ビットコインの核心：トランザクションとブロックチェーン構造

ビットコインの核心技術：トランザクションとブロックチェーン構造の深層

目录

• 1. トランザクションの仕組み
  • UTXOモデル
  • トランザクションの構造
  • トランザクション手数料
• 2. スクリプトと署名
  • ロッキングスクリプトとアンロッキングスクリプト
  • マルチシグネチャの例
• 3. ブロックチェーンの構造
  • マークルツリーの具体例
  • ブロックの連鎖
• 4. Genesisブロック
• まとめ
  • ビットコインの基礎情報
• 関連記事（ブロックチェーン公開講座シリーズ）：

こんにちは。東京大学のブロックチェーンイノベーション寄付講座の第3回講義内容を基に、ビットコインの核心技術であるトランザクションとブロックチェーン構造について、より詳細に解説していきます。

1. トランザクションの仕組み

UTXOモデル

ビットコインのUTXO（Unspent Transaction Output）モデルは、銀行の残高システムとは大きく異なります。

トランザクションの構造

実際のトランザクションデータを見てみましょう：

{
  "version": 1,
  "locktime": 0,
  "vin": [
    {
      "txid": "7957a35fe64f80d234d76d83a2a8f1a0d8149a41d81de548f0a65a8a999f6f18",
      "vout": 0,
      "scriptSig": "3045022100884d142d86652a3f47ba4746ec719bbfbd040a570b1deccbb6498c75c4ae24cb02204b9f039ff08df09cbe9f6addac960298cad530a863ea8f53982c09db8f6e3813[ALL] 0484ecc0d46f1918b30928fa0e4ed99f16a0fb4fde0735e7ade8416ab9fe423cc5412336376789d172787ec3457eee41c04f4938de5cc17b4a10fa336a8d752adf",
      "sequence": 4294967295
    }
  ],
  "vout": [
    {
      "value": 0.01500000,
      "scriptPubKey": "OP_DUP OP_HASH160 ab68025513c3dbd2f7b92a94e0581f5d50f654e7 OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG"
    },
    {
      "value": 0.08450000,
      "scriptPubKey": "OP_DUP OP_HASH160 7f9b1a7fb68d60c536c2fd8aeaa53a8f3cc025a8 OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG"
    }
  ]
}

このトランザクションでは、1つの入力から2つの出力が生成されています。

トランザクション手数料

上記の例では、入力の合計額から出力の合計額を引いた差額が手数料となります：

入力：不明（前のトランザクションの出力額）
出力1：0.015 BTC
出力2：0.0845 BTC
手数料：入力 – (0.015 + 0.0845) BTC

手数料は、トランザクションサイズに基づいて計算されることが多く、1サトシ/バイト単位で設定されます。

2. スクリプトと署名

ロッキングスクリプトとアンロッキングスクリプト

P2PKH（Pay-to-Public-Key-Hash）トランザクションの例：

ロッキングスクリプト：

OP_DUP OP_HASH160 <Public Key Hash> OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG

アンロッキングスクリプト：

<Signature> <Public Key>

これらのスクリプトが結合されて実行され、条件が満たされればトランザクションが有効となります。

マルチシグネチャの例

2-of-3のマルチシグトランザクションの場合：

ロッキングスクリプト：

2 <PublicKey1> <PublicKey2> <PublicKey3> 3 OP_CHECKMULTISIG

アンロッキングスクリプト：

OP_0 <Signature1> <Signature2>

このスクリプトは、3つの公開鍵のうち少なくとも2つに対応する有効な署名が必要であることを示しています。

3. ブロックチェーンの構造

マークルツリーの具体例

トランザクションID：

• TX1: e9623f9e8637d1ffd26c6815ac3581577cc6376d2a7d7d4d6fed813df5f4b09f
• TX2: 5a47195b6f29ee5fa84b47adccc0037c875eeef95039e63e1cab0fa588b1ab53
• TX3: 40c047626b4e87dda92b4bb0b09dca3d1d8bdb94077d80dd092d97dd13e72a01

1. 各トランザクションIDをハッシュ化
2. TX1とTX2のハッシュを連結してさらにハッシュ化：H12
3. TX3のハッシュを自身と連結してハッシュ化（奇数の場合）：H33
4. H12とH33を連結してハッシュ化：マークルルート

最終的なマークルルート：

7ad0fd2cd0a3a916f2ca9c6606cabae0db7729aede38df65a2e9091f5e846fcd

このマークルルートがブロックヘッダーに含まれます。

まとめ

ビットコインの核心技術は、暗号技術とデータ構造の巧みな組み合わせによって成り立っています。UTXOモデル、スクリプト言語、ブロックチェーン構造が相互に作用し、分散型で改ざん耐性の高い取引システムを実現しています。

これらの技術を理解することは、単にビットコインの仕組みを知るだけでなく、ブロックチェーン技術全般の基礎を築くことにもつながります。今後、これらの基本原理がどのように発展し、新たな応用を生み出すのか、注目していきたいと思います。

ビットコインの基礎情報

1. Bitcoin.org
   ビットコインの公式ウェブサイト。基本的な概要、ビットコインウォレットの選択方法、セキュリティに関するガイドなどを提供。
2. ビットコイン日本語Wiki
   日本語で書かれたビットコインのWiki。ビットコインの仕組み、技術詳細、関連用語の解説を網羅。

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