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なぜビットコインはスケーリングが必要であり、どのようなスケーリングの方法があるのか、そしてなぜフォークが発生するのかについて説明します。

ビットコインの各ブロックのサイズは 1 メガバイトで、約 1000 件の取引情報を含むことができます。

ビットコインの各ブロックのサイズは 1 メガバイトで、約 1000 件の取引情報を含むことができます。ビットコインのブロックチェーンブラウザで確認すると、現在の各ブロックのサイズは約 1M であり、ブロック容量の上限に近づいています。ビットコインネットワークの送金が増えるにつれて、多くの取引は最初のブロックではなく、数個のブロック、またはそれ以上の時間を待たなければパッケージ化および確認されません。ビットコインの歴史の中で、いくつかの「ダスト攻撃」が発生しました。ダスト攻撃とは、大量の小額の送金を作成し、未確認の取引が大量にネットワークに存在するため、通常のビットコインの送金が確認されず、確認時間が遅延し、ネットワークの正常な動作に影響を与えることです。したがって、「ダスト攻撃」のイベントでは、トレーダーの取引が 2 日以上、またはそれ以上待たなければ確認されませんでした。 「ダスト攻撃」は極端な例ですが、現在のビットコインネットワークの通常の送金量は、それらが受け入れることができる最大容量をはるかに超えています。各ブロックのサイズは 1M であり、ビットコインのブロック容量を拡大し、現在の 1 メガバイトのサイズ制限を超えるプロセスをブロック容量の拡大と呼びます。拡張は、ビットコインコミュニティによって 2014 年から議論されています。

私たちは、ビットコインネットワークが分散型であることを知っています。この世界では、運営する中央機関はなく、すべてはコミュニティによる協議によって合意を形成する必要があります。スケーリングに関しては、異なるチームには異なる考え方があり、そのため推進の効率も低くなる可能性があります。2015 年末、ビットコインコア開発チームとマイナーは香港で円卓会議を開催し、「香港コンセンサス」に達しましたが、このコンセンサスはすぐに失敗しました。2017 年にはニューヨークでビットコインコミュニティが再協議を行い、セグウィット + 2 メガバイトのスケーリングの方法を採用し、世界 21 か国の 56 の有名なブロックチェーンスタートアップ企業からの支持を得ました。したがって、2017 年上半期からビットコインシステムはアップグレードと展開を開始しました。

ビットコインのスケーリングにはさまざまな方法があり、歴史的にも多くのイテレーションを経験してきました。

全体的には、2 つの方法に分けられます。

1 つはビットコインのブロック自体に触れず、ライトニングネットワークを使用してビットコインの決済を行い、大量の取引をビットコインのネットワーク外に配置する方法です。もう 1 つはブロックのサイズを直接拡大する方法です。ここで、ライトニングネットワークとは何かを説明します。例えば、私たちが数人でカードゲームをする場合、毎ラウンドで決済を行うのではなく、終了後に清算を行います。A が B に 10 ドル、B が C に 20 ドル負っている場合、最終的には A が C に 10 ドル、B が C に 10 ドル支払うだけです。ライトニングネットワークも同様に、小額の取引をまず記録し、最後に清算を行います。これにより、ビットコインネットワークが大量の小額取引に占拠されることはありません。ただし、この技術はまだ十分に成熟しておらず、ライトニングネットワークはセグウィット技術の上に構築する必要があります。現在、大規模に使用されているわけではありません。したがって、注目は再びビットコインのブロックサイズの拡張に向けられています。

ビットコイン自体のサイズ拡張に関しては、技術的には比較的成熟した方法です。以下に、3 つの主要な提案を紹介します。それぞれ BIP141、UASF、SegWit2x と呼ばれます。これらの用語について説明します。

BIP141 は、ビットコインコアチームが提案したセグウィット（Segregated Witness）の提案です。セグウィットとは何か？セグウィットは、ブロックがより多くのトランザクションを含むために設計されたものです。ブロックにはトランザクション情報とウィットネス情報の 2 つの情報が含まれています。トランザクション情報はブロックチェーンに記録される送金情報であり、ウィットネス情報は各ノードがトランザクション情報の信頼性を検証するための情報です。サトシ・ナカモトはビットコインを設計する際に、これらの 2 つの情報を直接ブロックに配置しましたので、ブロックが含むことができるトランザクション情報はあまり多くありません。では、どのようにしてウィットネス情報をブロックから分離し、ブロックはトランザクション情報のみを保存するようにすることで、ブロックが含むことができるトランザクション情報を拡大することができるのでしょうか。

BIP141 は、現在公認されているセグウィットのアクティベーションプランです。具体的なアクティベーション条件は、2017 年 11 月 15 日までの任意の難易度周期（約 2 週間）内に、95% のハッシュパワーが準備完了シグナルを送信した場合、セグウィットがアクティベートされます。しかし、この条件は非常に難しいため、他のアクティベーションプランが提案されています。例えば、UASF と SegWit2x などがあり、これらの方法を使用して BIP141 を実現し、セグウィットをアクティベートすることができます。

UASF は、ユーザーによってアクティベートされるソフトフォークを意味します。UASF は、セグウィットをアクティベートするために BIP148 というソフトウェアを使用します。8 月 1 日に、ビットコイン BIP148 ソフトウェアは、bit1 シグナルを含まないブロックを拒否します。つまり、多くのマイナーがこのソフトウェアを実行している場合、このソフトウェアを実行していない少数のマイナーが採掘したブロックは拒否されます。したがって、これらのマイナーは最も長いチェーンを持ち、その最長のチェーンで BIP141 のセグウィット条件をアクティベートします。このプランは実施され、私たちが現在見ている新しいブロックチェーンアセットであるビットコインキャッシュが生まれました。ビットコインキャッシュのブロックサイズは 8M まで増加し、取引数は元のビットコインチェーンの約 8 倍になります。

SegWit2x は、一部のビットコイン企業と 80% 以上のハッシュパワーを持つマイナーがニューヨークで開催されたコンセンサスで署名したニューヨークコンセンサスプロトコルであり、BIP91 を使用してセグウィットをアクティベートします。BIP91 の手法は、連続した 2 日間で 80% のハッシュパワーが BIP91 をサポートするシグナルを送信した場合、すべての BIP91 ノードは BIP141 の準備シグナルを含まないすべてのブロックを拒否します。したがって、これらのマイナーは最も長いチェーンを持ち、その最長のチェーンでセグウィットをアクティベートします。セグウィットがアクティベートされた後、2017 年末または 2018 年初めに、SegWit2x はハードフォークを介してブロックサイズの上限を現在の 1MB から 2MB に増やす予定です。その結果、新たなフォークが発生する可能性もあります。

さきほど、ハードフォークとソフトフォークについて触れましたが、ハードフォークとは何か、ソフトフォークとは何かについて説明します。

ハードフォークは、ビットコインのプロトコルルールが変更され、新しいノードが作成したブロックを古いノードが受け入れない場合に発生し、ブロックチェーンが 2 つの独立したチェーンに分かれます。マイナーは 2 つのブロックチェーンのうち 1 つを選んでマイニングする必要があります。

ソフトフォークは、ビットコインのプロトコルルールが変更された場合でも、古いノードはルールが異なることに気づかず、変更後のルールに従い、新しいノードが作成したブロックを受け入れます。したがって、ソフトフォークでは 2 つのブロックチェーンは生成されず、元のブロックチェーン上に新旧のブロックが共存します。これはソフトウェアのアップグレード後、Word 2013 のドキュメントを保存したまま Word 2011 で開くことができるのと似ています。

一般の人にとって、もしビットコインが本当にフォークする場合、最大のリスクは「リプレイ攻撃」です。

「リプレイ攻撃」とは何でしょうか？これは、2016 年にイーサリアムがハードフォークする過程で発生した問題です。当時、取引所やユーザーはほとんどが初めてこのような状況に遭遇し、経験や準備が不十分であり、多くの損失を被りました。例えば、ビットコインが 1 つまたは複数のビットコインに分裂した場合、一時的にビットコイン 1 / ビットコイン 2 / ビットコイン 3 などと呼ぶことにしましょう。ユーザーのアカウントには、これら 3 つの分裂したビットコインの対応数量が同時に存在し、各チェーン上のアドレスとプライベートキーの生成アルゴリズムが同じであり、取引形式も完全に同じです。したがって、1 つのチェーンで行われた取引は、もう 1 つのチェーンでは完全に合法的な取引となる可能性が非常に高いです。したがって、1 つのチェーンで行われた取引は、もう 1 つのチェーンで再度ブロードキャストされ、確認される可能性があります。これが「リプレイ攻撃」です。簡単に言えば、ビットコイン 1 を送金する際に、ビットコイン 2 / ビットコイン 3 も同時に送金される可能性があります。送金先が自分のものでない場合、ビットコイン 2 / ビットコイン 3 は取り戻すことができなくなる可能性があります。

ユーザーが「リプレイ攻撃」を防ぐためには、非常に簡単です。どのようにすればよいでしょうか？

方法 1：フォークが落ち着くまで、ビットコインを送金しないでください。フォークが落ち着いた後、ビットコインを自分の 2 つの異なるアドレスに分けて送金することができます。2 つのアセットが完全に分離されるまで、ビットコインの送金を行わないでください。この方法には多くの時間と手数料がかかる場合があります。

方法 2：自分のビットコインを信頼できるウォレットや取引所に入れておきます。これらの技術力のあるプラットフォームは、フォークのプロセスで発生するさまざまな問題を自動的に処理するため、自分のビットコインを保護するのに役立ちます。自分のビットコインをフォーク後の一部のビットコインのみをサポートするウォレットに保管すると、フォーク後に生じる他の部分のビットコインを使用できなくなる可能性があります。

以上、このレッスンではビットコインのスケーリングとフォークについて説明しました。なぜビットコインはスケーリングが必要なのか、ビットコインの各種スケーリングの方法についても説明しました。

また、ビットコインの「フォーク」についても説明しました。フォークはハードフォークとソフトフォークに分かれます。

ハードフォークは、ビットコインのプロトコルルールが変更され、古いノードが新しいノードが作成したブロックを受け入れない場合に発生し、ブロックチェーンが 2 つの独立したチェーンに分かれます。

ソフトフォークは、ビットコインのプロトコルルールが変更された場合でも、古いノードはルールが異なることに気づかず、変更後のルールに従い、新しいノードが作成したブロックを受け入れます。したがって、ソフトフォークでは 2 つのブロックチェーンは生成されず、元のブロックチェーン上に新旧のブロックが共存します。

さらに、ビットコインのフォークによって引き起こされる「リプレイ攻撃」のリスクを防ぐために、2 つの方法を行うことができます：1 つはフォークが落ち着くまでビットコインを送金しないこと、もう 1 つは信頼できるウォレットや取引所にビットコインを保管することです。これらのポイントを覚えておいてください。