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論文から始め、止めずに進化するカルダノの開発

2026-11-15SIPO

新しい仕組みは、まず論文に書き、ほかの研究者の審査を受けてから作る。作ったものは、数学の言葉で書いた仕様と突き合わせる。そして、出来上がったアップグレードは、チェーンを止めずに切り替える。カルダノは 2017 年の誕生から、この順番を守って開発されてきました。

特集「カルダノを知る」の第 2 回は、この「研究から始める開発」の中身です。論文と査読、形式手法、5 つの時代に分けたロードマップ、そしてチェーンを止めずに進める独自のハードフォークの仕組みまで、カルダノの進め方がなぜ信頼につながるのかを、図を交えて見ていきます。

まず論文を書き、審査を受ける

ふつうのソフトウェアは、作って、出して、問題が見つかったら直す、という順番で進むことが多いものです。ところがブロックチェーンでは、一度動き出した台帳の上に、たくさんの人のお金と約束ごとが載ります。後から見つかった欠陥が、そのまま損失につながりかねません。

そこでカルダノは、順番を逆にしました。新しい仕組みは、まず研究者が論文に書き、学会でほかの研究者の審査（査読）を受ける。安全だと言える条件を数学で示してから、ようやく実装に入ります。

その代表が、カルダノの心臓部にあたるプルーフ・オブ・ステークの仕組み「Ouroboros（ウロボロス）」です。最初の論文「Ouroboros: A Provably Secure Proof-of-Stake Blockchain Protocol」は、暗号の分野で最も権威のある国際会議の一つ CRYPTO 2017 で発表されました。プルーフ・オブ・ステークで、安全性を厳密に証明した最初期の仕組みです。続く改良版の Ouroboros Praos は Eurocrypt 2018 で、Ouroboros Genesis は ACM CCS 2018 で、それぞれ査読を通っています。

開発の中心を担う Input Output は、これまでに 250 本を超える査読つきの論文を発表してきました。論文は公開されていて、世界中の誰でも読み、反論できます。「安全です」と宣伝するのではなく、「なぜ安全と言えるのか」を、誰もが確かめられる形で先に示す。これがカルダノの開発の出発点です。

この進め方は、ほかのチェーンに比べて「遅い」と言われることもありました。実際、論文を書いて審査を待つには時間がかかります。けれども、その時間は、後から取り返しのつかない欠陥を出さないための時間でもあります。カルダノは、速さよりも確かさを先に置く道を選んできました。

設計図と実物を突き合わせる、形式手法

論文で正しいと示せても、それを書き写したプログラムに誤りがあれば意味がありません。そこでカルダノが取り入れているのが「形式手法」です。仕様を、あいまいさの残る文章ではなく、数学の言葉で書き、プログラムが本当にその仕様どおりに動くかを確かめる手法で、航空や鉄道のように失敗の許されない分野で使われてきました。

カルダノでは、取引のルールを決める「台帳」の仕様が、Agda（アグダ）という証明支援の言語で書かれています。現在のコンウェイ時代の台帳は、この形式仕様がすべて書き上がっています。しかもこの仕様は実行でき、そこから取り出したプログラムと、実際のノードの動きを突き合わせる試験（適合テスト）に使われています。スマートコントラクトが最後に変換される言語「Plutus Core」も、同じく Agda で形式化されています。

ノード本体は、間違いを見つけやすい関数型言語の Haskell で書かれています。研究者が書いた論文、数学の言葉で書いた仕様、そして実際に動くプログラム。この 3 つがつながっていることが、カルダノの開発のいちばんの特徴です。

カルダノのアップグレードが届くまでの流れ。論文と査読で安全性を示す、Agda の形式仕様で仕様を数学の言葉にする、Haskell で実装し仕様と突き合わせて試験する、CIP で提案を公開して議論する、Preview と PreProd のテストネットで先に切り替える、DRep・ステークプール・憲法委員会がオンチェーンで投票する、エポックの境目でメインネットが切り替わる。
図 1　論文からメインネットまで。どの段も、公開された場で誰もが確かめられます

5 つの時代に分けたロードマップ

カルダノの開発は、最初から 5 つの時代（エラ）に分けて計画されてきました。名前は、詩人や思想家、計算機科学者からとられています。

  • Byron（バイロン）：土台。ADA が生まれ、送り合えるようになった時代
  • Shelley（シェリー）：分散。世界中のステークプールがブロックを作るようになった時代
  • Goguen（ゴーグエン）：スマートコントラクトと、独自のトークン
  • Basho（バショウ）：拡張。処理量と性能を高める時代
  • Voltaire（ヴォルテール）：自治。チェーンの行き先を参加者が決める時代

Basho は、江戸時代の俳人・松尾芭蕉にちなんだ名前です。日本の読者には、少し親しみを感じる名前かもしれません。

5 つの時代は順番に届けられますが、それぞれの研究と開発は並行して進みます。いまは Voltaire の仕組みであるオンチェーンのガバナンスが動き出し、ロードマップそのものも、コミュニティが決める段階に入っています。2025 年 12 月から 2026 年 1 月にかけては、会員制の組織 Intersect のプロダクト委員会が 700 人を超える参加者とまとめた長期の方向「Cardano 2030」が、情報アクション（拘束力のない意思表示の投票）として DRep に問われ、67.8% の賛成を集めました。

止めずに切り替える、ハードフォーク・コンビネーター

ブロックチェーンのルールを大きく変えるアップグレードは「ハードフォーク」と呼ばれます。新しいルールを理解できない古いノードは、新しいブロックを受け入れられません。そのため、ハードフォークは台帳の分かれ目になりやすく、切り替えの時点でノードを一斉に入れ替えたり、チェーンを再起動したりする必要が出ることもあります。意見が分かれたときには、2 つのチェーンとして並び続けることもあります。2016 年のイーサリアムとイーサリアム・クラシック、2017 年のビットコインとビットコインキャッシュがその例です。ルールを選ぶ自由がある、分散型ならではの出来事です。

カルダノは、ここにも研究から答えを出しました。それが「ハードフォーク・コンビネーター」です。新しいルールと古いルールを 1 つのノードの中に組み合わせておく仕組みです。参加者は前もって新しいノードに入れ替えておき、ノードは決められたエポックの境目までは古いルールで動き、境目を越えたところで新しいルールに切り替わります。チェーンを止めることも、分けることもありません。切り替えの前に作られたブロックは、切り替えの後も有効なまま残り、台帳は 1 本につながり続けます。

この仕組みが最初に使われたのは、2020 年 7 月、運営者が限られた Byron から、世界中のステークプールがブロックを作る Shelley への移行でした。仕組みもルールもまったく違う 2 つの時代が、1 本の台帳としてつながったのです。cardano.org は、Shelley 以降のすべてのアップグレードが、ネットワークを動かしたままハードフォーク・コンビネーターで切り替わってきたと説明しています。

2 つのハードフォークの比較。一般的なハードフォークでは、新しいルールに合わせないノードが残ると、台帳が古いルールの枝と新しいルールの枝に分かれうる。カルダノのハードフォーク・コンビネーターでは、ノードが新旧のルールを両方持っておき、エポックの境目でルールだけを切り替えるので、台帳は 1 本のまま続く。
図 2　台帳を分けずに、ルールだけを切り替える

2017 年の誕生から、カルダノはこうしたハードフォークを 11 回重ねてきました。新しい時代に入る大きなもの（Shelley、Alonzo、Chang など）だけでなく、同じ時代の中でルールを少しずつ改める小さなもの（Lobster や van Rossem など）もあります。そして 2025 年 1 月の Plomin 以降は、切り替えるかどうかそのものを、オンチェーンの投票で決めるようになりました。

カルダノのハードフォークの歴史。2017 年 9 月 Byron（誕生）、2020 年 2 月 OBFT、2020 年 7 月 Shelley（ステーキング）、2020 年 12 月 Allegra、2021 年 3 月 Mary（独自トークン）、2021 年 9 月 Alonzo（スマートコントラクト）、2021 年 10 月 Lobster、2022 年 9 月 Vasil、2023 年 2 月 Valentine、2024 年 9 月 Chang（ガバナンス開始）までは、更新の提案（プロトコル更新提案）で切り替えた。2025 年 1 月 Plomin と 2026 年 7 月 van Rossem は、オンチェーンの投票で決めた。
図 3　カルダノのハードフォーク。Plomin からは、切り替えるかどうかを投票で決めています

アップグレードが決まるまで

では今、カルダノのアップグレードは、どんな段取りで決まるのでしょうか。大きく分けると、次の 4 つの段階を通ります。

  • 提案：仕組みの変更は CIP（Cardano Improvement Proposal）という公開の設計文書にまとめられ、誰でも読んで意見を出せます
  • テストネット：新しいノードを公開し、試験用のネットワーク（Preview、続いて PreProd）で先に切り替えて、問題がないかを確かめます
  • 準備の確認：ステークプールのステークの 80%、取引所の 80%、主要なウォレットや DApp の 80% といった準備の目安を、Intersect の作業部会が確認します
  • 投票：「ハードフォークの開始」というガバナンスアクションに、DRep・ステークプール・憲法委員会の 3 者が投票します。承認されると、次のエポックの境目で切り替わります

ここで目を引くのは、ハードフォークの開始には、ステークプールの投票が必ず求められることです。新しいルールでブロックを作るのはステークプールなので、そのノードの準備が整っていなければ切り替えられません。オンチェーンのガバナンスを定めた仕様（CIP-1694）は、ステークプールの協力をはっきり投票の形で示すために、この票を必須にしています。SIPO も、ステークプールの運営者として、ノードの更新と投票に関わる立場です。

作業部会は、あくまで準備の状況を確かめて提出を判断する役で、切り替えるかどうかは決められません。決めるのは、憲法委員会、ステークプール、DRep の 3 者です。

今、何が動いているか

この段取りが初めて最初から最後まで通ったのが、2026 年 7 月の van Rossem です。まず 5 月 8 日に Preview、6 月 10 日に PreProd のテストネットで切り替えが行われました。6 月 16 日（エポック 637）にメインネットの「ハードフォークの開始」が提出され、7 月 13 日に DRep の 77.63%（基準は 60%）、ステークプールの 52.7%（基準は 51%）、憲法委員会の賛成で承認。7 月 18 日、エポック 644 の始まりにメインネットが切り替わりました。提案から議論、承認までを、すべてオンチェーンのガバナンスで進めた初めてのハードフォークです。

次に控えるのが、処理量を大きく増やす Leios を入れる「Dijkstra（ダイクストラ）」です。Intersect の計画では、新しい時代（プロトコルのバージョン 12）として Leios を入れる第 1 段階のコードを 2026 年 10〜12 月に仕上げることを目標にし、より速く取引を確定させる Peras を入れる第 2 段階は 2027 年 4〜6 月を目標にしています。ただし、これはコードを仕上げる目標で、メインネットの日付は決まっていません。テストネットでの検証と、オンチェーンの投票を経てから決まります。

なぜ、それが信頼につながるのか

研究から始める開発と、止めずに切り替えるハードフォーク。2 つは別々の話に見えて、同じ一つの考え方から生まれています。それは、「信じてください」とは言わずに、「確かめてください」と言える形で進めることです。

論文は公開され、仕様は数学の言葉で書かれ、プログラムはその仕様と突き合わせられる。アップグレードは公開の場で提案され、テストネットで試され、最後は参加者の投票で決まる。どの段にも、誰か一人の判断に頼る場所がありません。新しい仕組みを入れるたびに台帳が分かれる心配もありません。こうして、何十年も使い続けられる台帳の土台がつくられています。第 1 回で見たトリレンマの 3 つの角も、この進め方で一つずつ答えが出されてきました。

このシリーズの読み方

次回のカルダノ編 第 3 回は、トリレンマの 1 つめの角「セキュリティ」です。カルダノの心臓部 Ouroboros が、どうやって安全なプルーフ・オブ・ステークを実現しているのかを解説します。その間の週には、ミッドナイト編 第 2 回「なぜデータを守る仕組みが必要か」をお届けします。

カルダノ編の全体の目次は「カルダノを知る、SIPO ラーニング特集」に、第 1 回は「カルダノとは、トリレンマを設計で解いたチェーン」にあります。

次の一歩

もっと知りたい人へ

Ouroboros の論文は、どう積み重なってきたのか

最初の論文（Kiayias・Russell・David・Oliynykov、CRYPTO 2017）は、プルーフ・オブ・ステークでもビットコインに匹敵する安全性を示せることを、厳密な証明で示しました。報酬の設計も含めて、正直にふるまうことが参加者にとって得になる（近似的なナッシュ均衡になる）ことも示しています。

続く Ouroboros Praos（Eurocrypt 2018）は、攻撃者が途中で参加者を乗っ取ろうとする、より強い攻撃にも耐えられるようにした改良版で、いまのカルダノの合意の仕組みの土台です。Ouroboros Genesis（ACM CCS 2018）は、長くオフラインだったノードや新しく加わるノードが、信頼できる誰かに頼らずに、誕生のブロックから正しいチェーンを見分けられるようにしました。この流れの先に、取引の確定を速くする Peras（CIP-140）と、処理量を増やす Leios（CIP-164）があります。Ouroboros の仕組みは、第 3 回でくわしく解説します。

ハードフォークを提出する前に、何がそろっている必要があるのか

Intersect のハードフォーク作業部会は、van Rossem のために、提出と承認の目安をまとめた方針（v0.2）を作りました。提出には、ハードフォークに対応したノードが正式版として 1 週間以上公開されていること、Preview のテストネットが切り替わって 2 エポック（1 エポック = 1 日）たっていること、PreProd のテストネットが切り替わっていること、DB-Sync・cardano-wallet・Ogmios といった道具の正式版がそろっていることが必要です。

承認の前には、さらに次の状態が望ましいとしています。大きな休日や催しと重ならず、技術者がすぐ対応できること。Preview が 42 エポック、PreProd が 3 エポック、切り替わったまま動いていること。ステークプールのステークの 80%（PoolTool で計測）、取引所の 80%（流動性の割合）、上位 20 の DApp の 80%、上位 15 のウォレットの 80% の準備が整っていること。これらはオンチェーンの投票の基準とは別の、準備の目安です。

CIP は、どうやって扱われるのか

CIP は、カルダノのコミュニティのための設計文書で、GitHub の公開リポジトリに提案として出されます。提案者が自分の案を推し進め、CIP エディターが体裁や分類を確かめます。状態は「Proposed（提案中）」「Active（有効）」「Inactive（無効）」の 3 つで、プロトコルの変更は、メインネットで動き始めたときに Active になります。

ただし、CIP の手続きそのものは意思決定の仕組みではありません。CIP は「何をどう変えるか」を公開の場で磨くためのもので、実際にチェーンのルールを変えるかどうかは、オンチェーンのガバナンスで決まります。

出典

この記事の版

v1.0（2026 年 11 月 15 日）　初版。この記事は、カルダノの変化に合わせて同じページのまま更新していきます。

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