シリーズ連載『進化するカルダノ・ベーシック』【#3】カルダノの卓越した独自のハードフォーク技術の利点と歴史、ブロックチェーンの未来
シリーズ連載『進化するカルダノ・ベーシック』は、カルダノについて初心者や、既に知っているが日々進化し続けるカルダノの現在進行形について知りたい方向けに、様々な視点と角度から、カルダノの基礎知識とその未来について、最新アップデート情報を交えてお伝えする企画（不定期）です。
前回は、第二回目の記事として『【#2】カルダノ独自の「開発アプローチ」と「ロードマップ」、そして現在、過去、未来』についてお届けしました。
そして第3回目となる今回は、ハードフォークとは？、ビットコインとイーサリアムブロックチェーンにおけるハードフォークの歴史とその重要性、カルダノのハードフォークの独自性と他のブロックチェーンと一線を画すその圧倒的な利点、これまでのカルダノのハードフォークが実現したこと、ハードフォークがもたらすカルダノの未来の展望などについてお伝えしたいと思います。
カルダノの卓越した独自のハードフォーク技術
カルダノ・ブロックチェーンは、多くの独自の機能を有していますが、特にカルダノのハードフォーク技術は他のブロックチェーンの中で際立っています。
カルダノは、ハードフォークのプロセスを大幅に簡素化することに成功しました。他の多くのブロックチェーンとは異なり、ダウンタイム、チェーンの再起動、互換性の喪失など、トラウマ的な出来事を引き起こすことなく、スムーズな移行を実現することができます。
カルダノの独自技術であるハードフォーク・コンビネーター（HFC）技術は、複数のプロトコルを大幅に調整することなく組み合わせることができるように設計され、スムーズな移行を保証しています。これは、ビットコインやイーサリアムなどの他の主要なブロックチェーンが実現できなかったことです。
HFCは、カルダノが実現したByron（バイロン）からSherry（シェリー）への移行で初めて使用されました。この技術により、2つの異なるプロトコルを1つの台帳に統合し、ノードが一時的に複数のプロトコルバージョンを実行できるようになり、スムーズな移行を保証しています。
これにより、より拡張性、セキュリティ、持続可能性に優れたブロックチェーンネットワークが実現しました。
今後も、カルダノは、独自のハードフォークプロセスを通じて、ブロックチェーン技術の世界で新たな地平を切り開き続けることで、持続的な成長とイノベーションを促進しています。
ではハードフォークとはそもそもどんなものでしょうか？ブロックチェーンの代表的プロジェクトであるビットコインとイーサリアムを例に見ていきましょう。
ハードフォークとは：ハードフォークの定義とそのブロックチェーンエコシステムにおける役割
ハードフォークとは、新しい台帳のルールや機能を導入するブロックチェーンプ・ロトコルの根本的な変更及びアップグレードを指します。ハードフォークは、ブロックチェーンネットワークを維持し、進化させるために非常に重要です。
通常、ハードフォークというのは、以下の意味を持ちます。
- 現在のプロトコルが停止する。
- 新しいルールや変更が実装される。
- チェーンが再起動する。
ほとんどのブロックチェーンでは、元のチェーンが新しい「バージョン」に分岐され、新しいルールが適用されます。これらの変更は後方互換性がなく、フォーク前のブロックチェーンの履歴は完全にリンクされたチェーンとして利用できなくなります。ノードがアップグレードしない場合、古いルールしか理解できないブロックチェーンの分岐バージョンにとどまります。
これまでのブロックチェーンの歴史において、ビットコイン（BTC）とビットコインキャッシュ（BCH）、イーサリアム（ETH）とイーサリアムクラシック（ETC）など、いくつかのハードフォークが見られてきました。
典型的なハードフォークの欠点には、以下が含まれます：
- 計算リソースの分割
- デジタルアセットの複製
- ユーザーに移行先を選択することを強制し、プロジェクトを後退させ、詐欺の機会を生み出すこと
ビットコイン・ハードフォークによるアップグレードの歴史
「ハードフォーク」という用語は、しばしば新しいブロックチェーンと暗号資産の作成に関連していると考えられていますが、ハードフォークは、コミュニティの分裂や新しい通貨の作成をもたらさない、重要な、非論争的なプロトコルのアップグレードを指すことでもあります。
ビットコインの場合、ほとんどのハードフォークは、セキュリティの脆弱性を修正したり、ネットワークのパフォーマンスを向上させたり、新しい機能を追加したりするために実施されています。以下に、ビットコインの歴史におけるいくつかの注目すべきハードフォーク（アップグレード）をピックアップして簡単にご紹介します。
BIP 50 – 2013年3月： このハードフォークは、ビットコインソフトウェアに存在するバグに対処するために導入されました。問題は、ビットコインソフトウェアのバージョンの不一致に起因し、ネットワークが一時的に分裂したことから生じました。ハードフォークは、すべてのノードが同じプロトコルルールに従うことを保証することで、将来的に同様の問題が発生するのを防止することによって問題を解決しました。
Strict DER signatures – 2015年7月： BIP 66、または「Strict DER signatures」は、ビットコインのトランザクション署名のセキュリティを強化することを目的としています。このハードフォークは、トランザクション署名のより厳密なエンコーディングルールを強制することによって、トランザクションマレアビリティとして知られる潜在的な脆弱性を排除し、トランザクションIDを操作することができる問題を解決しました。
OP_CHECKLOCKTIMEVERIFY – 2015年12月： BIP 65、または「OP_CHECKLOCKTIMEVERIFY」は、ビットコインスクリプティング言語に新しいオペコードを導入し、タイムロックされたトランザクションの作成を可能にしました。このハードフォークアップグレードにより、ビットコインネットワーク内でより複雑なスマートコントラクト機能が可能になり、支払いチャネルやトラストレスエスクローサービスの作成が可能になりました。
Segregated Witness（SegWit）- 2017年8月： SegWit（BIP 141）は、ビットコインネットワークにおける最も重要なアップグレードの1つでした。このソフトフォーク（非アップグレードノードに対応）は、新しいトランザクションフォーマットを導入し、署名データとトランザクションデータを分離することによって、ネットワークの容量を増加させ、トランザクション手数料を削減しました。さらに、SegWitはトランザクションマレアビリティを修正し、ライトニングネットワークなどの第2層スケーリングソリューションの開発を可能にしました。
Taproot- 2021年11月：Taprootは、2017年以来の大型アップデートで、ビットコインのスマートコントラクト機能を強化し、プライバシーとスケーラビリティを向上させました。
ビットコインネットワークはその歴史の中で多数の小規模なアップグレードや改善を経験してきました。これらのアップグレードの開発と実装は、Bitcoin Improvement Proposal（BIP）プロセスによって一般的に導かれており、開発者やコミュニティメンバーがプロトコルの変更を提案し、議論することができるようになっています。
イサーリアム・ハードフォークによるアップグレードの歴史
イーサリアムも創設以来、セキュリティの脆弱性、プロトコルのアップグレード、コミュニティ内の意見の相違に対処する必要性により、いくつかのハードフォークを経験してきました。ここでは、これまでに行われた注目すべきイーサリアムのハードフォークをいくつかピックアップしてご紹介します。
Ethereum Classic（ETC）- 2016年7月20日： Ethereum Classicのハードフォークは、DAOフォークともよばれ、おそらくイーサリアムの歴史で最も知られ、論争の的となったハードフォークです。2016年6月、分散型自律組織（DAO）で重大なセキュリティの脆弱性が悪用され、約3,600,000イーサ（ETH）が盗まれました。被害を回復し、状況を正すため、イーサリアムコミュニティは、ハックが発生する前のブロックチェーンに効果的にロールバックするハードフォークを実行することを決定しました。しかし、コミュニティの一部は、不変性の原則を維持すべきだと信じて、この決定に反対しました。彼らはオリジナルの、フォークされていないブロックチェーンを支持し続け、Ethereum Classic（ETC）として知られるようになりました。
Spurious Dragon- 2016年11月22日： Spurious Dragonのハードフォークは、Ethereumネットワーク上のDoS攻撃によって作成された空のアカウントの削除を含む、いくつかの問題に対処することを目的としていました。さらに、フォークは、特定の操作のガスコスト変更を実装し、ネットワークのセキュリティを向上させ、将来のDoS攻撃のリスクを減らすことを目的としていました。
Byzantium- 2017年10月16日： Byzantiumは、より大きなメトロポリスアップデートの最初の部分であり、いくつかのプロトコルの改善を導入しました。これらの改善には、強化されたプライバシーのためのzk-SNARKsの導入、より予測可能なガス価格メカニズム、およびProof-of-Stakeへの移行を促すために人工的に増加するマイニング難易度である「難易度爆弾」の遅延が含まれました。
Constantinople- 2019年2月28日： メトロポリスアップデートの2番目の部分であるConstantinopleは、さらなる最適化と改善を導入しました。主な変更点には、ブロック報酬を3 ETHから2 ETHに減らすこと、難易度爆弾の遅延、ネットワークの効率を改善し、トランザクションコストを下げるためのさまざまなEthereum Improvement Proposals（EIP）の実装が含まれます。
Muir Glacier- 2020年1月2日： このハードフォークは、イーサリアムコミュニティがEthereum 2.0への移行に取り組みながら、ブロックタイムとマイニング報酬を安定させるために、Ethereum難易度爆弾をさらに400万ブロック遅らせるために実装されました。
Berlin- 2021年4月15日：ガスコスト、トランザクションタイプ、コード実行を修正する4つのEthereum Improvement Proposals（EIP）を導入したネットワークのアップグレードです。
London- 2021年8月5日：5つのEIPを導入したネットワークアップグレードで、特にEIP-1559は手数料市場のメカニズムを変更し、燃やされる基本手数料を導入して、ETHの供給を減少させました。
Bellatrix- 2022年9月6日：これはイーサリアム（ETH）の大型アップグレード「The Merge（マージ）」における2つのアップグレードうちの最初のものです。「The Merge（マージ）」によりイーサリアムのコンセンサス（合意形成）アルゴリズムが、現行のプルーフ・オブ・ワーク（PoW）からプルーフオブステーク（PoS）へ切り替わり、それは次のParisのアップグレードで実行されました。
Paris (The Merge)- 2022年9月15日：Parisのアップグレードは、「The Merge（マージ）」に向けての2回目のもであり、その主な特徴は、プルーフ・オブ・ワークのマイニングアルゴリズムと関連するコンセンサスロジックを止め、代わりにプルーフ・オブ・ステークに切り替りました。イーサリアムの歴史の中で最も重要なアップグレードでした。
イーサリアムは2023年には、次のハードフォークであるCapellaとShanghaiを予定しており、この二つののアップグレードにより現在ロックされているステーキングの引き出しを実行レイヤーにもたらす予定です。これによりステーカー（委任者）はこれまでステーキングによりロックされていたETHを引き出すことが可能になります。
ハードフォークがもたらすチェーンの分岐
ハードフォークの大きな特徴の一つに、チェーンの分岐というものがあります。これは新しいブロックチェーンを作成するための手段でもあるため、ハードフォーク後にチェーンが分岐して新しい暗号通貨が誕生することもあるわけです。また、ハードフォークは、先に述べたようにネットワークの改善やアップグレードにも使用されますが、ハードフォークは、ネットワークの分裂やコミュニティの分裂を引き起こす可能性があるため、慎重に計画される必要があります。
ビットコインのハードフォークによる分岐
例えばこれまでビットコインで起こったハードフォークには、ビットコイン・コミュニティ内での意見の相違により、新しい別のブロックチェーンが変更されたプロトコルルールで新しいチェーンが作成されたことを指します。これらの意見相違は、ネットワークのスケーリング方法、セキュリティの向上、または新しい機能の実装方法に関する意見の違いから生じます。合意が得られない場合、ハードフォークが発生し、ブロックチェーンが分割され、新しい暗号通貨が作成されます。
以下は、これまでに行われた主要なビットコインのハードフォークのいくつかです：
- Bitcoin Cash（BCH）- 2017年8月1日： 最も有名なビットコインのハードフォークの1つであるBitcoin Cash（ビットコイン・キャッシュ）は、ブロックサイズを1MBから8MB（後に32MBにさらに拡大）に増やすことでスケーラビリティの問題に対処するために作成されました。この変更は、各ブロックで処理されるトランザクション数を増やし、トランザクション手数料と待ち時間を減らすことを目的としています。しかし、このハードフォークは、大きなブロックが中央集権化と潜在的なセキュリティ問題を引き起こす可能性があると主張するコミュニティメンバーがいたため、論争を呼びました。
- Bitcoin Gold（BTG）- 2017年10月24日： Bitcoin Gold（ビットコイン・ゴールド）は、採掘プロセスをより分散化し、個人のマイナーにアクセスしやすくすることを目的として作成されました。このハードフォークで実装された主な変更は、専門のASICハードウェアによって支配されていたビットコインのプルーフ・オブ・ワーク（Proof-of-Work：PoW）アルゴリズムからEquihashアルゴリズムへの切り替えでした。この変更は、GPUマイニングを可能にし、大規模なマイニングオペレーションの影響を減らし、採掘報酬のより公正な分配を促進することを目的としています。
- Bitcoin SV（BSV）- 2018年11月15日： ビットコインSV（Bitcoin SV：Satoshi Vision）は、Bitcoin Cashの論争のあるハードフォークから生まれました。Bitcoin SVの作成につながった主な意見の相違は、ブロックサイズの増加やその他の技術的な更新を含むBitcoin Cashプロトコルの提案された変更でした。Bitcoin SVの支持者は、ビットコインの創設者であるSatoshi Nakamotoのオリジナルのビジョンにより近いバージョンのブロックチェーンを維持しようとしました。彼らはブロックサイズを128MBに増やし、将来的にさらに拡大する予定です。
これらのハードフォークは、ビットコイン・コミュニティ内での進化の最良の方法を議論する継続的な論争を示しています。各ハードフォークは、独自のユニークな機能とコミュニティの支持を持つ新しい暗号通貨の作成につながり、暗号通貨のエコシステムをさらに多様化させています。
イーサリアムのハードフォークによる分岐
イーサリアムのほとんどのハードフォークは、ネットワークの改善を目的とした非論争的なものでしたが、先程紹介したイーサリアム・クラシックのハードフォークは、別のブロックチェーンと暗号通貨の作成につながったコミュニティ内の意見の相違の優れた例でもあります。
ハードフォークとソフトフォークの違い
ハードフォークがあればソフトフォークもあることになります。ハードフォークとソフトフォークの違いは、基盤となるプロトコル規則を変更する2種類のブロックチェーンのアップグレードです。それらは、以前のプロトコルバージョンとネットワークへの影響という点において互いに異なっています。
ハードフォーク
ハードフォークは、以前に無効だったブロックやトランザクションを有効にする、またはその逆を行うブロックチェーンプロトコルの変更です。この種のフォークにより、古いソフトウェアを使用しているノードが新しいルールを認識または受け入れないため、以前のバージョンのブロックチェーンから永久的に分岐します。ハードフォークには、更新されたプロトコルに対応するために、すべてのネットワーク参加者がソフトウェアをアップグレードする必要があります。
例：最大ブロックサイズが1 MBである単純なブロックチェーンプロトコルを想像してください。2 MBにブロックサイズを増やすためのハードフォークが提案されます。ハードフォークが実装されると、更新されたソフトウェアを使用するマイナーは2 MBブロックを作成し始めます。ただし、古いソフトウェアを実行しているノードは、以前の1 MBブロックサイズのルールに違反するため、これらの大きなブロックを受け入れません。これにより、ネットワークが分岐し、古いルール（1 MBブロック）に従う1つのブロックチェーンと新しいルール（2 MBブロック）に従う別のブロックチェーンが生じます。
ソフトフォーク
ソフトフォークは、古いルールと互換性を保ちつつ、ルールを強化または新しいルールを追加するブロックチェーンプロトコルの変更です。つまり、以前に有効だったブロックやトランザクションを無効にするだけで、逆は行いません。古いソフトウェアを実行しているノードは、新しいルールに従わなくても、更新されたソフトウェアを実行しているノードによって生成されたブロックを認識して受け入れます。ただし、潜在的なセキュリティ問題を回避するために、ネットワーク参加者が新しいルールをサポートするためにソフトウェアをアップグレードすることが推奨されます。
例：最大ブロックサイズが1 MBである同じ単純なブロックチェーンプロトコルを使用して、ブロックサイズを500 KBに減らすソフトフォークが提案されます。ソフトフォークが実装されると、更新されたソフトウェアを使用するマイナーは500 KBブロックを作成し始めます。古いソフトウェアを実行しているノードは、これらの小さなブロックを引き続き受け入れます。なぜなら、それらは元の1 MBブロックサイズの制限内にあるからです。この場合、ネットワークは統一されたままで、すべてのノードが同じブロックチェーンを構築し続けます。
要約すると、ハードフォークは新しいルールが古いルールと互換性がないため、ブロックチェーンが永久的に分かれるのに対して、ソフトフォークは古いルールと新しいルールの間の互換性を維持し、ネットワークを統一します。
ハードフォークがブロックチェーンの革新に必要不可欠な理由
ハードフォークは、ソフトフォークでは実現できない大規模な変更や改良を可能にするため、ブロックチェーンに革新をもたらす上で重要です。簡単に言えば、ハードフォークにより、新しい要件や技術の進歩、エコシステムの変化に対応して、ブロックチェーンを適応させ、進化させることができます。
以下に、ハードフォークがブロックチェーンの革新に必要不可欠な理由をいくつか示します。
- 新しいイノベーションや機能性：ハードフォークにより、既存のブロックチェーンプロトコルと互換性がない可能性がある新しい機能や機能性を導入することができます。ハードフォークを実施することで、開発者は画期的なイノベーションをブロックチェーンに追加し、さまざまなアプリケーションにとっての機能性と有用性を向上させることができます。
- スケーラビリティとパフォーマンスの改善：ブロックチェーンネットワークが成長し、より多くのユーザーが参加するにつれ、需要の増加に対応する方法を見つける必要があります。ハードフォークは、ブロックサイズの増加やコンセンサスメカニズムの調整など、プロトコルの変更により、ネットワークのスケーラビリティとパフォーマンスを改善するのに役立ちます。
- セキュリティの強化：ブロックチェーンエコシステムは常に進化しており、時間の経過とともに新しいセキュリティの脅威が現れる可能性があります。ハードフォークにより、攻撃や脆弱性からネットワークを保護するための新しいセキュリティ対策や更新を実装できます。
- 分散化とガバナンス：ハードフォークにより、ブロックチェーンのガバナンスモデルやコンセンサスアルゴリズムを変更し、より分散化を促進し、公正な意思決定プロセスを可能にすることができます。
- 適応性と柔軟性：ハードフォークを実行できる能力は、ブロックチェーンネットワークが時間とともに適応し進化することができることを示しています。この柔軟性は、長期的な持続可能性に不可欠であり、変化するニーズや状況に対応し、技術が関連性を維持し、効果的に機能することを可能にします。
ハードフォークは混乱を引き起こす可能性があり、コミュニティの分裂につながる可能性がありますが、ブロックチェーン領域で革新を推進するための重要なツールです。プロトコルに大規模な変更や改善を許可することにより、ハードフォークはブロックチェーンネットワークが現代的、安全、さまざまなユーザーのニーズに対応する能力を維持するのに役立ちます。
カルダノのハードフォーク・プロセス：カルダノのハードフォークはどのようにユニークか？
それではいよいよカルダノのハードフォーク技術が、先のビットコインやイーサリアムなどの他のブロックチェーンとどのように一線を画す独自技術であるかを見ていきましょう。
カルダノでは、先に述べたように、ハードフォークが他のブロックチエーントは非常に異なる方法で扱われます。カルダノ独自のハードフォークコンビネーター：Hard Fork Combinator（HFC）技術により、システムの中断や再起動なしで新しいプロトコルバージョンへの移行が確実に行われます。このプロトコルは、古いルールと新しいルールの両方を処理できます。ハードフォーク後、新しいルールが使用され、以前のブロックの履歴が完全に保存されます。
カルダノのHFC技術の利点は次のとおりです。
- 急激なチェーン再起動や分割がない
- ノードは徐々にアップグレードできる
- すべてのアップグレードに対して1つのブロックチェーン履歴
現在のカルダノ・ブロックチェーンは、Byron、Shelley、Goguen（Allegra、Mary、Alonzo）、およびBasho（Babbage）の開発フェーズからブロックを結合しています。将来の移行に続いて、Basho v2.0、Voltaireブロックも単一のプロパティとして結合されます。
たとえば、Ouroboros PraosからGenesisに移行する場合、すべてのノードを同時に更新する必要はありません。
代わりに、ノードは徐々に更新できます。一部のノードは旧バージョンのブロックを実行し、他のノードは新バージョンのブロックを実行できます。
カルダノのハードフォークの歴史
次にカルダノのこれまでのハードフォークの歴史を見ていきましょう。
これまでカルダノは、ロードマップにおけるByron、Shelley、Goguen、Basho（v1.0）までの時代毎に成功したハードフォークの歴史を持っています。これまでのそれぞれの時代は、高度なセキュリティ、分散化の増加、スマートコントラクト、スケーラビリティなどの特定の改良と機能をネットワークに導入しました。
カルダノのロードマップについては、こちらの記事『【#2】カルダノ独自の「開発アプローチ」と「ロードマップ」、そして現在、過去、未来』を参照してください。https://sipo.tokyo/?p=26469
現在進行中のBasho v2.0 と最後の時代であるVoltaireにおいてもいくつかのハードフォークが予定されており、これによりカルダノは堅牢なセキュリティと自律型の完全な分散性、イノベーションと成長を促進する柔軟なスケーラビリティを兼ね備えた、カルダノ・プロトコル1.0を実現することになるでしょう。
それではこれまでのカルダノ・ハードフォークを時代毎に振り返ってみましょう。
Byron（2017年9月）
Byron （2017年9月）は、カルダノの最初のメインネットリリースでした。ADA暗号通貨をサポートし、基本的なトランザクション機能を提供しました。
このByron期にはIOHKのデスクトップウォレット「Daedalus wallet」とEmurgoのライトウォレット「Yoroi wallet」が、ADAトランザクションを管理するために導入されています。
Classic to BFT HFC event（2020年2月20日）
Classic to BFT HFC event（2020年2月20日）は、カルダノ・ブロックチェーンのClassicからBFT（ビザンチン・フォールト・トレランス）へのHFCイベントは、Ouroboros BFTハードフォークと呼ばれました。これは、連合型のバイロン時代から分散型のシェリー時代への移行の重要なステップでした。
Ouroboros BFTハードフォークは、Ouroboros ClassicコンセンサスアルゴリズムをOuroboros Byzantine Fault Tolerance（BFT）アルゴリズムに置き換えました。BFTコンセンサスアルゴリズムは、Classicバージョンと比較して、より安全で効率的です。このハードフォークは、Shelley時代に導入されたOuroboros Praosコンセンサスアルゴリズムの完全な実装の前の中間ステップでした。
また、このハードフォークは、カルダノのハードフォークコンビネータ技術を使用して実行されました。これにより、異なるプロトコルバージョン間のシームレスな移行が可能になりました。
Shelley HFC event（2020年7月29日）
Shelley HFC event（2020年7月29日）は、連合制システムから分散型のProof-of-Stake（PoS）ベースのシステムに移行を示しました。ステーキング、委任、およびオンチェーンガバナンスの基礎を導入しました。
カルダノブロックチェーンにおけるShelley（シェリー）HFCイベントは、Byron（バイロン）時代からShelley（シェリー）時代への移行を示しました。Shelleyハードフォークは、カルダノネットワークの分散化に向けた重要な一歩でした。
シェリーアップグレードで導入された主な機能は以下の通りです：
分散化：Shelley時代は、連合システムから分散型のプルーフオブステーク（PoS）ベースのシステムに移行し、ネットワークの制御を参加者間でさらに分散化しました。
ステーキングと委任：アップグレードにより、ADA保有者は、自分自身のステークプールを実行するか、他のステークプールにADAを委任することで、コンセンサスプロセスに参加し報酬を得ることができるようになりました。
インセンティブメカニズム：Shelley時代は、ステーキングや委任に参加するADA保有者を奨励するインセンティブメカニズムを導入し、ネットワークの安全性と安定性を確保しました。
改善されたネットワークガバナンス：シェリーアップグレードは、オンチェーンガバナンスの改善のための基盤を築き、カルダノに高度なガバナンス機能をもたらすVoltaire（ヴォルテール）時代などの将来のアップグレードの道を開きました。
Shelley HFCイベントは、カルダノの開発における重要なマイルストーンであり、完全に分散化され自己統治型プラットフォームになることを目指すネットワークにより近づけるものでした。ハードフォークは、カルダノのハードフォークコンビネータ技術を使用して実装され、ByronとShelley時代のスムーズな移行を可能にしました。
Allegra HFC event（2020年12月16日）
Allegra HFC event（2020年12月16日）は、この後に続く3つのHFCの最初のもので、より高度な機能や機能性の構築およびカルダノのスマートコントラクト機能の実装を開始しています。
Allegraでは「トークンロック」の仕組みが導入されました。これは、より高度なガバナンス機能の実装と将来のアップグレードのための重要な基盤となり、カルダノプラットフォームにスマートコントラクト機能をもたらす予定のGoguen時代の基盤を築くための重要なマイルストーンでした。
トークンロックは、ユーザーが一定期間、一定量のトークンをロックして、ガバナンス提案の投票など特定のネットワーク活動に参加することを示すメカニズムです。トークンをロックすることで、ユーザーはネットワークへの長期的なコミットメントを示し、ネットワークの安定性と持続可能性を確保するのに役立ちます。
Mary HFC event（2021年3月1日）
Mary HFC event（2021年3月1日）は、スマートコントラクトなしでプラットフォーム上で自分自身のトークンを作成および管理できるようにし、カルダノにネイティブのマルチアセットサポートをもたらしました。
このアップグレードにより、カスタムトークンをスマートコントラクトなしでプラットフォーム上で作成、管理、転送することができるようになり、カルダノネットワークにネイティブマルチアセットサポートが導入されました。MaryハードフォークはGoguen時代のマルチアセットサポートのスタートであり、Alonzo HFCイベントで後に来るスマートコントラクト機能の基盤を築く、Allegraに続く、2回目のHFCイベントです。
Mary HFCイベントで導入されたいくつかの主要機能には以下があります：
ネイティブトークンサポート：ユーザーは、カルダノプラットフォーム上で自分のトークンを作成することができます。カスタムトークンがスマートコントラクトに依存する他のプラットフォームとは異なり、カルダノのネイティブトークンはレジャーレベルでサポートされており、より高いセキュリティ、効率性、低いトランザクションコストを実現しています。
マルチアセットトランザクション：Maryアップグレードにより、ユーザーはADAやその他のネイティブトークンを含む複数のアセットを1つのトランザクションで処理することができます。これにより、プラットフォーム上でのより複雑な金融操作やトークン間の相互作用が可能になります。
トークンの発行と破棄：ユーザーは、自分のネイティブトークンの供給を管理するために新しいトークンを発行したり、既存のトークンを破棄したりすることができます。
カスタムトークン：トークン作成者は、ネイティブトークンの初期配布、トークン供給、発行と破棄を規定するルールなど、通貨政策を定義することができます。また、一般的にイーサリアムでは、ネイティブトークンはカスタムコードに基づくことが要求されます。これらのカスタムコードは、バグが介入する潜在的リスクがあります。これに対し、カルダノはネイティブトークンのカスタムコードを不要にすることで、この問題を解決しています。
相互運用性：カルダノプラットフォーム上のネイティブトークンは、カルダノ上に構築されたスマートコントラクトや分散型アプリケーション（DApps）と連携することができ、カスタムトークンをカルダノエコシステムにシームレスに統合することができます。
Mary HFCイベントは、プラットフォーム上に多様なトークンやアセットの生態系を構築することができるようになり、カルダノの発展において重要なマイルストーンとなりました。このアップグレードにより、カルダノは、自分たちのトークンを作成し、活気あるマルチアセット環境を育成したいと思っている開発者やユーザーにとって、より多目的で魅力的なプラットフォームになりました。
Alonzo HFC event（2021年9月12日）
Alonzo HFC event（2021年9月12日）は、カルダノにスマートコントラクトを導入し、プラットフォーム上で分散型アプリケーション（DApps）およびさまざまなDeFi（分散型金融）サービスの開発を可能にした、大規模なアップグレードでした。
Alonzoハードフォークは、プラットフォームのプログラム性と有用性を向上させることに焦点を当てたカルダノのGoguen時代におけるAllegra、Maryに続く最後の重要なマイルストーンとなるHFCイベントした。
Alonzo HFCイベントで導入された主な機能は次のとおりです。
スマートコントラクトのサポート：Alonzoアップグレードにより、Cardanoのネイティブスマートコントラクト言語であるPlutusで書かれたスマートコントラクトのサポートが導入されました。 Plutusは、安全性、セキュリティ、および予測可能性のために設計された、Haskellに基づくチューリング完全言語です。
分散型アプリケーション（DApps）：スマートコントラクトの導入により、開発者はカルダノネットワーク上でDAppsを構築および展開できるようになり、分散型金融（DeFi）、非代替可能トークン（NFT）、ゲームなど、さまざまなユースケースの実現が可能になりました。
Plutus Playground：Alonzoアップグレードにより、カルダノプラットフォーム上でスマートコントラクトを構築、テスト、展開するための統合開発環境（IDE）であるPlutus Playgroundが導入されました。この環境により、開発プロセスが簡素化され、Dapps開発者がよりアクセスしやすくなりました。
オンチェーンおよびオフチェーン処理：Alonzoは、スマートコントラクトの実行に独自のアプローチを導入し、オフチェーン（ユーザーのローカル環境）とオンチェーン（Cardanoブロックチェーン）のコンポーネントで処理を分割します。この設計により、オンチェーンの混雑とトランザクションコストを削減し、プラットフォームをよりスケーラブルかつ効率的にします。
強化されたセキュリティと予測可能性：Plutusベースのスマートコントラクトは、Solidityなどの他の言語で書かれたものに比べて、より高いセキュリティと予測可能性を提供します。その関数型プログラミングの性質と形式的検証の機能により、開発者はより安全で信頼性の高いアプリケーションを作成できます。
Alonzo HFCイベントは、スマートコントラクトの導入により、プラットフォームの完全な潜在能力を引き出し、さまざまなアプリケーションやユースケースを可能にする、カルダノの開発における大きな転換点となりました。このアップグレードにより、カルダノエコシステムの機能が大幅に拡張され、開発者、ユーザー、ビジネスにとってより魅力的なものになりました。
Vasil HFC event（2022年9月22日）
Vasil HFC event（2022年9月22日）は、Basho時代のスケーラビリティを大幅に改善する史上最大規模のハードフォークとなりました。スループットの向上、スクリプト効率の向上、ブロック伝送のレイテンシーの短縮によってネットワークのパフォーマンスを向上させました。これにより多くのDeFiプロジェクトが新しい機能を活用することが可能になりました。
Vasilがもたらした主要な追加機能は以下の通りです。
Plutus v2の機能と改良：新しいPlutus v2が導入されました。この機能と改良により、開発者はより高速で洗練されたDAppsの開発を可能にします。このアップグレードは広範なテストが行われ、9月27日からメインネットで開発者が利用できるようになりました。Plutus v2を使用する開発者は、スクリプトサイズが90％以上減少し、対応するコストが75％以上削減されました。
参照インプット（CIP-31）：これはオンチェーンのデータ共有を可能にするものです。以前はデータムはトランザクションアウトプットで運ばれました。データムにより情報はブロックチェーン上に保存され、アクセスが提供されました。しかし、このデータムの情報にアクセスするには、データムを添付したアウトプットを使用する必要がありました。このため、送信アウトプットを改めて作成する必要がありました。参照インプットの追加により、開発者は余分なステップなしにデータムを参照することができるようになりました。これにより、UTXOの消費と再作成を必要とせずに、ブロックチェーンに保存された情報へのアクセスが提供されます。これはたとえばOracleに役立ちます。
インラインデータム（CIP-32）：トランザクションデータムは、これまでアウトプットにハッシュとして添付されていました。インラインデータムの実装によって、開発者はスクリプトを作成し、ハッシュの代わりにデータムを直接アウトプットに添付できるようになりました。これにより、ユーザーは所与のハッシュと一致するデータムを指定する代わりに実際のデータムを確認できるため、データムの使用方法が簡素化されます。
参照スクリプト（CIP-33）：Alonzoでは、Plutusスクリプトにロックされたアウトプットを使用する際に、支払いトランザクションにスクリプトを含む必要がありました。これによりスクリプトサイズは増加し、処理に一定の遅延が生じていました。参照スクリプトのアップグレードにより、開発者はトランザクションごとにスクリプトを含めなくても、スクリプトを参照できるようになります。これで、トランザクションサイズが大幅に削減され、スループットが向上し、スクリプトの実行コストも節約できます（スクリプトの支払いが1度で済むため）。
データムとリディーマー：Vasilアップグレードに続き、開発者は、現在実行中のスクリプトにパスされる1つではなくすべてインプットのリディーマーを表示することができるようになります。
データシリアル化プリミティブ：新しいserialiseData（CIP-42）PlutusプリミティブはメモリーおよびCPUのコストを全般的に削減し、最適化の進んだ汎用のデータシリアル化を可能にします。
スクリプト担保調整（CIP-40）：トランザクションの検証が改善されました。以前は、担保額はトランザクション手数料の150%に設定されており、担保UTXOに差額が返金されることはありませんでした。すなわち、スクリプトがフェーズ2検証で失敗した場合、DAppユーザーは担保に選択されたUTXOに保存された全資金を失うことになりました。Vasil後は、DApp開発者はスクリプト担保用に釣銭用アドレスを指定することができるようになります。スクリプトがフェーズ2検証で失敗しても、担保額のみが徴収され、残りの資金は釣銭用アドレスに送金されます。
拡散パイプライン：拡散パイプラインの導入により、ブロック伝播の高速化を促進するコンセンサス層のさらなる改良が行われました。拡散パイプラインは、ブロック生成のヘッドルームを増やすことができ、カルダノのパフォーマンスと競争力の向上を可能にします。スクリプト検証プロセスはさらに調整、最適化され、ブロック伝播時間の安定化とトランザクション処理の高速化を実現しました。拡散パイプラインは、ブロック伝播時間を5秒以内に削減しスループットを高めることによって、さらなる調整の余地を広げ、ブロック生成からネットワークにブロックを共有できるようにすることにより、実質的に新規生成ブロックについての情報共有を合理化しています。拡散パイプラインは完全な検証前にブロックを伝播させます。すなわち、拡散にかかる時間と検証に必要とされる時間をオーバーラップさせています。
「d」パラメーターの削除：2021年3月31日以降ブロック生成は完全に分散化されていますが、Vasilアップグレードではdパラメータが完全に削除されるため、分散化が永続的に固定され、将来再び連合型に戻ることが防止されました。
セキュリティの最適化：OuroborosのVRF（検証可能なランダム関数）処理を最適化しました。Vasil前には、ブロック検証にはネットワークホップごとに2つのVRF関数が要求されました。Vasilはこのうち1つの関数を不要とし、結果としてブロック検証時間とネットワークの同期時間が全体的に短縮されました。ユーザーはセキュリティ設定に妥協することなく、パフォーマンスの向上を体感しています。
Vasilアップグレードは、2021年に亡くなったカルダノ・アンバサダーのVasil St. Dabov氏に敬意を表して名付けられました。彼はブルガリアの数学者、プログラマー、ポリマス、保護主義者であり、2019年に彼の故郷のプロヴディフでCardanoの2周年記念イベントを開催しました。アップグレードの日である9月22日が、ブルガリアのオスマン帝国からの独立宣言が行われた1908年の記念日でした。
Valentine（別名SECP）HFC event（2023年2月14日）
Valentine（別名SECP）HFC event（2023年2月14日）は、2023年のバレンタインデーに行われたValentine（別名SECP）HFCイベントでは、Plutusに新しい組み込み関数を追加し、ECDSAおよびSchnorr署名をサポートすることで、開発者は、例えばECDSAを採用しているビットコインやイーサリアムなどのクロスチェーンアプリケーションを容易に構築できるようになりました。これにより、開発者はより幅広いマルチ署名や閾値署名のデザインをカルダノでネイティブに使用できるようになり、最高レベルのセキュリティを提供することができるようになりました。
Schnorr署名は、もともとECDSAの代替案として提案されたもので、Polkadotなどいくつかのブロックチェーン・ネットワークでも使用されています。
そして、カルダノは楕円曲線Curve25519を基本曲線とするEdwards-curve Digital Signature Algorithm（EdDSA）を採用しており（別名：Ed25519）、高速な署名検証と小さな署名サイズを実現し、ブロックチェーン全体のパフォーマンスとセキュリティの向上に寄与しています。さらに、Ed25519は特定の種類の暗号攻撃に対して耐性があるように設計されており、より安全な選択肢となっています。Monero、Rippleなども署名アルゴリズムとしてEd25519を使用しています。
最後に
カルダノの独自の卓越したハードフォークの能力とその歴史は、カルダノをリーディングブロックチェーンプラットフォームとして確立するための重要な利点であることを証明しています。ネットワークを妨害することなくアップグレードや改善を、制限なしに無限に実装する能力により、堅牢なセキュリティ、変化に柔軟に対応できる拡張性、持続可能性に優れたブロックチェーンネットワークが実現しました。
カルダノがブロックチェーン技術の世界で新たな地平を切り開き続けるにつれて、そのハードフォークプロセスはカルダノ・エコシステムの成長とイノベーションを推進するために重要な役割をますます果たすことになるでしょう。
現在の2023年のカルダノは、ロードマップにおいて最後のフェーズ（Basho v2.0、Voltaire）に入っており、本年度中には、第3世代のブロックチェーンであるカルダノ・プロトコル1.0というマイルストーンに到達する予定です。そして完全分散型のブロックチェーンが完成し、極めて柔軟な拡張性を可能にする基盤と、コミュニティによる分散型ガバナンスによるスパイラルなアップグレードと成長のステージに入っていくことになるでしょう。
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