日は 2019 年 12 月 8 日で、イスタンブールフォークには以下の重要な改善があります：

calldata（データを保存する場所で、第 6 章で紹介します）パラメータのガス消費を削減（EIP2028）；
alt_bn128（楕円曲線）プリコンパイル関数のガス消費を削減（EIP1108）；
chainid 操作コードを追加し、スマートコントラクトが自分が主チェーンにいるのか、フォークチェーンや二層ネットワーク拡張チェーンにいるのかを識別できるようにしました（EIP-1344）；
BLAKE2 プリコンパイル関数を追加し、イーサリアムがプライバシー機能に特化した Zcash チェーンと相互作用できるようにし、イーサリアムのプライバシー能力を向上させました。

その中で 1、2、3 のポイントはイーサリアムの二層ネットワーク拡張プランにとって大きな利点です。多くの二層ネットワークプランは、多くの取引をまとめてスマートコントラクト検証に渡すからです（alt_bn128 関数を通じて検証）。
イスタンブールフォークには他に二つのガス費用を再調整する改善があります：EIP-1884 EIP-2200 ここでは詳細には紹介しませんが、興味がある方はリンクを通じてお読みください。

信号チェーン創世ブロック#

2020 年 12 月 1 日、信号チェーンが正式に起動し、イーサリアムが POS コンセンサスに向けて重要な一歩を踏み出しました。
信号チェーンが起動した後、イーサリアムには二つの独立したチェーンがありますが、この時点で信号チェーンはコンセンサスのみを行い、取引はできません。

ベルリン（Berlin）#

ベルリンアップグレードは12244000で行われ、特定のイーサリアム仮想マシン操作の燃料コストを最適化し、さまざまな取引タイプのサポートを追加しました。ベルリンアップグレードの変更は以下の通りです：

EIP-2565 – ModExp の燃料コストを削減
EIP-2718 – 様々な取引タイプのサポートを容易に
EIP-2929 – 状態アクセス操作コードの燃料コストを増加
EIP-2930 – オプションのアクセスリストを追加

ロンドン（London）#

ロンドンアップグレードは 12965000 で行われ（2021 年 8 月 5 日）、EIP-1559を導入し、取引手数料を変更し、取引手数料の返金処理も変更しました。変更内容は以下の通りです：

EIP-1559 - 取引手数料市場の改善
EIP-3198 - ブロックから BASEFEE を返す
EIP-3529 - イーサリアム仮想マシン操作のガス返金を削減
EIP-3541 - “0xEF” で始まる契約のデプロイを防止
EIP-3554 - 氷河期を 2021 年 12 月まで延期

TheMerge 合併#

2022 年 9 月 15 日、信号チェーンとイーサリアム POW チェーンが合併しました。これは重要なマイルストーンであり、合併後は POW コンセンサスを使用しなくなり、合併後は二つのチェーンが新しい名前：コンセンサス層と実行層を使用します。
実行層は取引の実行（EVM）を担当し、コンセンサス層はコンセンサスのブロック生成を担当します。

第四段階：[Serenity: 静寂]#

イーサリアムの最後の発展段階であり、機能が完全で安定した時期を意味し、イーサリアムは “静寂” に向かいます。これが私たちが知っているイーサリアム 2.0 の時期です。
イーサリアムの 2.0 は二回のアップグレードの成功に伴って開始され、“静寂” が訪れる前に “イスタンブール” と “イーサリアム 1.X” の二つの段階を経ることになります。
イスタンブールハードフォークは 2019 年 12 月 8 日に高さ 9069000 で成功裏に起動し、6 つの改善提案を提出しました。イーサリアムのこのアップグレードのキーワードはコストと速度です。性能を向上させ、コストを最適化し、Zcash との相互運用性を改善し、スマートコントラクトに関するより創造的な機能をサポートしました。
1. コスト：プリコーディング、コード価格、ガス費などの開発コストを削減し、取引データコストを 1 バイトあたり 68 ガスから 16 ガスに削減しました。このようにして、一つのブロックにより多くのデータを収容でき、イーサリアムの帯域幅が増加し、スケーラビリティが向上しました。
2. 速度：TPS が 3000 に上昇し、イーサリアムネットワークは毎秒 3000 件の取引を処理できるようになりました。それ以前は、イーサリアムは毎秒約 30 件の取引しか処理できませんでした。

未来：ロールアップを中心にした開発路線#

Vitalik は 2022 年 11 月 5 日にイーサリアムの最新の発展路線図を発表しました：

新しい路線図には、The Merge、The Surge、The Scourge、The Verge、The Purge、The Splurge の 6 つの段階が含まれており、6 つの段階が同時に進行しています。
The Merge 段階：ほぼ完了しており、4 月に上海アップグレードを行い、引き出し機能を有効にする予定です。
The Surge 段階：ロールアップを中心にした拡張を推進し、ロールアップのコストを削減します。
The Verge 段階：Verkle ツリーを導入し、データストレージと検証を最適化します。
The Purge 段階：データを整理し、ストレージを簡素化し、検証者のハードディスクスペースの性能要件を低下させます。
The Splurge 段階：EVM の改善を行い、ゼロ知識証明を全面的に導入します。