イーサリアムのアーキテクチャは、2015 年に実現されて以来、単純な状態のコンピューターから複雑な多層分散コンピューティング ネットワークへと継続的に進化してきました。この運用の中心となるのは、ネットワークの経済的心臓部として機能する独自のリソース価格設定メカニズムである「ガス」の概念です。 Tan Phat Digital の専門家によると、このレポートはガス料金システムの技術的、経済的、歴史的側面を深く分析し、イーサリアムの金融言語を構成する定量的単位を解読します。
ガスの技術的性質と経済的重要性
従来のコンピューティング環境では、処理操作のコストは多くの場合、エンドユーザーから隠されたり、プロバイダーのサービスによって補助されたり、個々のハードウェアの機能によって制限されたりします。ただし、イーサリアムのような分散型ネットワークでは、数千の独立したノードがすべてのソース コードを共同で実行して検証する必要があるため、計算リソースは希少かつ貴重な商品になります。 Gas は暗号通貨ではありませんが、イーサリアム仮想マシン (EVM) で特定の操作を実行するために必要な計算量の測定単位です。
Gas の存在により、ブロックチェーン設計における 2 つの基本的な課題、つまり停止問題とリソース不足が解決されます。 EVM はチューリング完全システムであるため、無限ループを実行できます。計算の各ステップに関連付けられた料金メカニズムがなければ、1 つの欠陥のあるスマート コントラクトまたは悪意のあるスマート コントラクトによって、ネットワーク全体が永久に機能不全に陥る可能性があります。各コマンド (オペコード) にガス価格を割り当てることで、イーサリアムはすべてのプログラムに財務上の制限を設け、ガスの供給がなくなると強制的にプログラムを終了させます。
経済的には、ガスはイーサリアムのブロックスペースにアクセスするための「有料」メカニズムとして機能します。この料金は 3 つの戦略的目的に役立ちます。ネットワーク セキュリティを維持するために電力とハードウェア リソースを消費したバリデータを補償することです。トランザクションスパムを手頃な価格で提供できないようにすることで、サービス拒否 (DoS) 攻撃を防ぎます。また、リソースをより効率的に使用するためにソース コードを最適化することを開発者に奨励します。 2022 年のマージ後、ガス料金は、トランザクションの検証とブロックチェーンのコンセンサス維持に対する報酬としてバリデーターに分配されます。
定量単位システム: レガシーと精度の計算
ネットワークのネイティブ通貨であるイーサ (ETH) は、小数点以下 18 桁まで割り切れるため、非常に高精度のトランザクションが可能です。この単位系は、技術的な目的だけでなく、コンピューター サイエンスと暗号学の先駆者を称える年代記としても機能します。
ウェイとグウェイ: あらゆるトランザクションの基礎
イーサリアム エコシステムの最小単位はウェイです。これは、ビットコインのイデオロギー的先駆者である「b マネー」の提案で有名なコンピューター科学者、ウェイ ダイにちなんで名付けられました。 Solidity プログラミング環境では、浮動小数点数に関連する重大な丸め誤差を回避するために、すべての値の計算が Wei の整数として実行されます。 Wei の重要性はその原子性にあります。これは、EVM 内の価値の最後の「原子」であり、これ以上分解することはできません。
グウェイ、またはギガウェイ ($10^9$ Wei) は、ガス料金を見積もる標準言語であるため、エンド ユーザーにとって最も重要な単位です。グウェイは、情報理論の父であるクロード シャノンに敬意を表して「シャノン」としても知られています。 Gwei を使用すると、ETH の小さな 10 進数を人間が理解しやすい整数に変換できます。
量的単位と記号の意味のリスト
以下はTan Phat Digital の単位のまとめです:
Wei (Wei): 値 1 Wei ($10^{-18}$ ETH)。 b-money の作成者、Wei Dai を讃えます。
Kwei (バベッジ): $10^3$ Wei ($10^{-15}$ ETH) の価値があります。機械式電卓の父、チャールズ バベッジに敬意を表します。
ムウェイ (ラブレス): $10^6$ ウェイ ($10^{-12}$ ETH) と評価されます。初代プログラマー、エイダ・ラブレスを称える。
グウェイ (シャノン): $10^9$ ウェイ ($10^{-9}$ ETH) の価値があります。情報理論の父、クロード シャノンを讃えます。
トゥイ (サボ): $10^{12}$ Wei ($10^{-6}$ ETH) の価値があります。スマート コントラクトの提唱者 Nick Szabo を讃えます。
プウェイ (フィニー): $10^{15}$ Wei ($10^{-3}$ ETH) の価値があります。最初のビットコイン取引の受取人、ハル フィニーを讃えます。
イーサ (ETH): $10^{18}$ Wei (1 ETH) の価値があります。ネットワークの主要ユニット。
この分散化は、基礎となる科学理論に対するイーサリアム コミュニティの尊重を反映しています。 Nick Szabo は 1990 年代にスマート コントラクトの概念の基礎を築きました。ハル フィニーは、著名な暗号学者であるだけでなく、分散型暗号通貨の実現可能性を最初に信じた人でもありました。
手数料市場の進化: レガシーから EIP-1559 まで
イーサリアムの歴史の中で最も重要な変化の 1 つは、2021 年 8 月のロンドンのアップグレードで実装された改善案 EIP-1559 によるガス価格設定メカニズムの再構築でした。このマイルストーンの前に、イーサリアムはファーストプライス オークション モデルで運営されており、ユーザーはマイナーを引きつけるために最高のガス価格を設定することで競い合いました。
古いモデルでは、手数料予測の非効率性により、ユーザーが頻繁に過剰支払いをしたり、低すぎる価格設定により取引が停止したりするという重大な欠陥が明らかになりました。 EIP-1559 は、このシステムを動的な手数料メカニズムに置き換え、取引手数料を基本手数料と優先手数料に分離しました。
基本手数料の運用
基本手数料は、ブロックに含まれる取引に必要な最低手数料です。違いは、基本料金は、ブロック占有率の目標を 50% として、ネットワークの実際のニーズに基づいてアルゴリズムによって決定されることです。
ブロックが 50% を超える場合: 基本料金は最大 12.5% 増加します。
ブロックが 50% 未満の場合: 基本料金は最大で減額されます。 12.5%。
ブロックがちょうど 50% を埋めた場合:基本料金は変更されません。
最も重要な結果は、基本料金が完全に「燃え尽き」、イーサにデフレ圧力が生じることです。これにより、多くの投資家の目にはイーサが「超健全なお金」資産に変わります。
優先手数料と取引の優先
優先手数料または「チップ」は、取引をより早く処理するようバリデーターに直接支払われます。 EIP-1559 標準に従ってトランザクションを送信する場合、ユーザーはガスごとの追加の最大料金を定義します。プロトコルは、式 $\min(\text{Max Fee}, \text{Base Fee} + \text{Priority Fee})$ に従って実際の料金を計算します。残高はユーザーに返されます。
テクニカル構造分析: ガス制限と使用ガス
ガス制限と使用ガスの違いを理解することが、取引リスク管理の鍵となります。
イーサ (ETH) 送金: 標準の 21,000 ドルのガス割り当て。これは、署名の検証と残高更新の基本コストです。
ERC-20 トークン転送: 約 50,000 ドルから 65,000 ドルのガスと推定されます。状態の読み取り、残高の減算/加算、およびイベントのブロードキャストが含まれます。
Uniswap V3 でのスワップ: $150,000 ～ 200,000$ のガス割り当て。複雑な数学的計算と複数のプールからの流動性の取得が必要です。
ミント NFT: $100,000 ～ 500,000$ のガス割り当て。新しい ID を作成し、メタデータをオンチェーンに保存し、所有権を更新します。
DeFi Interactions Complex: ガスの上限は $500,000$ 以上です。プロトコル間の借入、借り入れ、住宅ローンの多くのステップが含まれます。
Tan Phat Digital の実装経験によれば、トランザクションが完了する前に許容量のすべてのガスを消費すると、「ガス不足」エラーで失敗します。この場合、バリデーターがそのブレークポイントまでの計算作業をすでに実行しているため、ユーザーは引き続き料金を失います。
EIP-4844 とレイヤー 2 革命の影響
提案された EIP-4844 による Dencun のアップグレードでは、特にレイヤー 2 向けに「Blobs」（バイナリ ラージ オブジェクト）の概念が導入され、レイヤー 2 の操作とは別に多面的な料金市場が作成されました。 1.
Dencun アップグレード後の手数料の低下は印象的です。
ベースネットワークの取引手数料は約 $0.30$ から $0.001$ USD 未満に低下しました。
Arbitrum ネットワークと Optimism ネットワークでは、最大で 2000 ドルの手数料削減が記録されました。 95 ～ 99%。
レイヤー 1 の平均ガス料金は 50% 以上低下し、「格安料金」の日数は急増しています。
アカウントの抽象化: ガスフリー体験に向けて
ERC-4337 によるアカウントの抽象化により、ユーザー アカウントがスマート コントラクトに変わります。 Paymaster のコンセプトでは以下が可能です。
ガスレス トランザクション: アプリケーションはユーザーに代わって料金を支払います。
任意のトークンで料金を支払う: ユーザーは ETH ではなく USDC または USDT で料金を支払うことができます。
バッチ承認: 複数の操作を 1 つの署名付きトランザクションに結合します。
他のブロックチェーンとの比較
イーサリアムと競合他社との比較のリストは次のとおりです:
イーサリアム (レイヤー 1): EIP-1559 (ベース + チップ) 料金モデル、デフレ (料金バーニング) 通貨メカニズム、15 ～ 45 ドルの TPS スループット、平均料金範囲幅広い $0.44 ～ 15.00$ USD、モジュラー アーキテクチャ。
ビットコイン: ファーストプライス オークション モデル、下降インフレ通貨メカニズム、約 7$ TPS の低スループット、平均手数料 $1.00 ～ 5.00$ USD、モノリシック アーキテクチャ。
Solana: 固定料金モデルを組み合わせたもの優先、メカニズム固定インフレ通貨、$3,000 - 65,000$ TPS の非常に高いスループット、$0.001$ USD 未満の非常に低い平均手数料、並列処理モノリシック アーキテクチャ。
BNB チェーン: ファーストプライス オークション モデル、定期的な手数料バーニング メカニズム、スループット $100 - 300$ TPS、平均手数料 $0.05 - $0.20 USD、モノリシック アーキテクチャ。
UTC。レイヤー 2 を使用する: メインネットではなく、Arbitrum、Optimism、または Base などのネットワークでトランザクションを実行することを常に優先します。
Solidity ソース コードを最適化する: 可能な限りストレージの代わりにメモリを使用し、変数パッキング技術を適用します。
マッピングを使用する配列の代わりに:データ検索操作の計算複雑さを O(n) から O(1) に軽減します。
イーサリアムのガス料金システムは、歴史的なアップグレードを通じて強力な自己規制を実証してきました。アカウント抽象化とレイヤー 2 ソリューションの開発により、Gas は徐々に「舞台裏」の要素に変わり、よりユーザー フレンドリーな世代の Web3 アプリケーションへの道が開かれています。 Tan Phat Digital は、Gas の性質を理解することが、このエコシステムにおけるユーザーの無限のイノベーションの正しい燃料になると信じています。
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