イーサリアムが「ベルリン ハードフォーク」を完了、ハードフォークとは一体何なのか?

「Muir Glacier」アップグレードに続いて、Ethereum は再び「Berlin」アップグレードを実装しました。

4月15日木曜日の午後6時12分頃、ベルリンハードフォークがメインネットのブロック12,244,000で正式に有効化されました。先週、イーサリアム ネットワーク全体の平均計算能力は 502.37 TH/s、平均ブロック時間は 13 秒でした。現在、74.6% のクライアントが準備ができています。

ベルリン ハードフォークは主に、ガス効率、イーサリアム仮想マシン (EVM) のコード読み取り方法の更新、サービス拒否 (DDOS) 攻撃の防止など、イーサリアムのメイン ネットワークとコントラクトのパフォーマンスを最適化します。このアップグレードには、4 つの新しい EIP 改善提案が含まれます。

1. EIP-2565: モジュロ/指数演算のガスコストを変更します。 EIP-2565 提案は、以前の EIP-198 (大きな数のモジュラー指数演算) の再価格設定です。当初、EIP-198 ではモジュラー指数演算用のプリコンパイル済みモジュールが導入され、これにより RSA 署名検証など、モジュラー指数演算を必要とする多くの暗号化アルゴリズムを導入できるようになりました。 EIP-2565 は、このモジュールのガス コストを他の操作を実行するコストと同等に削減します。

2. EIP-2718: 標準化されたトランザクション エンベロープ。この EIP は、新しいトランザクション タイプを導入します。このトランザクション タイプ自体は、複数のトランザクション タイプをより便利にサポートするためのエンベロープとして機能します。

3. EIP-2929: 状態アクセス オペコードのガス コストを増加します。この EIP は、最初に SLOAD、*CALL、BALANCE、EXT*、および SELFDESTRUCT を呼び出すときに、トランザクションのガス消費量を増加させます。

4. EIP-2930: オプションのアクセス リスト。この提案の背後にある考え方は、EIP-2929 が既存の契約に及ぼす破壊的な影響を修正し、EIP-2929 によって引き起こされるガス消費量の増加の問題を軽減することです。

ハードフォークとは何ですか?

「ミュア氷河」のアップグレードは1月に実施されたばかりで、「ベルリン」のアップグレードが再び始まりました。アップグレードとハードフォークとは具体的に何でしょうか?

どのようなシステムでも「アップグレード」する必要があり、ブロックチェーンも例外ではありません。集中型システムでは、ソフトウェアのアップグレードは非常に簡単です。最新のソフトウェアを開発チームにアップロードするだけで、ユーザーはそれをダウンロードできます。しかし、ブロックチェーンシステムでは、「アップグレード」はそれほど簡単ではありません。中央集権的な組織が存在しないため、ビットコインなどのデジタル資産のコードアップグレードにはコミュニティの全会一致の承認が必要です。コミュニティが合意に達することができない場合、ブロックチェーンは「フォーク」を形成する可能性があります。

フォークとは、ブロックチェーンにおける永続的な分岐のことです。新しいコンセンサス ルールがリリースされると、アップグレードされていないノードは、アップグレードされたノードによって生成されたブロックの検証を拒否します。アップグレードされたノードは、アップグレードされていないノードによって生成されたブロックを検証できますが、新しいルールに従って動作します。したがって、全員が正しいと思うチェーンを続けると、チェーンは 2 つに分かれます。

イーサリアムの最初のフォークは、実際にはハッカー攻撃に対する解決策でした。 2016年、ハッカーはコードの脆弱性を悪用してイーサリアム上のクラウドファンディングプロジェクトであるThe DAOを攻撃し、The DAOの資金プールから資産を継続的に分離しました。投資家の資産が移転されるのを防ぐために、イーサリアムは直接ハードフォークを選択しました。フォーク後、2 つのチェーンが形成されました。1 つは元のチェーン (Ethereum Classic、ETC)、もう 1 つは新しくフォークされたチェーン (ETH) で、それぞれ異なるコミュニティのコンセンサスと価値観を表しています。

反復的なアップグレードと継続的な改善

最初のハードフォークは必要に迫られて行われたが、イーサリアムのその後のハードフォークはすべて「長い間計画されていた」ものだった。他人があなたを攻撃するのを待つのではなく、率先して自分の欠点を直しましょう。 2016 年以降、イーサリアムは何度もハードフォークを通じてシステム全体をアップグレードしてきました。 2019年には、「コンスタンティノープル」と「サンクトペテルブルク」と呼ばれる2つのアップグレードが、どちらも「ハードフォーク」を通じて実装されました。

2020年12月、イーサリアムはイスタンブールハードフォークアップグレードを実施しました。 1 か月も経たないうちに、イーサリアムは再び「ミュア アップグレード」を実施したのでしょうか?間隔が短すぎるのですが、アップグレードの目的は何ですか?

根本的な原因は、イーサリアムの難易度爆弾が作動したことです。

「イーサリアム難易度爆弾」とは、イーサリアムが使用するプルーフ・オブ・ワークアルゴリズムの難易度調整メカニズムの一部を指します。本来の目的は、新しいブロックをマイニングするマイニング難易度を調整することで、ネットワークのブロック時間を安定させることです。ブロック時間が短すぎる場合 (10 秒未満) や長すぎる場合 (20 秒を超える) は、メカニズムによってマイニングの難易度がそれに応じて増加または減少します。

難易度爆弾は、ブロックの高さに応じてのみ増加し、ブロック時間に応じて変化しない値をマイニング難易度に追加します。この値は 100,000 ブロックごとに増加し、減少することはありません。

最初は難易度爆弾によって難易度がわずかに上昇するため、ブロック時間に明らかな影響はありません。この部分の難易度の増加も非常に緩やかですが、その増加は指数関数的な増加に近いです。そのため、ある時点でネットワークの難易度が急激に上昇し、ブロック生成速度が急激に低下することになります。

2019年、ブロックの高さが860万に達したときに難易度爆弾の影響が現れ始め、平均ブロック時間が大幅に増加しました。ブロックの高さが 890 万になると、ブロック時間は 14.3 秒に増加しました。

「2020年2月までに、ブロックタイムは30秒にまで増加する可能性があります。これにより、チェーン全体が遅くなり、使いにくくなります。」これがいわゆる「氷河期」です。

氷河期問題を解決する一つの方法は、ハードフォークすることです。近年のイーサリアムのマイニング難易度の変化を見てみましょう。

グラフは、難易度が明らかに指数関数的に増加し、その後急激に低下した時期が 2 回あったことを示しています。これは、イーサリアムの難易度爆弾が発動された後に難易度爆弾が爆発し、ブロックのマイニング難易度が再び低下したためです。これらすべてはハードフォークによって完了しました。

難易度爆弾を延期するために別のハードフォークアップグレードが実施され、それが「Muir Glacier」ハードフォークの起源となった。

Muir Glacier は「難易度爆弾」を 400 万ブロック遅らせることができます。時間が経つにつれ、この難題爆弾が今後数年間で再び「爆発」することは予想されません。 「ミュア氷河」という新しい名前は、氷河活動の概念を正確に提唱した最初の学者である地質学者ミュアを記念するものでもある。

いずれにせよ、各ハードフォークのアップグレードは、Ethereum の最適化と改善を表しています。 「ベルリンアップグレード」はイーサリアムネットワークの機能に大きな変化をもたらすと言われています。これについてどう思いますか？コメント欄でお気軽に共有してください。