逐次実行から並列実行へ：Glamsterdam による Ethereum コアアーキテクチャの再構築

過去10年にわたり、イーサリアムでは逐次実行が一貫性とセキュリティを担保する中核設計原理として機能してきました。しかし、DeFi、ステーブルコイン、レイヤー2ソリューション、オンチェーンファイナンスの拡大が続くにつれ、この実行モデルはパフォーマンス上の限界を露呈し始めています。一方、Solana、Sui、Aptosといった次世代ブロックチェーンは並列実行をアーキテクチャの中核に据え、ネットワークスループットを押し上げ続けています。こうした競争環境の中、イーサリアムはGlamsterdamを通じて、基盤となる実行ロジックの体系的なアップグレードに着手しました。

ブロックチェーン技術の進化という観点から見ると、並列実行は単なるTPSの向上にとどまりません。イーサリアムの状態管理、トランザクションスケジューリング、リソース割り当ての抜本的な再設計を意味します。これらのアップグレードが段階的に実装されれば、イーサリアムのLayer 1は従来のスマートコントラクトプラットフォームから、グローバルなデジタル資産とオンチェーン金融活動を支える大規模なオープン決済ネットワークへと進化する可能性を秘めています。

なぜイーサリアムは常に逐次実行を採用してきたのか

イーサリアムの黎明期から、逐次実行はネットワーク運用の基盤でした。このモデルでは、ブロック内のトランザクションは固定された順序で1つずつ処理され、前のトランザクションが完了するまで次のトランザクションは開始できません。すべてのノードがまったく同じ実行シーケンスに従うため、全ノードが整合性のある最終状態に到達します。

この設計の最大の利点は、シンプルさとセキュリティです。トランザクションロジックがどれほど複雑でも、すべてのノードが同一の順序で実行するため、状態の競合や不整合が発生しません。イーサリアムのスマートコントラクトエコシステムが過去10年にわたり安定して稼働してきたのは、まさにこの保守的でありながら信頼性の高い実行モデルによるものです。

しかし、逐次実行はネットワークパフォーマンスに自然な上限をもたらします。

ブロック内の多くのトランザクションが互いに独立していても、ノードはそれらを同時に処理できず、逐次的に実行するしかありません。この設計はエコシステムが小規模だった時代には大きな問題にはなりませんでしたが、オンチェーントランザクション量が急増するにつれて、パフォーマンスのボトルネックが顕在化しています。

逐次実行が直面するボトルネック

近年、イーサリアムネットワークは劇的な変化を遂げています。ステーブルコインの送金量は大幅に拡大し、オンチェーンレンディングプロトコルは成熟し、DEXの取引高は何度も過去最高を更新し、レイヤー2ネットワークの数は着実に増加しています。ますます多くの複雑なアプリケーションがイーサリアムを最終決済レイヤーとして依存するようになりましたが、メインチェーンの実行能力はエコシステムの成長ペースに大きく遅れを取っています。

問題は主に3つの領域に現れています。

1. CPUリソースの未活用：現代のサーバーは通常マルチコアを搭載していますが、逐次実行ではノードはトランザクション処理に1スレッドしか使用せず、かなりの計算能力が遊休状態になります。

2. トランザクション混雑による手数料の高騰：多数のトランザクションが同時にネットワークに流入すると、限られた実行能力によって、ユーザーは優先的に組み込まれるために高いガス代を支払わざるを得なくなります。

3. Layer 1のスケーラビリティ制約：将来的にガスリミットが引き上げられても、実行が逐次のままである限り、全体的なパフォーマンスの向上は限定的です。

その結果、イーサリアムコミュニティはこう問いかけています。セキュリティを維持しながら、競合しないトランザクションを同時に実行できないだろうか？ これこそが、Glamsterdamの並列実行ロードマップが答えようとしている問いです。

ブロックアクセスリスト：Glamsterdamの並列実行を支える重要インフラ

並列実行を実現するには、イーサリアムはまずどのトランザクションがどの状態にアクセスし、どのトランザクションが競合しないかを把握する必要があります。この問題を解決するために、Glamsterdamはブロックアクセスリスト（BAL）設計を導入します。

簡単に言えば、ブロックアクセスリストではトランザクションが事前に次の事項を宣言する必要があります。

• アクセスするアカウント
• 読み取るストレージスロット
• 変更する状態
• オンチェーンに書き込む必要があるデータ

この情報により、ノードは実行開始前に関連するトランザクション間の競合を分析できます。

簡単な例を考えてみましょう。トランザクションAはユーザーがETHをUSDCにスワップするもの、トランザクションBはユーザーがNFTをミントするものです。これら2つのトランザクションは異なる状態にアクセスするため、システムは同時実行可能と判断できます。しかし、2つのトランザクションが同じレンディングプールや同じ口座残高を変更する場合、システムは状態エラーを避けるために逐次実行にフォールバックします。

ブロックアクセスリストはイーサリアムの実行モデルを完全に作り変えるものではなく、セキュリティを維持しながら可能な限り多くのトランザクションを並列処理できるようにする仕組みです。

イーサリアムはどのように逐次実行から並列実行へ移行するのか

イーサリアムの並列実行への移行は、単一の一過性の変更ではありません。

Glamsterdamはむしろ、トランザクション実行を段階的に最適化することで、ネットワークに徐々に並列能力を装備させるインフラアップグレードの集合体です。

1. ブロックアクセスリストの導入：トランザクションにあらかじめ状態アクセス範囲を宣言させることで、システムは競合しないトランザクションを特定し、それらを同時実行にスケジュールできます。

2. トランザクションスケジューリングの最適化：ノードは各トランザクションがアクセスする状態に基づいて動的に実行順序を割り当て、従来のように1つのトランザクションを一度に処理するのではなく、複数のCPUコアを同時に動作させることができます。

3. 状態管理のアップグレード：Verkleツリーやステートレスイーサリアムなどの技術の進展により、状態データの読み取り効率が向上し、並列実行の基盤が強化されると期待されます。

この段階的なアップグレードアプローチが、イーサリアムと他の高性能ブロックチェーンとの最大の違いの1つです。

イーサリアムは既存のアーキテクチャを解体するのではなく、現在のセキュリティモデルの上で徐々にパフォーマンスを向上させているのです。

並列実行はイーサリアムにどのような変化をもたらすのか

エコシステム全体にとって、並列実行は単なるTPSの向上以上の意味を持ちます。ネットワークスループットは大幅に向上することが期待されます。以前はブロックが逐次的にしかトランザクションを処理できなかったのに対し、複数のトランザクションが同時に実行できるようになり、全体的な実行効率が自然に高まります。

取引体験もさらに最適化される可能性があります。ネットワークリソースの利用率が向上するにつれて、混雑が緩和され、ユーザーが支払うガス代もより安定するでしょう。

DeFiにとって、並列実行は同様に変革的です。

例えば：

• DEXはより多くの取引を処理可能に
• レンディングプロトコルはより迅速な清算を実現
• ステーブルコインの決済効率が向上
• オンチェーンデリバティブ取引のレイテンシが低減

レイヤー2ソリューションにとって、より高性能なLayer 1は次のことも意味します：

• ロールアップの提出コスト削減
• 決済速度の向上
• ユーザーのトランザクション手数料の低下
• レイヤー2のスケーリング能力の強化

より多くの現実世界資産（RWA）や機関資本がオンチェーンに移行するにつれて、高性能でありながら安全なLayer 1は、エコシステム全体の成長にとって不可欠なインフラとなるでしょう。

Glamsterdamは他の高性能ブロックチェーンとどう違うのか

並列実行は新しい概念ではありません。Solanaは早くからSealevelアーキテクチャを採用して同時トランザクション実行を実現し、Suiはオブジェクトモデルで状態の並行性を向上させ、AptosはBlock-STMにより並列トランザクションをサポートしています。

では、なぜイーサリアムは今になって並列実行に向かうのでしょうか。答えは、イーサリアムがセキュリティと分散化を最優先するという基本姿勢にあります。イーサリアムは世界最大のノードネットワーク、最も多様なクライアントエコシステム、そして最大のオンチェーン資産基盤を誇ります。その基盤アーキテクチャへの変更は、互換性とネットワークの安定性を慎重にバランスさせる必要があります。

そのため、イーサリアムは段階的な道を選択しました。極端なTPSを追求するのではなく、オープン性、分散化、セキュリティを維持しながら、ネットワーク効率を徐々に向上させています。このアプローチは遅いものの、アップグレードリスクが低く、既存のDeFiおよびレイヤー2エコシステムとの完全な互換性も確保できます。

並列実行後、イーサリアムの次は何か

Glamsterdamはイーサリアムの基盤アーキテクチャアップグレードの最終地点ではありません。

今後数年間、イーサリアムコミュニティはいくつかの長期的な方向性を追求しています。以下が含まれます：

• ステートレスイーサリアム
• Verkleツリー
• ネイティブアカウント抽象化
• より成熟したParallel EVM
• より効率的なデータストレージ構造
• 量子安全暗号技術の研究

これらのアップグレードはすべて、共通の長期的目標に収束します。すなわち、イーサリアムをスマートコントラクトプラットフォームから、グローバルなオープンな金融およびデジタル資産インフラへと変革することです。

この旅において、並列実行はゴールではなく、次世代イーサリアムアーキテクチャの重要な構成要素です。Layer 1のパフォーマンスが向上し続けるにつれて、イーサリアムはセキュリティ、オープン性、スケーラビリティのバランスを保ちながら、前例のない規模のオンチェーン経済を支える態勢を整えています。

まとめ

逐次実行から並列実行へ、Glamsterdamはイーサリアムに深いアーキテクチャのアップグレードをもたらしています。ブロックアクセスリスト、状態アクセスの最適化、そして将来のより成熟した同時実行メカニズムを通じて、イーサリアムは分散化とセキュリティを維持しながら、Layer 1のパフォーマンスとリソース利用率の向上を目指しています。

単にTPSを追求するのではなく、イーサリアムは長期的な持続可能な発展に焦点を当てています。並列実行はネットワークの速度向上だけでなく、基盤となるリソース管理、状態アクセスロジック、エコシステムのスケーラビリティの全面的な見直しを意味します。さらなるインフラの成熟に伴い、Glamsterdamはイーサリアムが次世代のオープンファイナンシャルネットワークへと進化する上で、極めて重要な転換点となるかもしれません。