コンスタンティノープルの戦い、イーサリアムのブレイクアウト

1. 背景

コンスタンチノープル ハードフォークは、イーサリアム メトロポリスの第 2 フェーズです。その目的は、手数料を削減し、ブロックチェーンの効率を向上させることで、イーサリアムが最終的に PoS メカニズムの第 4 フェーズに移行するための基盤を築くことです。コンスタンティノープル ハードフォークの名前は、東ローマ帝国の首都コンスタンティノープルに由来しています。イーサリアムの創設者ヴィタリックはロシア人であり、ロシアは歴史的に東ローマ帝国の東方正教の伝統を受け継いでいるため、イーサリアムの名前はそれにちなんで付けられました。

数日前、イーサリアム財団の広報担当者は、イーサリアムの「コンスタンティノープル」フォークが3月1日にアクティブ化されると述べました。その時までに、今回のハードフォークに関連する改善計画がイーサリアム メインネットに正式に導入される予定です。市場では一般的に、このハードフォークにより、イーサリアムのトランザクション処理速度が大幅に向上し、ETHの生産量の減少により価格が上昇すると考えられています。それでは、コンスタンティノープル ハードフォークとそれがイーサリアムの将来に与える影響について詳しく見ていきましょう。

1.1.ハードフォークとソフトフォーク

ご存知のとおり、ブロックチェーンは分散型コンセンサスシステムです。分散システムの場合、新しい機能を導入したい場合は、システム内のすべての参加者を調整する必要があります。システムがアップグレードされるたびに、すべてのノードが時間どおりにバージョンを更新するわけではないため、アップグレードされたソフトウェアを持つノードとアップグレードされていないソフトウェアを持つノードが異なるルールで実行され、フォークが発生します。簡単な例を挙げると、Microsoft の Word 2003 と Word 2016 を使用すると、多くの形式に互換性がないことがわかりますが、ブロックチェーン ネットワークのフォークもこれに似ています。 「コンスタンティノープル」を紹介する前に、ハードフォークとソフトフォークとは何かについても理解する必要があります。

ハードフォークとは、プロトコルを改訂して新しい機能を導入することを指しますが、これにより、以前のバージョンのプロトコルが無効になる可能性があります。つまり、新しいバージョンのプロトコルを実行しているノードによって有効と認識されたブロックは、古いバージョンのプロトコルを実行しているノードによって無効と認識されます。古いノードは、他のブランチがブロックチェーンの最も長く有効なブランチであると考え、すべての古いノードがバージョンをアップグレードするまでこのブランチを拡張し続けます。フォークは、すべての古いノードのバージョンがアップグレードされた場合にのみ終了します。ソフトフォークによりプロトコルに新しい機能が追加され、既存の検証ルールがより厳格になります。この時点で、古いノードは引き続きすべてのブロックを受信しますが、新しいブロックは一部を拒否します。このとき、古いノードは無効なブロックをマイニングする可能性があるため、古いノードはプロトコルを更新する動機付けになります。これにより、ハードフォークによる永続的な分割が回避され、一時的な小さなフォークのみが生成されるようになります。

つまり、ハードフォークによって引き起こされるルールの変更には前方互換性がなく、古いノードは新しいノードによって生成されたブロックを認識できないため、新しいノードと古いノードは異なるチェーン上で実行を開始します。一方、ソフトフォークによって生じるルールの変更は前方互換性があり、古いノードは新しいノードによって生成されたブロックと互換性があります。

1.2.イーサリアムの開発の道筋

イーサリアムが最初に設計されたとき、その目標はビットコインのようなデジタル通貨になることではなく、分散型アプリケーション プラットフォームになることでした。最終目標に到達する前に、さまざまなアップグレード段階を経る必要があり、各段階で Ethereum はシステムをより安定して強力にするための新しい機能を導入します。この目的のために、イーサリアムの創設チームは、フロンティア、ホームステッド、メトロポリス、セレニティという 4 つの開発段階を設定し、異なる段階間の移行はハードフォークによって実現されます。

1.2.1.フロンティア

Frontier は、2015 年 7 月にリリースされた Ethereum の最初の実験段階です。Ethereum の初期バージョンとして、Bitcoiners に似たモデルを採用しました。この段階のソフトウェアはまだ成熟していません。これは、コマンド インターフェイスのみがあり、グラフィカル インターフェイスがない、Ethereum ネットワークの空白バージョンに相当します。ただし、分散アプリケーション (DApps) の基本的なマイニング、学習、テストは実行できます。このバージョンは主にプロの開発者を対象としており、技術的な開発のハードルが高くなっています。

1.2.2.ホームステッド

ホームステッドは、2016 年 3 月にリリースされた Ethereum の最初の公式製品リリースです。「フロンティア」ステージと比較すると、「ホームランド」ステージには明らかな技術的マイルストーンはありませんが、Ethereum ネットワークが正常にスムーズに動作できることを示しているだけです。 Ethereum チームは、初期段階では PoW メカニズムを使用し、後期段階では徐々に PoS メカニズムに切り替える予定です。 PoS メカニズムを使用すると、高価なハードウェア マイニング マシンを購入する必要がないため、マイニングのしきい値が低くなります。マイナーにとっては、高額で購入したマイニングマシンが役に立たなくなるため、マイナーの間で不満が生じるのは必然です。マイナーが団結して PoW から PoS への移行に抵抗し、2 つのパブリック チェーンに分岐するのを防ぐため、Ethereum チームは「ホーム」ステージに難易度爆弾を導入しました。

いわゆる難易度爆弾とは、難易度を計算する際に、ブロック時間と前のブロックの難易度に応じて調整することに加えて、100,000 ブロックごとに指数関数的に増加する難易度係数が追加されることを意味します。ブロックの高さが増加すると、指数関数的に増加する難易度係数の割合が大幅に増加し、ブロックのマイニングがはるかに困難になり、マイナーが新しいブロックをマイニングすることが困難になります。ブロックの生成がますます困難になると、最終的にはブロックが完全に凍結され、生成できなくなります。このプロセスは「氷河期」とも呼ばれます。この期待からすると、PoS への切り替えによって生じるハードフォークは難しい選択ではないでしょう。

難易度爆弾の設計当初の意図は良かった。しかし、さまざまな理由により、Ethereum の PoS メカニズムへの移行計画は継続的に延期されており、PoW メカニズムから PoS メカニズムへの移行時間も延期されています。イーサリアムネットワークの正常な動作を維持するために、難易度爆弾コードは「氷河期」の到来を遅らせるために何度も修正されてきたため、そのインセンティブ効果は以前ほど良くありません。

1.2.3.大都市

「メトロポリス」はイーサリアムの開発の第 3 段階であり、「ビザンチウム」と「コンスタンティノープル」の 2 つの部分に分かれています。現在、メトロポリスのビザンチウム段階にあり、2019 年 3 月 1 日にイーサリアムは「コンスタンティノープル」フォークを導入します。

「ビザンチン」フォークは2017年10月に始まり、イーサリアムネットワークはブロック4370000付近でハードフォークを正常に実装しました。この段階では、イーサリアムは依然としてPoWメカニズムを100％使用していますが、技術者以外のユーザーでも簡単に使用できるグラフィカルインターフェイス、つまりMistブラウザを導入しました。また、PoSメカニズムの発展が阻害されたため、難易度爆弾がネットワークのパフォーマンスに影響を与えないように、イーサリアムも300万ブロックの高さに応じてマイニング難易度を計算し、ブロックタイムは約15秒に戻りましたが、インフレを防ぐために、ブロック報酬も5ETHから3ETHに削減されました。

1.2.4.静けさ

「セレニティ」はイーサリアムの第4フェーズであり、具体的な時期はまだ決まっていません。この段階では、Ethereum は PoS メカニズムを完全に使用し、Ethereum ネットワークではマイナーによるマイニングは不要になります。 Devcon 4 カンファレンスで、イーサリアムの創設者 Vitalik 氏は、セレニティ フェーズ中にイーサリアムで行われる主要な変更について詳しく説明しました。

「Serenity」プランでは、Ethereum は PoW チェーンに加えて PoS チェーン (ビーコン チェーン) を追加します。このチェーンには、ブロックプロデューサーとバリデーターという 2 つの役割があります。チェーンに32 ETHを入金することで、確認者になることができます。確認者はブロックを生成する権利を持ち、検証者として選ばれる機会を持ちます。チェーン上の最終確認方法も、PoWの6ブロック確認からCasper FFGファイナリティ確認に変更されます。さらに、PoSメカニズム開発チームとシャーディング開発チームの合併により、シャードチェーンは静かな段階で正式に開始され、実際にデータを処理し、独立して動作して、イーサリアムの効率とセキュリティを向上させます。

現在、平穏フェーズは 4 つのフェーズで完了する予定です。最初の 2 つのフェーズの標準は Github で更新されました。 4つのフェーズの具体的な取り決めは次のとおりです。

• フェーズ 1: ビーコン チェーンの起動

• フェーズ2: シャードチェーンの起動

• フェーズ3: EVM2.0の起動

• フェーズ4: その他の改善が完了

2. コンスタンチノープルハードフォークの紆余曲折

2.1. 「コンスタンティノープル」の主なアップグレード提案

今後の「コンスタンティノープル」ハードフォークには、主に次の 5 つのアップデート プラン、つまり EIP-145、EIP-1052、EIP-1283、EIP-1014、EIP-1234 が含まれます。

（１）EIP-145：ビットシフト

EIP-145 は主に 2 人の技術者、Alex Beregszaszi と Pawel Bylica によって作成されました。現在の Ethereum 仮想マシンにはビットシフト演算子がありません。ビットシフト演算は算術演算子を使用して実装できますが、コストが比較的高く、処理時間も比較的長くなります。たとえば、算術演算を使用して左シフトと右シフトを実装すると、どちらも 35 ガスが消費されますが、EIP-145 ソリューションを使用すると 3 ガスしか消費されません。したがって、EIP-145 を採用すると、特定のスマート コントラクトを実行するコストが大幅に削減されます。

（２）EIP-1052: EXTCODEHASHオペコード

スマート コントラクトは他のコントラクトのバイトコードを検査する必要があることがよくありますが、多くの場合、スマート コントラクト自体は他のコントラクトのバイトコードを必要としません。他のコントラクトのバイトコードの検査は主に EXTCODECOPY 演算子を介して実行されるため、多くのスマート コントラクトを検査する必要がある場合はコストが高くなる可能性があります。したがって、EIP-1052 では、コントラクト バイトコードの keccak256 ハッシュを返す新しい演算子 EXTCODEHASH の使用を提案しており、これにより、効率とコスト効率が向上します。

（３）EIP-1283：SSTOREオペコードのネットガスメータリングの調整

ジョンソン氏によって書かれた EIP-1283 は、データ ストレージの変更に対してより公平な価格設定方法を導入する EIP 1087 に基づいており、スマート コントラクト開発者にメリットをもたらします。

（4）EIP-1014：スキニーCREATE2

EIP-1014 は、イーサリアムの創設者である Vitalik Buterin 自身によって作成されました。この提案により、イーサリアム ネットワークにステート チャネルの概念が導入されました。これにより、ビットコインのライトニングネットワークと同様に、オフチェーンで取引の決済が可能になります。 EIP 1014 自体が Ethereum ネットワークのスループットを大幅に向上させるため、Ethereum ネットワークは 1 秒あたりに処理できるトランザクション数を増やすことができます。

（５）EIP-1234：ブロック報酬を減らし、難易度爆弾を遅らせる

現在の Casper メカニズムでは 100% のセキュリティを確保できないため、Ethereum は今回 EIP-1234 を採用しました。この EIP-1234 では、主に 2 つの提案が導入されました。1 つは難易度爆弾を 12 か月間延期すること、もう 1 つは難易度爆弾の延期によるインフレを防ぐためにブロックチェーン報酬を 3 ETH から 2 ETH に減らすことです。

このフォークの後、Ethereum ネットワークはより軽量、高速、そして安全になります。しかし、上記の提案の中で最も物議を醸しているのは EIP-1234 です。これはブロック報酬を 3 ETH から 2 ETH に減らし、マイナーの収入を直接減らすためです。

2.2. 「サンクトペテルブルク」計画

「コンスタンティノープル」は昨年10月中旬にイーサリアムのパブリックテストネットワーク「ロプステン」で初めてテストされた。当初は昨年10月中旬にハードフォークを開始する予定だったが、フォーク前に開発チームはテストネットワークで「コンセンサス問題」に遭遇し、現在テストネットワークが「使用不能」になっていると主張した。そのため、ハードフォークは7,080,000ブロックまで延期され、今年1月下旬となりました。しかし、1月15日のフォークの前夜、スマートコントラクト監査会社ChainSecurityは、EIP-1283に攻撃される可能性のある脆弱性があることを発見しました。このため、「コンスタンティノープル」フォークは再度延期されなければなりませんでした。

「コンスタンティノープル」フォークの度重なる遅延は、イーサリアムに対する市場の信頼に打撃を与えた。 Ethereum チームは、EIP-1283 の脆弱性を修正すると、Ethereum フォークの時期がさらに遅れると考えています。一方、Ropsten を含むいくつかの Ethereum テスト ネットワークは、脆弱性を含む EIP の 5 つの提案すべてをアップグレードしました。この目的のために、イーサリアムコア開発チームは「サンクトペテルブルク」計画を提案しました。これは、ブロック7,280,000の「コンスタンティノープル」で元の5つのEIPを実行した後、「サンクトペテルブルク」計画をアクティブにして、EIP-1283を安全に削除するというものです。

3. ハードフォークの実際の影響

3.1.パブリックチェーンの戦い、イーサリアムは基盤の戦いを開始した

従来のパブリックチェーンの王者として、イーサリアムはブロックチェーン開発のあらゆる段階で重要な役割を果たしてきました。イーサリアムはビットコイン以外で最も成功したパブリックチェーンプラットフォームであると言えます。プロジェクトの資金調達、分散型アプリケーション、ゲームの面で、イーサリアムは市場の半分を占めています。 2016年から2018年にかけてのプロジェクトの資金調達の熱狂であれ、2017年のCryptoKittiesの人気であれ、イーサリアムは将来のブロックチェーンの旅のリーダーであり、ビットコインが匹敵できない想像力をブロックチェーンの世界にもたらしてきました。

実際、2018年にDPoSメカニズムが台頭するにつれ、EOSやTRONなどのパブリックチェーンはブロックチェーンの実装においてさまざまな試みを行い、徐々にイーサリアムの優位性を侵食してきました。特にDPoSの高速処理と比較すると、イーサリアムは応用面で限界があるように思われ、2018年後半に始まったゲームの波の中で、開発者がEOSやTRONに代表される新世代のブロックチェーンプラットフォームを選択するきっかけにもなりました。しかし、イーサリアムの先行者利益は依然として存在しています。 DApp Radar の統計によると、2019 年 2 月 27 日現在、Ethereum、EOS、TRON の 3 つの主要なパブリック チェーン上の Dapps の総数は、それぞれ 1,403、329、167 でした。 Ethereum 上の分散型アプリケーションの総数は、他の 2 つの主要なパブリック チェーン上の Dapps の数を合わせた数の 4 倍以上であり、開発者の数も膨大です。これらは、イーサリアムが他のパブリックチェーンに対して持つ利点です。

イーサリアムは現在、開発経験とPoWによって引き起こされる非効率性という2つの主な側面について批判されています。開発経験の面では、このフォークはこの問題もある程度解決し、その後の革新的なアップグレードの基盤を築きました。具体的には、EIP145 提案では、Ethereum は「ビット単位のシフト」方式を通じて情報処理能力を向上させます。 EIP1052 では、Ethereum は基盤となる仮想マシンを改良し、スマート コントラクトのエクスペリエンスを強化します。このハードフォーク後、イーサリアム開発者のガス使用量と操作体験が向上します。

イーサリアムの PoW メカニズムによってもたらされる問題は、実際にはイーサリアムの開発の必然的な結果であり、イーサリアムの開発戦略にも関連しています。 PoW から PoS への移行の戦略的中核は、初期段階での消費を通じて信頼性の高いデジタル暗号通貨システムを確立することです。システム構築後、メインネットワーク運用の効率性を確保するために、より効率的な PoS メカニズムが採用されます。現段階ではまだ通貨システムの構築段階ですので、今回はPoWの仕組みに根本的な変更はありません。ただし、EIP1014 で提案されたステート チャネルとオフチェーン ソリューションにより、いくつかの第 2 層ソリューションが機能するようになります。このハードフォーク後、イーサリアムの TPS は 5%～10% 増加し、イーサリアムの効率がある程度向上すると予想されます。ステート チャネルの導入により、Ethereum の構造的な改善も可能になります。

このイーサリアムのアップグレードは、主にその後の革命的な変化の基礎を築きます。開発体験と効率が一定程度向上し、開発者とユーザーの両方が恩恵を受けます。難易度爆弾を延期し、ブロック報酬を減らすことは、次のアップグレードに向けた最善の準備です。イーサリアムの創設者ヴィタリック氏はまた、イーサリアムの次のハードフォークは「イスタンブール」と名付けられ、イーサリアムの膨大なストレージコスト問題の改善を開始するため、リース技術がイーサリアムメインネットに導入されることも発表した。イーサリアムの利点は、開発者によるイーサリアムの継続的な改善と強化にあると言えます。このハードフォークには多くの紆余曲折があり、主に小さな改善が含まれますが、イーサリアムにとっては将来の変更のための強固な基盤を築くものとなります。過去6か月間、イーサリアムの難易度は徐々に低下しましたが、イーサリアムのオンチェーン転送とガス消費は大幅に減少しておらず、これはメインネットワーク構築の安定性と将来の見通しを反映しています。

3.2.ハードフォークによって引き起こされた価格期待は維持できるでしょうか?

歴史的に、イーサリアムは 7 回のハードフォークを経験しました。この「コンスタンティノープル」に似たのが、「Homeland」と「Byzantium」のハードフォークです。他のハードフォークは緊急時用であったり、宣伝や規模が小さかったりしたため、このハードフォークとは比較になりません。イーサリアムの技術的アップグレードによって引き起こされるハードフォークはすべて、ETH に大きな市場変動をもたらします。この現象に基づいて、上記の 2 つの過去のハードフォークを分析対象として選択しました。

C のデータによると、イーサリアムの「ホームランド」フェーズのハードフォークは 2016 年 3 月 14 日に発生しました。ETH はフォーク前の 7 日間で 22.74% 上昇し、フォーク前の 30 日間で 136.45% 上昇しました。しかし、フォーク後、ETH の価格は 7 日間で 18.68%、30 日間で 46.17% 下落しました。同様に、2017 年 10 月 16 日に発生した「ビザンチウム」ハードフォークでは、フォーク前の最初の 7 日間で 11.76% 上昇し、最初の 30 日間で 40% 上昇しましたが、フォーク後の 7 日間で 16.76% 下落し、30 日間で 1.34% 下落しました。

実際には、「Homeland」ハードフォークの段階で、2015 年後半に Ethereum の Frontier バージョンがリリースされ、人々は Ethereum の技術的な強みとスマート コントラクトの可能性を目にすることができました。そのため、市場は概して、近々発売される「Homeland」バージョンに対して楽観的だった。したがって、イーサリアムはフォーク前の数か月間は上昇傾向にありました。この過程で泡が蓄積されたに違いありません。ハードフォーク後、市場の楽観的な期待も終わりました。そのため、ハードフォーク後のETHの価格下落は避けられなくなりました。

「ビザンチウム」ハードフォークの段階では、イーサリアムチームは「メトロポリス」時代に導入された新機能を発表しましたが、「ビザンチウム」フォークの提案はイーサリアムに質的な変化をもたらしませんでした。そのため、ETH の価格はフォークの数日前にわずかに上昇したものの、市場は「ビザンチウム」フォークにあまり反応しませんでした。

「コンスタンティノープル」ハードフォークに関しては、ハードフォーク計画が何度も延期されたため、市場の忍耐力はとうに尽きていました。アップグレード提案から判断すると、Ethereum に実質的な変更はもたらされていません。デジタル通貨市場の寒い冬はまだ終わっていないため、今回のハードフォークによってETHの価格変動に大きな変化はもたらされないと予想されますが、小さな変動は依然として発生する可能性があります。結局のところ、ブロックチェーン業界の寒い冬において、イーサリアムのハードフォークは依然として市場の注目の的となっている。

著者: Li Lianxuan、TLAB シニアアナリスト、南開大学財務修士

TLABマネージングディレクター、江子龍