フォークの後方互換性とは何ですか？

ブロックチェーンフォークの理解

ブロックチェーンテクノロジーのコンテキストでは、フォークはブロックチェーンネットワークのプロトコルの変化を指します。これらの変更は、マイナーなアップグレードからシステムのルールのオーバーホールまでさまざまです。フォークは、新機能の実装、脆弱性の修正、スケーラビリティとパフォーマンスの向上に不可欠です。フォークには、ソフトフォークとハードフォークの2つの主要な種類があります。それぞれは、ソフトウェアの以前のバージョンとの互換性に関して異なって動作します。

ソフトウェアの古いバージョンを実行するノードが新しいブロックを有効であると認識するため、ソフトフォークは後方互換性があります。このタイプのフォークは、既存のルールよりも厳しいルールを導入し、アップグレードされたノードがアップグレードされていないノードとの互換性を破ることなく追加の制約を強制することを保証します。

一方、ハードフォークはブロックチェーンに永続的な発散をもたらします。新しいバージョンにアップグレードしないノードは、新しいブロックを受け入れなくなり、チェーンの分割につながります。古いソフトウェアは新しいルールを正しく解釈できないため、これによりハードフォークが後方に互換性がありません。

後方互換性とはどういう意味ですか？

ブロックチェーンフォークのコンテキストでの後方互換性は、ソフトウェアの古いバージョンを実行するノードが、更新されたプロトコルによって導入された新しいブロックとトランザクションを検証できることを意味します。これにより、すべての参加者がすぐにアップグレードしたわけではない場合でも、ネットワークが統一されたままになります。

たとえば、ソフトフォークが新しいトランザクション形式を導入すると、後方互換性が新しい形式を完全に理解していなくても、古いノードがこれらのトランザクションを処理できるようにします。彼らは、トランザクションが既存のルールセットに付着し、アップグレードされない限り新機能を無視することを単に確認します。

このプロパティは、アップグレード中にネットワークコンセンサスを維持するために重要です。これにより、すべてのノードを同時に更新することなく、新機能を徐々に採用することができ、断片化と潜在的なセキュリティリスクにつながる可能性があります。

ソフトフォークが後方互換性を維持する方法

ソフトフォークは、慎重な設計を通じて後方互換性を実現します。更新されたルールは、元のルールのサブセットである必要があります。つまり、新しいルールに準拠するブロックは、古いルールにも準拠します。

これが段階的に機能する方法は次のとおりです。

• 古いノードは新しいブロックを受け入れます：新しいルールはより制限的であるため、新しいルールの下で作成されたブロックは古いルールに自動的に準拠しています。
• 新しいノードは無効なブロックを拒否します：アップグレードされたノードはより厳格なルールを強制し、それらのブロックが古いノードによって受け入れられていたとしても、それらに違反するブロックを受け入れません。
• 段階的な採用：ユーザーとマイナーは、いつアップグレードするかを選択できます。これにより、ネットワークは混乱なしにスムーズに移行できます。

この例は、Bitcoinネットワークに分離された証人（segwit）の導入です。 Segwitはソフトフォークとして実装され、逆方向の互換性を有効にして、アップグレードしていないノードが隔離された証人データの新しい構造を認識せずに、トランザクションを検証できるようにしました。

ハードフォークが後方互換性がない理由

ハードフォークは、以前のバージョンのソフトウェアと互換性のないルールを導入します。ハードフォークがアクティブになると、アップグレードされていないノードは新しいブロックを有効であると認識しなくなり、ブロックチェーンに分割されます。

後方互換性の欠如は次のとおりです。

• 新しいルールは、以前に禁止または許可されていたアクションを許可または禁止する場合があります。
• 古いノードは、新しいトランザクションの種類や構造を解釈することができず、そのようなトランザクションが無効または奇形を考慮するように導きます。
• 両方のチェーンが持続する場合、コンセンサスの障害が発生し、潜在的に混乱と資産の複製を作成します。

注目すべき例は、2017年のBitcoinの[ k_1] Cash Hard Forkです。その結果、2つのネットワークは独立して動作し、それぞれが独自のルールとブロックチェーンの履歴を備えています。

ネットワークセキュリティに対する後方互換性の意味

ソフトフォーク中に後方互換性を維持することは、ネットワークセキュリティに重要な意味を持ちます。

• チェーンスプリットのリスクの低下：古いノードは依然として新しいブロックを検証できるため、古いソフトウェアにより偶発的なチェーンスプリットの可能性が低くなります。
• 分散化の増加：ユーザーはすぐにアップグレードすることを余儀なくされておらず、移行期間中に地方分権を維持します。
• マイナーインセンティブアライメント：鉱夫は都合の良いときにアップグレードし、圧力と運用上の混乱を軽減できます。

ただし、後方互換性にはトレードオフも伴います。たとえば、ソフトフォークは、ノードのかなりの部分がアップグレードされない場合、特定の攻撃に対してネットワークの一部を脆弱にする可能性があります。さらに、いくつかの複雑なアップグレードは、古いルールとの互換性を維持する必要があるため、ソフトフォークを介して実装するのが難しい場合があります。

フォークを実装する際の実際的な考慮事項

開発者がフォークを計画するとき、彼らはいくつかの要因に基づいてソフトフォークを使用するかハードフォークを使用するかを決定する必要があります。

• アップグレードの性質：変更にルールを緩和するか、アップグレードされたノードによってのみ認識を必要とする新しい機能を追加する場合、ソフトフォークが望ましい。
• コミュニティのサポート：ソフトフォークは通常、ユーザーがすぐにアップグレードすることを強制しないため、より少ない調整を​​必要とします。
• セキュリティへの影響：開発者は、提案された変更が普遍的に採用されていないとしても、ネットワークを脆弱性にさらす可能性があるかどうかを評価します。

フォークをアクティブにする前に、テストネットで広範なテストが実施され、意図したとおりに後方互換が機能するようにします。 BIPS（Bitcoin改善提案）などのツールは、提案された変更の背後にある技術仕様と根拠の概要を説明します。

さらに、コミュニケーション戦略が不可欠です。開発者は、多くの場合、フォークの性質、その利点、必要に応じてアップグレードするための指示を説明する教育資料をリリースします。

よくある質問

Q：ハードフォークを後方に互換性のあるものにすることはできますか？いいえ、定義上、ハードフォークは、古いノードに新しいブロックを無効にする変更を導入します。この非互換性はハードフォークに固有のものであり、ソフトフォークと区別します。

Q：鉱山労働者の大多数がソフトフォークの後にアップグレードしない場合はどうなりますか？ほとんどの鉱夫がアップグレードしない場合、ネットワークは新しいルールを効果的に実施しない場合があります。ただし、古いノードは新しいブロックを有効であると受け入れるため、ブロックチェーンはそのままです。

Q：フォーク中のウォレットはどのように後方互換を処理しますか？ウォレットは通常、フォークの前にソフトウェアを更新して、互換性を確保します。ソフトフォークの場合、古いウォレットバージョンは新機能をサポートしない場合がありますが、通常はファンドを送信して受け取ることができます。

Q：ブロックチェーンのアップグレードでは、後方互換性が常に望ましいですか？後方互換性は、より滑らかな移行や断片化のリスクの減少などの利点を提供しますが、必ずしも実行可能ではない場合があります。一部のアップグレードには、後方互換性が失われたにもかかわらず、ハードフォークを必要とする根本的な変更が必要です。