ビットコインのフォークを解説:ハードフォークとソフトフォーク

暗号通貨におけるフォークとは何か?

ブロックチェーンの「フォーク」という言葉は、通常、2つの異なる文脈で使用されています。1つは、純粋に技術的な理由で発生するブロックチェーンの偶発的かつ一時的な分割を意味し、もう1つは、2つの異なるタイプの自発的なプロトコルの更新を意味しています。

偶発的 / 一時的なフォーク

技術的な観点から言うと、偶発的または一時的なフォークとは、2つ以上の有効なブロックが同じブロックハイトを持っている場合に発生するブロックチェーンの分裂のことです。

プルーフ・オブ・ワーク（POW）ベースのブロックチェーンシステムでは、2人以上のマイナーがほぼ同時にPOWアルゴリズムを解いたときにこれが起こります。両方のマイナーが正しいnonce（プルーフ・オブ・ワークの解）を見つけると、すぐに「勝った」ブロックをネットワーク上の近隣のノードにブロードキャストし、ノードは最初に受け取ったブロックをさらにネットワーク上に伝搬させます。

分散型ブロックチェーンシステムのプロトコル規則の設定により、有効なブロックを受け取った各ノードは、そのブロックを自分のブロックチェーンのコピーに取り込まなければならず、ブロックチェーンが1ブロック分延長されます。しかし、わずか数ミリ秒後に、同じノードが同じブロックの高さにある別の有効なブロックを見つけても、すでに同じ親ブロックを拡張した有効なブロックを見つけて取り込んでしまっているため、何もできずに拒否してしまうのである。

さて、ネットワーク上のすべてのノードが、同じブロックを同じブロックの高さで同時に見て取り込むことができれば、これには何の問題もありません。しかし、ネットワークを伝搬するブロックは、異なるノードに異なるタイミングで到着します。例えば、米国と中国の2つのマイニングノードが、同じブロックの高さに「青」と「赤」の2つの有効なブロックを見つけたとします。「青」と「赤」のブロックは、どちらも作業証明の正しい解答を含んでいる限り有効であり、どちらのブロックも同じ親ブロックの上に拡張または構築されています。

2人のマイナーが勝利したブロックをネットワークにブロードキャストすると、地理的に米国のマイナーに近いノードは青のブロックを最初に見て、地理的に中国のマイナーに近いノードは赤のブロックを最初に見ます。赤いブロックを最初に見たノードは、そのブロックを自分の台帳のコピーに組み込み、すぐに赤いブロックを親として参照する候補ブロックの採掘を開始します。同時に、青いブロックを最初に見たノードは、それぞれのブロックで同じことをします。青いブロックを有効なものとして受け入れ、赤いブロックを見たらそれを拒否し、青いブロックを親とする候補ブロックの採掘を開始します。

これにより、ブロックチェーンの最後のブロックが赤いブロックである場合と、最後のブロックが青いブロックである場合の2つの異なるブロックチェーンのコピーが、最大の累積難易度または消費されたハッシュ（採掘）パワーを持つ新しい唯一の「真の」ブロックチェーンになるために、互いに競い合っているという一時的な状況が発生します。つまり、ネットワークはほんの一瞬、ブロックチェーンの2つの矛盾したコピーを有効なものとみなします。

このような状況は、ブロックチェーン上でフォークまたはスプリットと呼ばれ、通常は1ブロック（ビットコインの場合は約10分）以内に解決されます。ネットワークのマイニングパワーの一部が赤いブロックを親として上に構築しているとき、他の部分は青いブロックの上に構築することに集中しています。両方のマイニンググループの累積ハッシュパワーがほぼ同じであっても、一方のグループが他方より先に次の勝利ブロックを見つけ、それをネットワーク全体に伝播させる可能性があります。そうなると、すべてのマイニングノードが新しいブロックを有効なものとして受け入れ、ネットワーク全体が1つのチェーン（累積ハッシュパワーが最も大きいチェーン）に再び集約され、その上に再び構築を開始することになります。

この種のフォークは技術的に最も理解しにくいものですが、常に発生している無意識の出来事であることを知っておくことは重要です。純粋に技術的な理由で発生し、数秒から数分で解決し、ユーザーエクスペリエンスの観点からは全く気にならないものです。

ソフトフォークとハードフォーク:その違いとは?

暗号通貨の分野でフォークについて議論されるとき、通常はソフトフォークやハードフォークについて言及され、技術的なフォークや不随意/偶発的なフォークについてはほとんど言及されません。これらのタイプのブロックチェーンフォークは、一時的なフォークに比べてあまり一般的ではありませんが、暗号通貨ユーザーにとってはかなり大きな重要性を持っています。

ブロックチェーンフォーク

この文脈では、ブロックチェーンフォークという言葉は、特定の暗号通貨のプロトコルを意図的に更新することを指します。ソフトフォークは後方互換性のあるプロトコルの更新で、ハードフォークは後方非互換性のあるプロトコルの更新です。

さて、ではこれは何を意味するのでしょうか？

下位互換性のあるフォーク

下位互換性のあるフォークアップデートは、ソフトウェアコードやプロトコルルールに変更を加えても、その前のバージョンとの機能的な連続性は断たれない。つまり、ソフトフォークとは、オプション的なアップデートや、変更後もアップグレードされていないノードがアップグレードされたノードと対話できるようなアップデートのことです。

後方互換性のないハードフォーク

一方、後方互換性のないハードフォーク・アップデートでは、プロトコルに変更を加えることで、以前のバージョンとの間に混乱や不連続性が生じます。ハードフォークアップデートでは、アップグレードされていない古いノードは、アップグレードされたノードと対話できません。その結果、ブロックチェーンは前方に向かう2つの可能性のある経路に分岐し、永久的に分裂して、古いルールのネットワークと新しいルールのネットワークの2つの異なるネットワークが生成されます。

ソフトフォークもハードフォークも、様々な理由でプロトコルに意図的な変更を加えたものです。これには、マイナーまたはメジャーなバグフィックス、ハックの効果を元に戻すこと、今後の最善の道についてコミュニティで意見が一致しないことなどが含まれます。一般的に、ソフトフォークはプロトコルのルールの一部を強化する変更を導入するために使用され、ハードフォークはプロトコルに実装されているルールの一部を緩めることが多い。

しかし、ソフトフォークとハードフォークを理解するには、実際の例を見るのが一番です。

ソフトフォークの例

ソフトフォークの最も一般的な例は、2017年8月23日にビットコインネットワークに導入されたSegregated Witness（SegWit）アップデートです。SegWitは、Bitcoinのトランザクションのスループット容量を拡張または増加させる必要性から生まれました。提案されたソリューションは、トランザクションのサイズを小さくすると同時に、最大ブロックサイズの容量を増やして、各ブロックに含まれるトランザクションの数を改善するという、シンプルかつエレガントなものでした。

当初、ビットコインのブロックサイズは1MBに制限されていました。約10分ごとに1つのブロックが採掘され、平均取引サイズが約500バイトであることを考えると、ビットコインの当初の潜在的な最大処理能力は、ブロックあたり約2000件の取引であったことになります。SegWitアップデートは、ブロックサイズ/ウェイトの制限を2MBに増やし、SegWitトランザクションの平均サイズを60%減少させることで、ビットコインのスループットを向上させました。これは、各取引に関連する署名（ウィットネス）を取引データから分離し、別のメッセージングチャネルで送信することで実現しました。

Segregated Witnessアップデートの優れた点は、アップグレードされていないノードがSegWitブロックやトランザクションを問題なく検証できるようにしたことで、ハードフォークやビットコインブロックチェーンの永久的な分裂を誘発しなかったことです。

ハードフォークの例

ハードフォークや恒久的に後方互換性のないブロックチェーンの更新は、大きく分けて「計画的なハードフォーク」と「争奪型ハードフォーク」の2つに分類されます。

予定されているハードフォーク

計画されたハードフォークとは、争奪戦のハードフォークとは異なり、ブロックチェーンの永久的な分裂には至らないプロトコルの更新です。計画されたハードフォークは、プロジェクトの進むべき道に関して、コミュニティとコア開発者の間で高度なコンセンサスが得られた上で、常に速やかに発表されます。ハードフォークが予定される前にコミュニティのコンセンサスが得られるため、結果的にコミュニティ全体がアップグレードされた新しいプロトコルに移行し、古いプロトコルは完全に無視されるという状況になるのです。計画的なハードフォークの顕著な例としては、2017年1月に発生したMoneroのRingCTハードフォークが挙げられます。このケースでは、アップデートが非論争的なものであったため、ハードフォークはコミュニティ内の分裂を招くことなく、新しいコインの誕生もありませんでした。その代わり、プロジェクトは単にプロトコルを更新し、Ring Confidential Transactions（RingCT）と呼ばれる新しいプライバシー強化機能を追加しました。

計画的なハードフォークの顕著な例としては、2017年1月に発生したMoneroのRingCTハードフォークが挙げられます。このケースでは、アップデートが非論争的なものであったため、ハードフォークはコミュニティ内の分裂を招くことなく、新しいコインの誕生もありませんでした。その代わり、プロジェクトは単にプロトコルを更新し、Ring Confidential Transactions（RingCT）と呼ばれる新しいプライバシー強化機能を追加しました。

争奪型ハードフォーク

一方、紛争性のあるハードフォークは、特定の暗号通貨のコミュニティの様々な利害関係者の間で、長期間にわたって未解決の意見がある場合に起こります。紛争は、プロジェクトのリード開発者、マイナー、またはネットワークユーザーの間で発生します。例えば、ユーザーは特定の機能を追加することで、より優れたブロックチェーンになると信じてロビー活動を行うかもしれません。一方、採掘者は、そのような変更が自分たちの採掘作業や利益に悪影響を及ぼす可能性があるため、強く反対する可能性があります。また、プロジェクトの主要な開発者の間で強い意見の相違がある場合、ハードフォークや永久的な分裂が起こることもあります。

暗号通貨業界では、ハードフォークをめぐる論争の好例が数多くありますが、特に2つのケースが目立ちます。ビットコイン（BTC）とビットコインキャッシュ（BCH）の分裂と、イーサリアム（ETH）とイーサリアムクラシック（ETC）の分裂です。

Bitcoin Cashのハードフォークは、論争の多いハードフォークの最も有名な例です。このビットコインコミュニティの大きな分裂に先立って、今後のビットコインの規模を拡大するための最良の方法について長い議論が行われました。

コミュニティの一部である「ビッグブロッカー」と呼ばれる人たちは、ブロックサイズの上限を8MBにすることを支持していました。彼らは、これによってビットコインの当面の取引処理能力の問題が解決すると考えました。一方、「スモールブロッカー」と呼ばれるコミュニティは、この提案に強く反対し、マイニングの中央集権化が進むのは避けられないと主張しました。この議論は数年間続きましたが、最終的に2017年8月1日、大きなブロッカーたちは自らの手で問題を解決し、ビットコインのブロックチェーンをフォークして、8MBサイズのブロックを持つ独自の暗号通貨「ビットコインキャッシュ」を作成しました。

本稿執筆時点でのビットコインの時価総額は～8,800億ドル、ビットコインキャッシュの時価総額は～100億ドルです。

争奪戦となったハードフォークのもう一つの顕著な例は、2016年7月20日のEthereum Classicの分裂です。この場合、ハードフォークの主な理由は、2016年6月17日の悪名高いDAOハッキングで、当時約5,000万ドルの価値があった～360万イーサが失われたことでした。コミュニティのかなり大きな部分は、ブロックチェーンを効果的にロールバックし、DAO盗難の影響を消去するイレギュラーな状態変化の実装を推しました。これに対し、コミュニティの少数派は、この変更に哲学的に反対し、イーサリアムのブロックチェーンの不変的な性質を維持したいと考えていました。両者はその違いを解決することができませんでした。結局、イーサリアムのコア開発者とコミュニティの大多数は、ハードフォークに踏み切りました。同時に、ロールバックに反対した少数派はソフトウェアをアップグレードせず、現在Etheruem Classic（ETC）として知られている旧バージョンのブロックチェーンのマイニングを続けました。

おわりに

通常のコンピュータやモバイルアプリケーションと同様に、分散型ブロックチェーンシステムも時折アップデートが必要になります。ソフトフォークやハードフォークは、そのための唯一の方法です。ソフトフォークやハードフォークは、中央機関に頼ることなく、分散型システムが開発を続ける中で、変更やバグの修正、新機能の追加を可能にします。

短期的には非常に破壊的に見える論争の多いハードフォークであっても、長期的には暗号通貨の世界にとってはプラスになります。膨大な数の多種多様な反対意見がなければ、今日の暗号業界はなかったでしょう。このような仮説を検証するには、それが現実の世界で機能するかどうかを試してみるのが一番です。