紹介

暗号通貨とブロックチェーン技術は、従来の金融に多くの変化をもたらしました。 自動実行コード、透明なコンセンサスメカニズム、および分散型元帳により、ユーザーは信頼できる第三者を経由せずに暗号通貨の価値を転送し、リソースを交換できるため、金融サービスのコストが大幅に削減され、人間の経済活動の効率が向上します。

ただし、コストが低いからといって、料金がまったくかからないわけではありません。 ブロックチェーンネットワークがユーザーが必要なものを手に入れるのに役立つ場合でも、これらのタスクを完了するためにリソースを投資する必要があります。 ことわざにあるように、無料のランチのようなものはありません。 ユーザーは、ブロックチェーンのサービスを享受し、ブロックチェーンを常に実行し続けるために、いくらかの料金を支払う必要があります。 この料金は一般的にガス料金と呼ばれます。 この記事では、ガス料金とは何かを紹介します。

ガス代について

ブロックチェーンの分野では、ガス料金という用語はイーサリアムで最初に使用されました。 これは、イーサリアムでの取引に必要な手数料を指し、概念的にはビットコインマイナーが支払う取引手数料と同じです。 イーサリアムのすべてのトランザクションは実行するために計算リソースを必要とするため、ユーザーは検証を支援する参加者に補償するためにサービスの料金を支払う必要があります。 その後、他の多くのブロックチェーンプロトコルがそれに続きます。 そのため、ネットワークサービスに支払われる料金はガス料金とも呼ばれます。

ガス料金は、車両が必要とする燃料と比較することができます。 燃料がなければ、車両は都市Aから都市Bに移動できません。イーサリアムにガス料金を提供することにより、ブロックチェーンネットワーク上のノードは、ユーザーが資金の移動、取引、スマートコントラクトコードの実行などを支援することができます。 したがって、ガスはブロックチェーンネットワークの運用を促進するイーサリアムネットワークの燃料です。

燃料の量が車が移動できる距離を決定するのと同じように、イーサリアムのガスが測定するのは、特定の操作を実行するために必要な計算能力の単位です。 シンプルなサービスはより少ないガスを必要としますが、複雑なスマートコントラクト操作は完了するためにより多くのガスを必要とします。 ガス料金は通常、ブロックチェーンネットワークのネイティブ資産建てです。 これはイーサリアムのgweiで表され、ギガウェイ(1,000,000,000ウェイ)を意味します。 WeiはETHトークンの最小単位です。 一般的なETH計算単位を次の表に示します。

なぜガス代が必要なのですか?

誰も支払うのが好きではないのに、なぜユーザーはイーサリアムを使用するためにガス料金を支払う必要があるのですか? インターネットのように無料で閲覧できたらいいと思いませんか? 同様の考えを持ったことがある場合は、イーサリアムのサービスが無料だったらどうなるか想像してみてください。

1. イーサリアムはハッカーに対してより脆弱になります。

支払う必要がないということは、ハッカーがほぼゼロコストで攻撃を開始できることを意味し、ブロックチェーンネットワークを安全でなくします。

1. 限られたネットワーク帯域幅リソースの乱用。

ロボットはブロックチェーン上で多くのジャンクトランザクションを送信できます。 つまり、悪意のある動作に代償を払わずに本当に使用する必要があるユーザーに影響を与える可能性があります。

1. ノードの無制限の操作により、システムがクラッシュします。

例えば、ノードにデプロイされたスマートコントラクトコードの自動実行でエラーが発生し、無限ループが発生すると、操作が何度も繰り返されることでノードが麻痺し、ブロックチェーンネットワーク全体の運用にも影響します。 ガス料金の執行条件を引き上げることで、このような問題が生じないことが保証されます。

1. その結果、アプリケーションが非効率的になります。

ガス料金がかからないということは、開発者が計算量が妥当かどうかを考慮する必要がなく、非効率的なコードが多数あるため、ユーザーのサービス体験が悪くなることを意味します。

1. インセンティブは、参加者が運営を継続することを望まない結果にはなりません。

トランザクションとスマートコントラクトを実行するには、ユーザーは動作するために電気を必要とし、障害が発生した場合に修理または交換する必要がある機器を購入する必要があります。 つまり、ユーザーは電気、修理、交換の費用を支払う必要があります。 ブロックチェーンネットワークを構築するものはすべてお金を必要とすると言えます。 オペレーターがそれから何の利益も得られない場合、誰が喜んで参加しますか?

要するに、本当に無料のものはありません。 一見無料のインターネットであっても、ISPサービスプロバイダーは海底ケーブルをセットアップする必要があり、Webサイトにはサーバーが必要であり、従業員は給与を必要とします...これらは実際の費用です。 いわゆる「無料」は、広告、トラフィック、およびサービスを提供し続けるリソースを取得するためのその他の方法によってのみ実現されます。 ユーザーは価値を生み出すブロックチェーンネットワークに還元する必要があり、ガス料金の概念の導入により、そのような独自の価値の層を維持することができます。

イーサリアムのガス料金の仕組み

ユーザーは、ブロックチェーンネットワークのサービスにアクセスするためにガス料金を支払う必要があります。 では、ガス料金はどのように計算されますか? プロトコルが異なれば方法も異なりますが、一般的には簡単な式に従います。

合計ガス料金=ガス単位(制限)*単位あたりのガス価格

このガス料金の計算は非常に直感的です。 これは、今日、都市Aから都市Bまで運転する車両の旅の燃料費を計算するようなものです。 答えを得るには、消費されるガソリンのリットル数に現在の石油価格を掛ける必要があります。 同時に、遠くに移動するほど(タスクの難易度が高いほど)、消費されるガスのリットルが多くなります(使用されるガスが多くなります)。 2021年8月のロンドンアップグレードの前に、イーサリアムのガス料金も上記の式と同じ方法で計算されます。

合計ガス料金=ガス単位(制限)*単位あたりのガス価格

たとえば、アリスがボブに1ETHを支払いたい場合、このような単純なトランザクションに必要なガス単位は21000で、支払い時のガス価格は200 gweiであり、計算は次のようになります。

ガス料金 = 21000 * 200 gwei = 4200000 gwei = 0.0042 ETH

アリスがイーサリアムネットワークを使用して支払うと、1.0042ETHがアカウントから引き落とされ、ボブは1ETHを受け取り、トランザクションのパッケージングを担当するマイナーは0.0042ETHを受け取ります。

EIP 1559料金改善提案

2021年8月、イーサリアムのロンドンアップグレード後、ガス料金の計算方法が変更されましたが、全体的なロジックは同じままです。

合計ガス料金=ガス単位(制限)*(基本料金+優先料金)

https://etherscan.io/gastracker

基本料金とは何ですか?

基本料金とは、提案されたトランザクションがマイナーによってブロックにパッケージ化される基本レートを指し、イーサリアムネットワークを使用するための最小消費レートでもあります。 基本料金の価格は、現在パッケージ化を待っているブロックとは関係ありませんが、前のブロックによって決定されるため、イーサリアムのガス料金がより透明で予測可能になります。

基本料金のレベルは、式で計算できます。 前のブロックのすべての取引に使用されたガスの合計量が目標値よりも高い場合、次のブロックの基本手数料は最大12.5%増加します。 連続するブロックの合計高ガスで指数関数的に上昇し、ブロックチェーンネットワークの輻輳が長引くと、ベースレートが非常に高くなり、ユーザーは余裕がないため、最終的には使用量を減らします。

たとえば、ロンドンのアップグレード後、イーサリアムの各ブロックのターゲットガスの合計は1,500万ガスですが、上限は3,000万ガスです。 ブロック後に合計3,000万ガスのシリーズがあり、合計1,500万ガスがある場合、基本料金は引き続き増加します。

基本料金は8ブロック後にのみ2倍になります。 増加は小さいようです。 しかし、80個の連続ブロックがガス制限に達したと仮定すると、基本料金は100gweiから100万gweiに10,000倍に増加します。

ロンドンのアップグレードの前に、イーサリアムブロックチェーンのマイナーは、ブロックに含まれるすべてのトランザクションのガス料金を受け取ることができました。 しかし、ロンドンのアップグレード後、新しいブロックが採掘されたときに基本料金を支払うために使用されていたETHが燃やされ、ETHの総循環供給量から削除され、デフレとETHの価格が上昇します。

優先料金はいくらですか?

基本料金の燃焼は鉱山労働者の収入を減らしました。 したがって、ロンドンのアップグレードでは、鉱夫がブロックパッケージにトランザクションを含めるようにインセンティブを与えるために、優先料金(しばしばチップと呼ばれる)の概念が導入されました。

ユーザーは考えているかもしれません:彼らはすべて基本料金を支払いましたが、なぜ彼らは鉱夫にチップを払わなければならないのですか? これは経済的インセンティブの問題から始まります。 保留中のトランザクションのパッキングは、リソースを大量に消費します。 これらのマイナーがイーサリアムを実行し続けるための収入は、新しいブロック報酬とヒントから得られます。 ヒントがなければ、梱包するトランザクションがないことに気付くでしょう。 空のブロックと保留中のトランザクションを含むブロックは、同じ収益を生み出します。 結果は同じなので、保留中のトランザクションをパッケージ化するためにリソースを費やすのはなぜですか? すべての参加者が空のブロックをパックすると仮定すると、ブロックチェーンネットワークも使用できなくなります。

したがって、鉱夫のためのヒントは、彼らが仕事を正しく実行するための最も基本的なインセンティブになります。 彼らはより高いチップで取引を優先することをいとわないでしょう。 チップのレベルはトランザクションが処理される順序に影響を与えるため、優先手数料と呼ばれます。 緊急のトランザクションのニーズについては、ユーザーは優先順位を得るためにより高いヒントを送信できます。

これは、トランザクションを完了する前に、ユーザーが最初に大きなチップを支払うことによって引き裂かれなければならないという意味ではありません。 時間に敏感ではないトランザクションの場合、支払われたガス料金が基本料金よりわずかに高く、鉱夫に小さなチップが与えられる限り、トランザクションは次の数ブロックでパッケージ化され、処理されます。

最大料金とガス制限とは何ですか?

ブロックチェーンネットワークでトランザクションを実行する場合、ユーザーはこのトランザクションに対して支払う最大追加料金を指定できます。 これは、最大料金とガス制限を変更することで実現できます。

最大料金は、「ガス料金=使用ガス(制限)*ガス価格(単位あたり)」という式のガス価格です。 これは、ユーザーが支払う意思のあるガス料金を指します。 ユーザーが設定した最大手数料が基本料金と優先料金の合計を超えている限り、取引は成功し、超過差額は取引完了後にユーザーに返還されます。

たとえば、アリスがボブに ETH を支払いたい場合、アリスは最大料金を 300 gwei に設定します。 現時点では、イーサリアムの基本料金は100 gweiで、アリスは優先料金として追加の50 gweiを提供します。

1) 21000 * 300 gwei = 6300000 gwei = 0.0063 ETH

1.0063 ETHはアリスの口座から引き落とされます。

2) 21000 * 100 gwei = 2100000 gwei = 0.0021 ETH

イーサリアムは0.0021ETHトークンの供給を燃やします

3) 21000 * 50 gwei = 1050000 gwei = 0.00105 ETH

マイナーは0.00105ETHのチップを受け取ります

4)ボブは1ETHを受け取ります

5) 1.0063 ETH - 0.0021 ETH - 0.00105 ETH - 1 ETH = 0.00315 ETH

アリスは自分のアカウントで0.00315ETHの払い戻しを受けます。

ガス制限は、「ガス料金=使用ガス(制限)ガス使用ガス価格単位」という式で使用する ガス です。 これは、ユーザーが消費しても構わないと思っているガスの量を指します。 標準的なETH転送には21,000ユニットのガスが必要であり、スマートコントラクトの複雑な操作によってより多くのガスが使い果たされます。

ガス制限は、最大料金と同様に機能します。 ガスの量が必要量を超えている限り、取引が行われます。 超過残高は、取引完了後にユーザーに返金されます。 ガス制限の設定が小さすぎると、トランザクションは実行されますが、完了しません。 たとえば、単純なETH転送では21,000ユニットのガスを使用しますが、ユーザーはガス制限を20,000ユニットに制限します。 鉱山労働者は、20,000ユニットのガスに相当する作業を実行するためにガスを消費しますが、これは転送を完了するのに十分ではなく、料金もユーザーに返金されません。

なぜガス代はそんなに高いのですか?

イーサリアムの分散型金融(DeFi)アプリケーションを使用したり、OpenSeaなどのプラットフォームでNFTを購入したりしたことがある場合は、イーサリアムの高いガス料金に精通しているでしょう。 オンチェーンデータ統計によると、2021年5月から2022年4月まで、イーサリアムのトランザクションあたりの平均ガス料金は20ドル以上であり、最高額は200ドル近くです。

イーサリアムのガス料金がそんなに高いのはなぜですか? 複数の理由があります。

1. 複雑なトランザクションとスマートコントラクトはより多くのガスを消費します

イーサリアムが異なる操作を実行する場合、異なるオペランドと保存データの量が必要です。 加算と減算の命令はより少ないガスを使用し、乗算はより多くのガスを消費し、除算はより多くの操作を必要とするため、より多くのガスが使用されます。

分散型アプリケーションDappの機能がますます複雑になるにつれて、スマートコントラクトによって実行される操作の数も増加します。 したがって、ユーザーはより多くのガス料金を支払う必要があります。

1. 限られたネットワーク帯域幅と毎秒のトランザクション数

すべてのコンピューターと同様に、イーサリアムは処理できる毎秒のトランザクション数に制限があります。 イーサリアム2.0にアップグレードする前は、1秒で約15のトランザクションを処理できます。 1秒で2,000件以上の取引を簡単に処理できる世界的なクレジットカード決済会社VISAと比較すると、イーサリアムのパフォーマンスはかなり劣っています。 ユーザー数が増えると、輻輳が発生し、ユーザーはトランザクションに優先順位を付けるためにマイナーにさらにチップを渡す必要があります。

1. イーサリアムの人気

技術的な理由に加えて、イーサリアムの人気は高いガス料金にも貢献しています。 基本的な経済理論によれば、供給が一定である場合、需要の増加は価格の上昇につながります。 2020年前半には、貸付、フラッシュローン、デリバティブ、流動性マイニング、イールドファーミング、保険など、分散型金融の分野で多くの斬新なプロジェクトが生まれました。 2021年には、NFT市場もDeFiブームの波に乗り、多くのPlay-to-Earnブロックチェーンゲームが誕生しました。 それらの多くはイーサリアム上に構築されているため、ユーザー数は急増し、ガス料金は高いままでした。

(イーサリアムのガス料金。 出典:スタ ティスタ)

1. ETH価格の上昇

ガス料金が高いもう一つの理由は、ETH建てであることです。 2021年と2019年の平均データを比較すると、チェーンのガス価格が10倍に上昇しただけでなく、ETHの価格も10倍以上上昇しており、これは米ドルで測定した場合のガス料金の100倍以上の上昇に相当します。 イーサリアムのガス料金が途方もなく高いと広く考えられている理由を理解するのは難しいことではありません。

ガス料金を下げる方法は?

イーサリアムの高いガス料金を削減することは、暗号通貨の分野で緊急の課題になっています。 イーサリアムブロックチェーンを使用する場合、ガス料金を完全に削減することはできませんが、金額を減らす方法は少なくともいくつかあります。

ガス料金を下げるためにユーザーができること:

1. より低いガス料金の取引セッションを選択してください

イーサリアムのガス料金は一般的に高いですが、価格は常に同じではありません。 通常、ガス料金は週末は安くなり、平日は高くなります。 人気のない時期にイーサリアムを使用すると、ユーザーが支払う必要のあるガス料金を減らすことができます。

(出典: ethereumprice.org)

1. トランザクションの上限レートを設定する

トランザクションを開始する前に、ユーザーは支払う意思のある最大料金と優先料金を調整して、支払う意思のある最高レートであるgweiの数をブロックチェーンに伝えることができます。 最大手数料が基本手数料よりも高く設定され、マイナーに少額のチップが与えられている限り、トランザクションは次の数ブロック以内に実行されます。 適時性の低い要件を持つトランザクションの場合、ユーザーは最大手数料を引き下げることで支出を削減できます。 なお、最大手数料は妥当な範囲内で調整する必要があり、そうしないと取引が失敗する可能性があります。

1. ガス料金の監視とシミュレートされた取引ツールをうまく活用する

ブロックネイティブETHガス 見積もりツール、 ETHガソリンスタンド、 クリプトニューアガス料金計算機、 テンダーリー、 DeFIセーバー などの一部のオンラインツールは、イーサリアムのリアルタイムのガス料金情報をユーザーに提供でき、ユーザーがシミュレートされたトランザクションを実行できるようにするものもあります。 このタイプのツールをうまく利用することで、ユーザーはトランザクションのコストをよりよく理解し、手数料の低いタイムスロットを見つけるのに役立ちます。

1. コストを削減できるアプリケーションを選択する

イーサリアムには、ユーザーがトランザクションのガス料金を削減するのに役立ついくつかのアプリケーションがすでにあります。 たとえば、 Rook と Balancer は複数のトランザクションをバンドルし、ガスコストを共有するためにそれらを一緒に提案します。 一部のプロトコルでは、ユーザーを引き付けるために、ガス料金の割引や補助金をユーザーに提供します。

ただし、ユーザーがイーサリアムの高いガス料金を根本的に削減する方法は限られています。 そのため、開発チームは多くの技術的改善も行いました。

1. レイヤ 2 拡張計画

現在、イーサリアムレイヤー2では、ブロックチェーンネットワークのスループットを向上させ、ガス料金を削減するために、いくつかの拡張スキーム、つまりロールアップ、ステートチャネル、サイドチェーン、プラズマ、バリジウム、およびハイブリッドスキームを採用できます。 レイヤ 2 拡張スキームが異なれば、それぞれ長所と短所があります。 下の図から、送信手数料と取引手数料の点で、現在のレイヤー2スキームとイーサリアムメインネットワークの違いがわかります。

(出典: l2fees.info)

さまざまなレイヤー2拡張スキームの中で、ロールアップテクノロジーは最も有望なものの1つであるように思われます。 ロールアップはイーサリアムをベースレイヤーとして使用し、セキュリティ機能と分散化機能を組み合わせています。 ユーザーからの複数のトランザクションを送信する前に集約して、各トランザクションに支払われるガス料金を削減します。

ロールアップはさらに、オプティミスティック ロールアップとゼロ知識ロールアップに分けられます。 Gate Learn の記事「ロールアップとは」を参照して、ロールアップ テクノロジの詳細な分析を得ることができます。

1. シャーディング技術の応用

イーサリアムのガス料金が高い原因は、遅いトランザクション処理能力が多数のユーザーの要求に対応できないことです。 したがって、イーサリアムのトランザクション速度を上げると、混雑とガス料金が減少します。シャーディング技術は、単一のブロックチェーンネットワークを複数のサブブロックチェーンに分割し、並行して処理してユーザートラフィックを分散させ、トランザクション速度を向上させます。

アップグレード前は、イーサリアムにはトランザクションを処理するチェーンが1つしかありませんでした。 シャーディング技術を使用した後、同時処理のために64のシャードチェーンに分割されます。 その結果、ブロックチェーンネットワークのスループットを大幅に向上させることができます。 ロールアップの拡張計画と組み合わせると、イーサリアムは(理論的には)毎秒約100,000トランザクションに達することができます。 記事「シャーディングとは」を参照してください。ゲートでシャーディングテクノロジーの詳細な分析を取得することを学びます。

(出典: 王孝偉)

ガス料金なしの分散型元帳

ガス料金メカニズムにより、イーサリアムは効率的かつ継続的に動作し、ブロックチェーンネットワーク上の限られたリソース(ストレージスペースやネットワーク帯域幅など)を調整できます。 イーサリアムのガス料金測定は、トークンの経済性の観点から効率的です。 ブロックチェーンネットワークサービスの使用は、自由市場の需要と供給によって決定され、ガス価格はそれに応じて動的に調整されます。 このようにして、限られたリソースが悪用されることはなく、出力がコストと一致しないという問題も解決されます。 多くの暗号通貨は、リソースを割り当てる方法としてガス料金を使用したイーサリアムの経験からも学びました。

ただし、よく知られているプロジェクトであるIOTAなど、すべての暗号通貨プロトコルがガス料金メカニズムを採用しているわけではありません。 ガス料金モデルには根本的な欠陥があります:ブロックチェーンネットワークの短期的なリソース供給は非弾力的です。 したがって、大量の取引が突然殺到すると、ガス料金の価格は急騰します。 これは、トランザクションのニーズはあるが高コストを負担したくない多くのユーザーにとって非常に貧弱な経験であり、ブロックチェーン技術に対する人々の意識を高める上での障害でもあります。

IOTAプロトコルは、生産者と消費者の観点から割り込みます。 したがって、ネットワークの短期的なリソース供給は、ユーザーの増加と同期して増加する可能性があります。 資源生産者の数がいつでも消費者の数を超えている限り、供給と価格の不足はなく、その後の価格の急騰はありません。 具体的には、Tangleと呼ばれる非同期コンセンサスメッシュ構造が適用されます。

有向非巡回グラフ (DAG) の一種として、Tangle アーキテクチャは任意の方向からトランザクション ノードを追加できます。 ユーザーは、トランザクションを提案する前に、2 つのトランザクションを確認する必要があります。 より多くの人々がTangleネットワークを使用すると、トランザクションはより高速で安全になり、従来のブロックチェーンネットワークのユーザー数が増加したときに限られたリソースプロデューサーによって引き起こされる拡張のボトルネックを克服します。 IOTAの設計哲学は、「アカウントユーザーと検証者の役割に矛盾はない」であり、各ユーザーは検証者でもあり、従来の分散型台帳の運用を完全に変えます。

(出典: ウィキペディア#/メディア/ファイル:Blockchain_vs_tangle_bottleneck.png))

理論的には、より多くの人々がトランザクションにIOTAを使用すると、ブロックチェーンネットワークのスループットが向上します。 ただし、実際には、Tangleアーキテクチャには、ハードウェアデバイス、ネットワーク遅延、I / O読み取りおよび書き込み環境などの要因により、スケーラビリティにまだ制限があります。 リソースプロバイダーの数は常に消費者の数よりも多いため、IOTAは手数料がゼロの数少ない暗号通貨プロトコルの1つです。 ただし、手数料がゼロだからといって無料になるわけではありません。 IOTAネットワークのサービスにアクセスするには、ユーザーは他の人により多くのサービスを提供する必要があり、コストはソーシャルワークのことに反映されるため、一種の「オールフォーワン、ワンフォーオール」の動作モードです。

結論

ガス料金は、ブロックチェーン上でトランザクションまたはスマートコントラクトコードを実行するときにユーザーが支払う必要のある料金です。 これはブロックチェーンサービスの使用料であり、通常はブロックチェーンネットワークのネイティブトークン資産で価格設定されます。 ガス料金は、ブロックチェーンネットワークの正常な運用を維持するために非常に重要です。 価値を提供する貢献者に経済的に報酬を与え、ネットワークを混乱させようとする攻撃者を罰します。 サービスにお金を払う慣行は、リソースの乱用を効果的に回避することもできます。

ガス料金の価格設定メカニズムは、料金が公正な方法で請求されることを保証し、悪意のあるトランザクションのしきい値を上げ、ブロックチェーンネットワークのセキュリティをより適切に維持できます。 分散型金融(DeFi)、NFT、ブロックチェーンゲームなどのさまざまなアプリケーションの人気が高まるにつれ、ユーザーの大幅な増加は、ブロックチェーンネットワーク(イーサリアムなど)のスケーラビリティの欠如と耐え難い高額なガス料金も浮き彫りにしています。 公正な充電サービスは、それが適切な充電サービスであることを意味するものではありません。

これに照らして、イーサリアムチームはまた、イーサリアム2.0のアップグレードがプルーフオブワークからプルーフオブステークまで、複数の段階で完了することを発表しました。 イーサリアムのアップグレードにより、ネットワークノードのエネルギー消費を削減できます。 ロールアップとシャーディングテクノロジーの導入により、トランザクションコストを大幅に削減し、ネットワークの輻輳を緩和し、ガス料金をより手頃な価格にすることでユーザーのメリットを向上させることができます。

最近、他のプロトコル(IOTAなど)は、生産者と消費者の観点からスケーラビリティの問題にアプローチしています。 Tangleと呼ばれる有向非巡回グラフ(DAG)ネットワークアーキテクチャでは、ユーザーはサービスを使用するためにガス料金を支払う必要はなく、代わりにリソースと引き換えにより多くのサービスを提供する必要があります。 生産者の数が常に消費者の数よりも多い限り、供給が不足することはありません。 このアイデアは面白くて斬新ですが、それがうまく促進できるかどうかは時が経てばわかります。