[論文レビュー] An Overview of Forks and Coordination in Blockchain Development

Neo C. K. Yiu|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2021

Blockchain Technology Applications and Security参考文献 17被引用数 8

ひとこと要約

この論文は、ブロックチェーンのフォークおよび調整メカニズムについて包括的な概説を提供し、その種別、特にビットコインにおける歴史的発展、およびフォークがもたらす技術的・経済的・社会的影響を分析している。コンセンサスアルゴリズム（例：Proof-of-Work や Proof-of-Stake）がブロックチェーンの運用をどのように規定するかを説明するとともに、プロトコルのアップグレード、マイニングインセンティブ、コミュニティの調整から生じるフォークが、ブロックチェーン開発およびエコシステムダイナミクスをどのように形作るかを明らかにしている。

ABSTRACT

Blockchain is a continuously developing technology that has made digital transactions and related computing operations more transparent and secure through globally distributed and decentralized management of states, as well as the strong immutability of blocks mined and transactions validated in a network enabled by the blockchain technology. This manuscript is aimed at elaborating the concept of blockchain technology alongside its coordination and implementation with other emerging technologies, such as smart contract, which works with different blockchain frameworks, as well as enabling anonymous transactions and decentralized consensus amongst different untrusting parties. The discussion of blockchain forks is also covered in this manuscript, depicting fork events created in the blockchain process, their brief history, types, and impacts upon the blockchain development and operation.

研究の動機と目的

• ブロックチェーンの進化におけるフォークの役割、特にビットコインやイーサリアムのような分散型システムにおいて分析すること。
• プロトコルアップグレードの際、マイナー、開発者、為替業者、ユーザーといったステークホルダー間の調整課題を検討すること。
• ハードフォークの技術的・経済的結果、特に資産の分離と市場のボラティリティを調査すること。
• ソフトフォークとハードフォークの違いを明確にし、ブロックチェーンの後方互換性およびネットワークセキュリティに与える影響を明らかにすること。
• コンセンサスメカニズムおよびブロックチェーンフレームワーク（例：イーサリアム、Corda）がフォークの結果とシステム安定性に与える影響を評価すること。

提案手法

• ブロックヘッダ、メルクルツリー、暗号ハッシュ、タイムスタンピングを含む、ブロックチェーンアーキテクチャのコアコンponentsを用いて分析する。
• Proof-of-Work (PoW) や Proof-of-Stake (PoS) などのコンセンサスメカニズムを検討し、ブロック検証およびネットワークセキュリティにおけるその役割を説明する。
• BIP 64、BIP 101、SegWit2x、ビットコインキャッシュ、ビットコインゴールドを含む、重要な出来事に基づいてビットコインフォークの歴史的発展をたどる。
• ASIC などのハードウェア制約とプロトコル変更がマイニングインセンティブおよびネットワークの分散化に与える影響を評価する。
• オニオンルーティングやガーリックルーティングなどのプライバシー保護技術をレビューし、取引の匿名性が果たす役割を評価する。
• ブロックチェーン改善プロポーザル（BIPs）を通じたステークホルダーの調整をモデル化し、マイナー、開発者、為替業者の間でのインセンティブと意思決定プロセスを分析する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ソフトフォークとハードフォークは、技術的実装および後方互換性においてどのように異なるか？
• RQ2 ブロックチェーンフォークの主な駆動要因は何であり、ネットワーク安定性およびユーザー信頼にどのように影響を与えるか？
• RQ3 PoW や PoS などのコンセンサスメカニズムは、ブロックチェーンフォークの発生確率および結果にどのように影響を与えるか？
• RQ4 経済的インセンティブと市場ダイナミクスは、ブロックチェーンフォークの成功または失敗にどのように関与するか？
• RQ5 プライバシー保護技術は、パブリックブロックチェーンにおけるフォークメカニズムおよび取引トレーサビリティとどのように相互作用するか？

主な発見

• ビットコインの1MBブロックサイズ制限はスケーラビリティの課題を引き起こし、複数回のプロトコルアップグレードを促し、最終的に2017年のハードフォークによるビットコインキャッシュの誕生に至った。
• ニューヨークアジェンダ（NYA）は、ブロックサイズを2MBに引き上げるソフトフォーク（SegWit2x）を実施することを目的としていたが、主要なマイニングエントิตーの反対により失敗した。
• ビットコインキャッシュは2017年8月にハードフォークとして登場し、Bitmain やマイニングプールの支援を受けて、取引スループットの向上と手数料の削減を主な目的としていた。
• ビットコインゴールドは2017年に、ASICの支配を防ぎ、分散化を回復することを目的として作成されたが、10万コインのプレマイニングと0.5％の隠れた手数料の存在により批判を浴びた。
• フォークはしばしば二重資産保有を引き起こす（例：フォーク後、2BTCは2BTCと2BCHに分かれる）ため、市場ボラティリティと為替業者の調整課題を引き起こす。
• ステークホルダーの調整は極めて重要である：マイナー、開発者、為替業者、ユーザーがアップグレードに関して一致しなければ、ネットワークの分裂と信頼の喪失が生じる。