ビットコイン～原理からソースまで～

～原理からソースまで～

ビットコインとは？
•勘違いが多い
•雑な例え方
•先入観は捨てて
•素晴らしく見える
•理解すれば簡単

ビットコインの始まり
• 論文は２００８年10月31日
metzdowd.comにて公開
• バージョン0.1は2009/01/09
• Windowsのみ
• CLI無し
• wxWidgetsとBerkeleyDBと
Boostを使用
• MVSでコンパイル
• 2010年中旬に
Gavin Andresen & Jeff Garzikに舵を取ってもらった。

現リリースについて
 ごちゃごちゃになっていたソースのモジュール化
 ガヴィン氏がリードの座をウラジミール氏に譲渡
 現在目標は新機能より、ソースの安定化
 現UIはQt、ストレージはLevel DB
 「テストネット」と「メインネット」
 整数は殆どリトルエンディアン、IPアドレスと
ポート番号のみビッグエンディアン

モジュール
 P2Pネットワーク
 採掘アルゴリズム
 GUI / インターフェース
 ブロックチェーン
 取引
 契約条件
 ウォレット管理
 ペイメント(送金)

形成アルゴリズム
 ハッシュ(SHA-256 & RIPEMD-160)
 公開鍵vs 公開鍵ハッシュ
 ECDSA / secp256k1
 マークルツリー
 ブルームフィルター

ビットコインのP2Pネットワーク
 DNSを用いてシードサーバーへ接続
 1000ピア以下のリストをダウンロード
 旧バージョンではIRCを使っていた(＜0.6)
 TCP/8333でリッスン状態
 メッセージの送受信をピアと行う
 「inv」メッセージで最新状態に
 ちょうど先日(10/12)にヘッダ先同期が仮実装

取引とは
 ビットコインの拡張性がここにあり
 入力と出力の概念
 コーディングのことを「契約条件」と呼ぶ
 コード以外のデータも挿入可
 未使用出力のことを「UTXO」と呼ぶ
 採掘手数料は出力に当てられていない入力の余分
 「コインベース」取引は特別

取引を見よう
TXID: 'B'
入力1 中の1:
出力元: TX 'A' (Bob)
入力額: 5 BTC
出力1 中の1:
出力先: Charlieの公開鍵ハッシュ
出力額: 4 BTC
採掘手数料: 1 BTC
コインベースTXID 'A'
報酬: 25 BTC
採掘者: Bob
出力先: Bobの公開鍵
TXID: 'C'
入力1 中の1:
出力先: TX 'A' (Bob)
入力額: 7 BTC
出力1 中の1:
出力先: Aliceの公開鍵ハッシュ
出力額: 6.5 BTC
採掘手数料: 0.5 BTC
UTXO / 残高
採掘者Bob: 13 BTC
Charlie: 4 BTC
Alice: 6.5 BTC
採掘手数料: 1.5 BTC

取引の連鎖
TXID 'B'
TXID 'C' (複数入力)
Block #300
(最古)
コインベース
TXID 'A'
Block #301 Block #302 Block #303
(最新)

取引は契約なり
 「送金」というのは行為というより記録
 全取引は契約のように条件が盛り込まれている
 Forthのようにスタック手法(registerなし)、
チューリング完全でない
 StackはLittle Endian、可変長整数、MSBで+-が決まる
 False = 0、True = 0以外のデータ全て
 エラーが無く、Stackの最上層がTrueなら成立
 採掘者は採掘する前に契約のTrueさを確認
 通常ピアも横渡しする前に確認

契約条件について
 現在コマンドが100個程度
 よく使われるのが十数個
 'standard' vs 'non-standard'
 四つほどの
テンプレートが殆ど
 間違いは巻き戻せない

ブロックとは？
 承認(採掘)された取引の塊
 平均的に1ブロック400－600取引程度
 サイズの上限が1000 KiB
 コインベース取引が1つ
 前ブロックのヘッダのハッシュ
 含まれた取引のマークルルーツ
 ノンス

ブロックを見てみよう
Block #299
ヘッダ
取引A
取引B
取引C
取引D
取引E
取引F
取引G
ハッシュに含まれない:
Magic No バージョン情報
Blocksize malloc() and sanity
Transaction count Sanity/speed opt.
ハッシュに含まれる:
Version 拡張性を見据えて
hashPrevBlock 前ブロックID
hashMerkleRoot 取引の承認
Time タイムスタンプ
Target Bits 難易度: 低＝難
Nonce Proof of work

ブロックチェーンとは？
 特定の順番にあるブロックの連鎖
 ビットコイン史上全ての取引が含まれている
 大体33万ブロックでサイズが22GB程度(2014/10/12)
 ブロック高さが絶対的な時間の位置
 ブロック深さが最新ブロックに対する相対的な
時間の位置
 0.9以降はヘッダのみのSPVモードに対応(26MB程度)
 ゆくゆくは非UTXOの取引を除く「Pruning」も可能

採掘者の仕事は？
 ダブルスペンド防止と通貨の発行
 もらった取引をブロックに入れていく
 有効なブロックID(ハッシュ)を見つける
 有効なブロック発見時にネットワークに配信
 2016ブロック(約2週間)ごとに難易度が自動調整
 ブロックのハッシュが前ブロックのハッシュに
依存するため、攻撃者との競争がブロックを
見つける度に再び０からスタートする

ブロックチェーンの動き
300
301 302 303
304 305 306
無効なブロック
報酬無し
無駄な時間
=
採掘者のお金の無駄
短いチェーンが負ける
有効なブロック
=25 BTC の報酬
ブロック高さ(時間)
7 ブロック(約70分)

1ビットコインとは何か？
100,000,000サトシ

サトシとは？
 未使用出力(UTXO)の出力額
 公開鍵ハッシュに宛ててある
 取引の中
 ブロックの中
 ブロックチェーンの中

近い将来
 x.509 とhttp 連動
 NFC でネット不要
 BIP 70 (瞬時確認)
 契約条件解禁
 サイドチェーン
 BIPsのGithubを参照！
https://github.com/bitcoin/bips

スケーリングについて
 ビットコインは平均1秒1取引のペースで動く
 今の上限は故意に抑えられた結果
 本当の一番のネックは取引・ブロックの
ハッシュ確認の処理時間
 恐らく一般デスクトップ型のCPUでは
1秒4,000取引が限界ではないかと
 ネットワークの速度でいうと16 Mbps
 ブロックチェーンの膨大化
 サトシ氏の一番の悩みがネットワークが
技術的成熟する前に広まりすぎてしまうこと

ご清聴ありがとうございます
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