Bitcoinのソフトフォークのデプロイ方法

GBECの解説動画の資料です。
https://goblockchain.network/2021/05/bitcoin-how-to-deploy-soft-fork/

Transcript

1. Bitcoinのソフトフォークの
 デプロイ方法

2. 1 ソフトフォークとは？
 後方互換性を維持したままコンセンサスルールを変更する方法
 → 新しい機能が実装されていない古いノード実装も動作し続ける
 
 Block
 旧ルール
 Block
 旧ルール
 Block
 旧ルール
 Block
 新ルール
 Block
 新ルール
 Block
 新ルール
 新ルール
 新ルールは、旧ルールの制限をより厳しくするもの
 • ブロックサイズを小さくする　→旧ルールのコンセンサスでも有効
 • 予約opcodeに新たなルールを課す
 • 未定義のsegwit versionに新しいルールを課す
 
 →旧ルールのコンセンサスでは誰もが使用可能
 （Anyone can sped）
 ソフトフォークのデプロイは、新ルールのアクティベートタイミングを 
 ネットワークで合意するための仕組み 

3. 2 Block height指定
 アクティベートするブロックの高さをハードコードするデプロイ方法
 
 • 2009年12月22日: nLocktimeをコンセンサスルールに追加
 （Bitcoinで初めてデプロイされたソフトフォーク）

4. 3 Block height指定+ハッシュレート測定
 ブロック高のハードコードとネットワークハッシュレートの組み合わせ
 
 • 2012年2月: OP_EVALの導入
 https://github.com/bitcoin/bips/blob/master/bip-0012.mediawiki 
 2012年2月1日をアクティベートターゲットとし、マイナーは作成するブロックに 
 文字列”OP_EVAL”を記載する。2012年1月15日までに OP_EVALを記載した
 ブロックが50％未満の場合、アクティベートを延期。 
 →リリース前に脆弱性が見つかり、導入は 中止に。
 
 • 2012年4月:P2SHの導入
 https://github.com/bitcoin/bips/blob/master/bip-0016.mediawiki 
 2012年3月1日をターゲットとしたが、2月15日時点で50%未満で延期。 
 2012年4月1日をターゲットとし、3月15日で十分なサポートが得られ、 
 Bitcoin Core 0.6.0をリリースし、4月1日にアクティベート成功。 

5. 4 IsSuperMajority（ISM）
 Blockのversionを利用したアクティベーションルール
 
 1. 75%ルール
 直近1000ブロック内の75%がversion nのルールに従っている場合、
 version nのルールに従わないブロックを拒否する。
 
 2. 95%ルール
 直近1000ブロック内の95%がversion nのルールに従っている場合、
 versionがn-1のブロックを拒否する。
 
 ブロック高とは関係なく、ネットワークのハッシュレートのみで
 アクティベーションされるようになる

6. 5 IsSuperMajorityを使ったデプロイ
 • Version 2（2012年）：
 Coinbase TxのscriptSigにブロック高を記録する（TXIDの重複無効化） 
 https://github.com/bitcoin/bips/blob/master/bip-0034.mediawiki 
 
 • Version 3（2015年）：String DER signature
 厳密なDER形式の署名フォーマットを適用 
 https://github.com/bitcoin/bips/blob/master/bip-0066.mediawiki 
 →アクティベート後に不正なバージョンを含むブロックを作成するマイナーが2回発生。 
 　一時的にチェーン分岐し6個と3個の無効ブロックが作られる（不正利用はなし） 
 
 • Version4（2015年）：OP_CHECKLOCKTIMEVERIFY(OP_CLTV)導入
 https://github.com/bitcoin/bips/blob/master/bip-0065.mediawiki 
 提案はCLTVの方が先だったが緊急性からBIP 66が先行される。
 →同時にデプロイできない制限

7. BIP 9 version bits
 IsSuperMajorityの課題を解決する新しいデプロイ方法
 
 • 並列デプロイをサポート
 
 
 
 
 
 
 • デプロイ期間を設定：
 タイムアウト期間までに閾値に達しない場合は、アクティベート失敗
 • マイナーの無効ブロック作成のリスクを軽減：
 version bitsはシグナリングのみで、ブロック自体が無効になることはない
 ブロックヘッダ
 バージョン
 前のブロックのハッシュ 
 マークルルート
 ...
 固定値 各ソフトフォークのシグナリングに使われるビット領域 最大29個のソフトフォークを同時にデプロイ可能 retarget period(2016ブロック＝約２週間)毎に評価 
 95%のブロックのビットが立っていれば LOCKED_INになり、
 次のretarget periodでACTIVE。
 

8. 7 BIP9を使ったデプロイ
 • version bit 0（2016年）：相対的なロックタイムの導入
 ◦ Relative locktime
 https://github.com/bitcoin/bips/blob/master/bip-0068.mediawiki 
 ◦ OP_CHECKSEQUENCEVERIFY(OP_CSV) 
 https://github.com/bitcoin/bips/blob/master/bip-0112.mediawiki 
 ◦ Median time-past
 https://github.com/bitcoin/bips/blob/master/bip-0113.mediawiki 
 
 • version bit 1（2017年）：Segregated witness
 BIP 141/143/147
 https://github.com/bitcoin/bips/blob/master/bip-0141.mediawiki https://github.com/bitcoin/bips/blob/master/bip-0143.mediawiki https://github.com/bitcoin/bips/blob/master/bip-0147.mediawiki → version bitsが準備完了のシグナリングではなくマイナーによる投票として扱われる 

9. Segwitアクティベートのための試み
 • BIP 148：UASF
 https://github.com/bitcoin/bips/blob/master/bip-0148.mediawiki 
 2017年8月1日以降、BIP 9のversion bit 1をシグナリングしないブロックを拒否する。 
 → チェーン分岐のリスクが高まる。 
 • BIP 149：
 https://github.com/bitcoin/bips/blob/master/bip-0149.mediawiki 
 Segwitがアクティベートされず2017年11月にタイムアウトした場合にトリガーされ、2018年7月に Segwitをアクティベートする。ただし、支持を得ることは無かった。
 • BIP 91：
 https://github.com/bitcoin/bips/blob/master/bip-0091.mediawiki 
 version bit 4を使用し、このBIPがアクティベートされたら、それ以降のブロックに version bit 1の シグナリングを強制するという内容。2段階のアクティベートで 
 BIP 148のチェーン分岐リスクを低減しようとするもの。 
 → 実際にアクティベートされ、その後 Segwitもアクティベートされる。
 

10. 9 BIP-8
 BIP 9がマイナーの投票のように扱われたことから、
 確実にソフトフォークをアクティベートするデプロイ方法が提案される。
 https://github.com/bitcoin/bips/blob/master/bip-0008.mediawiki
 
 アクティベーション期間に達すると、ソフトフォークがアクティベートする。
 
 その後の変更で、LOCKINONTIMEOUTパラメータが導入され、
 • LOT = true
 タイムアウト前の最終retarget periodでSFのシグナリングを行う
 • LOT = false
 シグナリングを強制されず、タイムアウトまでに
 アクティベートされなければソフトフォークは失敗

11. 10 Speedy Trial
 Taproot/Tapscript（BIP 341/342）の安全な早期導入にむけた新しいデプロイ方法の提案 
 
 • マイナーのシグナリング期間の制限 
 BIP 9がスタートタイム〜タイムアウトまで（基本1年間）、すべてマイナーが
 シグナリング可能だったのに対し、Speedy Trialでは、
 スタートタイム〜3ヶ月をシグナリング期間とし、閾値は90%。
 • アクティベートまでの猶予期間
 スタートタイム〜3ヶ月でLOCK_INしたら、丸ヶ月後にアクティベートする。
 
 Speedy Trialにより3ヶ月でLOCK_INしない場合、別のデプロイ手段へ切り替えが可能。 
 
 Bitcoin Core 0.21.1はBIP 9をベースにSpeedy Trialを実装：
 • version bit 2
 • min_activation_height パラメータを追加（ブロック #709632）
 • 2021年4月24日をスタートタイムとし、マイナーのタイムアウトは8月11日以降のRP。 
 https://taproot.watch/ 
 → LOCK_INしたら2021年11月上旬〜中旬にアクティベート予定