ビットコインとはビットコインは仮想通貨 1 円やドルは国家単位で運営されている通貨ビットコインは世界中で利用できる次世代の通貨を目指したもの 2オンラインゲームや特定のWebサイトでのみ使える仮想通貨は多いビットコインは円やドルと同じく広範な経済活動での利用を目指したもの 3 電子マネーは

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ともみこしの
5 years ago
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1 ビットコイン ( ) 2017 年 6 月 ( 株 )IT 企画才所敏明 toshiaki.saisho@advanced-it.co.jp 1 ビットコイン ( ) * ビットコインとは * ビットコインによる取引 * ビットコインの * ビットコインウォレット * ビットコインの現状 2 1

2 ビットコインとはビットコインは仮想通貨 1 円やドルは国家単位で運営されている通貨ビットコインは世界中で利用できる次世代の通貨を目指したもの 2オンラインゲームや特定のWebサイトでのみ使える仮想通貨は多いビットコインは円やドルと同じく広範な経済活動での利用を目指したもの 3 電子マネーは貨幣を利用せず地域の通貨を使って電子的に決済ビットコインはそのものが通貨 ( 通貨の単位は BTC) 3 ビットコインとはビットコインの歴史 2008 年 10 月サトシナカモト (Satoshi Nakamoto) がインターネット上で論文投稿 2009 年 1 月ビットコインの理論を実現するソフトウェアがオープンソースで開発 ( 直後に最初の取引が行われた ) 2010 年 2 月ビットコイン両替ができる最初の取引所が誕生 2010 年 5 月現実世界ではじめてビットコインを使った決済 4 2

3 ビットコインによる取引取引手順の説明取引例 :A から B へ 10BTC の送金 1 取引情報を A が作成 :A から B へ 10BTC 送金 (A の署名付き ) トランザクションの作成 2 取引情報を A が B へ送付 (P2P) 3 取引情報を A が維持管理ネットワークへ送付取引が正当である事の承認依頼 4 維持管理ネットワークでの承認複数の取引情報をまとめたブロック単位で承認 ( 平均 10 分程度かかる ) B が 10BTC を使用可能となる PoW(Proof of Work) 5 取引の確定どの時点で取引が確定されたと決定するかは各ユーザ次第 ( 後続する6つのブロックが承認を受けるとクレジットカード取引で6ヶ月間待つのと同じくらい安全と考えられている ) 5 A から B へ 10BTC への送金の流れ 1 作成支払者トランザクション (10BTCをB へ ) 2 送付受取者 3 確認依頼ビットコインネットワーク 5 確認前ブロックのヘッダのハッシュ値ブロックヘッダトランザクションリストのハッシュ値 Nonce トランザクションリストトランザクショントランザクションブロックの構造 4 確認 (PoW) ( 6 3

4 ビットコインによる取引維持管理ネットワークでの承認 PoW(Proof of Work) 1 参加者 ( 発掘者 ) はまず取引情報 ( トランザクション ) が不正ではないかの確認 <A の署名 (ECDSA) 検証 > 2 次に未承認の取引情報 ( トランザクション ) を集めブロックを構成 3 マイニング ( 発掘 ) の競争 ( 正しいブロックとなるための Nonce を見出す競争 ) 正しいブロックの条件 : ブロックのハッシュ値の先頭に 16 個 0 が並ぶことブロックは前ブロックの情報と集めたトランザクションの情報と Nonce から構成 4 正しいブロックを構成できた (Nonce を見いだせた ) 最初の発掘者 (Winner) が維持管理ネットワークへその結果を送付 5 他の参加者が正しいブロックかどうかを検証し確認し取引履歴 DBに追加 <ブロックのハッシュ値の計算 > 651% 以上の参加者が検証し正しいと確認されれば正式に承認 Winnerは報酬としてある額のビットコインを得られる ( ビットコインの発行 ) ( ビットコインの発行総量は 2140 年までに2100 万ビットコインと決まっている ) 7 ビットコインによる取引 Proof-Of-Work(PoW) 意味 : ある種の仕事 ( 何らかの計算 ) を正しく実行したことを示すことサーバクライアントシステムにおいて, クライアントを認証する場合などに使われているビットコインでの意味 : 適切な Nonce を見出したということはマイニングを正しく実行したことマイニングで適切なNonceを発見するには膨大なハッシュ値計算が必要一方検証 (Nonceを使って正しいかどうかの確認) は簡単ブロックヘッダ前ブロックのヘッダのハッシュ値トランザクションリストのハッシュ値 Nonce トランザクショントランザクションリストトランザクションブロックの構造 8 4

5 トランザクションの作成トランザクション X(X から A) 入力出力 A 宛に8BTC トランザクション Y(Y から A) トランザクション A(A から B) 入力出力 (A 宛に8BTC) B 宛に10BTC (A 宛に7BTC) A 宛に5BTC 入力出力 A 宛に 7BTC 9 入力に使用する出力を含むトランザクションのポインタトランザクションの連鎖 8BTC ( 出金額 ) トランザクション X(X から A) ) の出力出金先出金先は A の公開鍵の SHA-256 を適用したハッシュ値それに RIPEMD-160 を適用したハッシュ値 (SHARIP) ( ) にて指定何番目の出力を使用するか ( インデックス ) 出金先を証明する署名等トランザクション A(A から B) ) の入力参照するトランザクション全体の当該トランザクション全体の SHA-256の SHA-256 のハッシュ関数を 2 度適用したハッシュ関数関数を 2 度適用したハッシュ値 (SHASHA)( をハッシュ値 (SHASHA) ( ) により指定 A の秘密鍵により暗号化したもの (ECDSA) ( ) および A の公開鍵そのもの A の出金先使用の正当性は A の秘密鍵による署名の検証により確認トランザクションには公開鍵のみが使用され公開鍵の所有者鍵の所有者の情報は含まれないための情報は含まれないため匿名性が担保されている! 10 5

6 ( 取引履歴 DB) : トランザクションを複数含むブロックの連鎖トランザクション Y トランザクション X トランザクション A 出力 A 出力 A トランザクション内の出力 - 入力の連鎖 A A B A 入力入力新規出力 ( 使用可能なビットコイン ) 11 トランザクション ( 取引情報 ) のデータ構造サイズフィールド説明 4バイトバージョンどのルールに従うかを指定 1~9バイト入力数トランザクション入力の数 ( 複数 ) 入力トランザクション入力 1~9バイト出力数トランザクション出力の数 ( 複数 ) 出力トランザクション出力 4 バイトトランザクションロックタイムに追加されうる最も早い時間を定義 ( 通常 0: 即時追加 ) 12 6

7 トランザクション入力サイズ 32バイトフィールドトランザクションハッシュ説明入金に使用する未使用出力 ( 出金 ) を含むトランザクションへのポインタ 4 バイト出力番号入金に使用する未使用出力 ( 出金 ) のインデックス番号 ( 何番目の出力か ) 1~9 バイト ( 可変長 ) 出金の使用条件を満たすスクリプトのサイズ出金の使用条件を満たすスクリプト ( 署名スクリプト :scriptsig) スクリプトの長さ ( バイト単位 ) 入金に使用する未使用出力 ( 出金 ) の使用条件を満たすスクリプト 4 バイトシーケンス終端記号 FFFFFFFF に設定未使用出力 : UTXO (unspent transaction output) 13 トランザクション出力サイズフィールド説明 8 バイト出金額ビットコインの値 (satoshi 単位 ) 1~9 バイト出金先を示すスクリプトのサイズスクリプトの長さ ( バイト単位 ) 可変長出金先を示すスクリプト (scriptpubkey) 出金を使うのに必要な条件を指定するスクリプト 14 7

8 A が X からの 10BTC の送金を利用し Bへ10BTC の送金した例バージョン入力数 01 入力 1 X から A へのトランザクション使用する出力を含むトランザクションのハッシュ出力番号スクリプトサイズ scriptsig 署名公開鍵シーケンス終端記号出力数 01 出金額 10 X の秘密鍵による署名 X の公開鍵バージョン入力数 01 入力 1 A から B へのトランザクション使用する出力を含むトランザクションのハッシュ出力番号スクリプトサイズ scriptsig 署名公開鍵シーケンス終端記号出力数 01 出金額 10 A の秘密鍵による署名 A の公開鍵出力 1 scriptpubkey ( 出金先 ) トランザクションロックタイム 0 A さんの公開鍵のハッシュ出力 1 scriptpubkey ( 出金先 ) トランザクションロックタイム 0 B さんの公開鍵のハッシュ 15 バージョン入力数 01 入力 1 1 全ての入力入力は空欄としてトランザクションを作成使用する出力を含むトランザクションのハッシュ出力番号バージョン入力数 01 入力 1 使用する出力を含むトランザクションのハッシュ出力番号スクリプトサイズ scriptpubkey 2 対象とする入力に対してのみ A さんの公開鍵のハッシュを仮置き A さんの公開鍵のハッシュシーケンス終端記号出力数 01 出力 1 出金額 10 scriptpubkey( 出金先 ) トランザクションロックタイム 0 B さんの公開鍵のハッシュシーケンス終端記号出力数 01 出力 1 出金額 10 scriptpubkey( 出金先 ) トランザクションロックタイム 0 B さんの公開鍵のハッシュ 16 8

9 2 対象とする入力に対してのみ A さんの公開鍵のハッシュを仮置きバージョン入力数 01 入力 1 使用する出力を含むトランザクションのハッシュ出力番号スクリプトサイズ scriptpubkey シーケンス終端記号出力数 01 出金額 10 A さんの公開鍵のハッシュハッシュ (SHASHA) 署名付与 (ECDSA) 3 仮置きのフィールドを署名および公開鍵へ置き換え ( 完了 ) バージョン入力数 01 入力 1 使用する出力を含むトランザクションのハッシュ出力番号スクリプトサイズ scriptsig 署名公開鍵シーケンス終端記号出力数 01 出金額 10 A さんの秘密鍵による署名 A の公開鍵出力 1 scriptpubkey( 出金先 ) B さんの公開鍵のハッシュ A さんの秘密鍵出力 1 scriptpubkey( 出金先 ) B さんの公開鍵のハッシュトランザクションロックタイム 0 トランザクションロックタイム 0 17 ブロックの連鎖ブロックヘッダ前ブロックのヘッダのハッシュ値トランザクションリストのハッシュ値ブロックヘッダ前ブロックのヘッダのハッシュ値トランザクションリストのハッシュ値 Nonce Nonce トランザクションリストトランザクショントランザクショントランザクションリストトランザクショントランザクションの構成前ブロックヘッダのハッシュ値 (SHASHA:SHA256 ( による 2 重ハッシュ値 ) 当該ブロックに含めるトランザクションの選定まだどのブロックにも入っていないトランザクションを集めるそれに自分自身の報酬トランザクション ( コインベースと呼びます ) を加えたものマイナーはそれぞれ自分で構成したブロックに対しマイニングブロックのハッシュ値が先頭に16 個 0が並ぶハッシュ値になるようなNonceを発見すること 18 9

10 マイニング ( ブロックを生成すること ) ブロックはトランザクションをまとめたものまだどのブロックにも入っていないトランザクションを集めてそれに自分自身の報酬トランザクション ( コインベースと呼ぶ ) を加えたものに任意の数値 (Nonce) を加えてそのハッシュを計算そのハッシュ値が正しいブロックとしての条件を満たす Nonce を発見すること前ブロックヘッダのハッシュ値含む取引情報 ( トランザクション ) のハッシュ値正しいブロックとなる条件を満たす乱数取引情報 ( トランザクション ) のリスト正しいブロックの条件とはブロックのハッシュ値が先頭に 16 個 0 が並ぶハッシュ値であることが! <SHASHA:SHA-256 による 2 重ハッシュ値 > 正しいブロックとなる条件を満たす乱数を誰よりも早く発見すること! 最初に発見した人に報酬が与えられる現在 25BTC ( レート :1BTC : 79,550 円 2016 年 6 月 18 日 ) トランザクションのリストの先頭にあるコインベース (coinbase) ( ) と呼ばれる特殊なトランザクションにより報酬が支払われる 19 ビットコインウォレットビットコインウォレットビットコインウォレットはビットコインの受取管理支払に使用ビットコインウォレットのアドレスは所有者の公開鍵をベースに作成 ( 匿名性 ) <SHARIP:SHA-256 RIPEMD-160 による 2 重ハッシュ値 > ビットコインウォレットの種類デスクトップウォレット (PC 上の財布 ) ウェブウォレット (Web 上の財布 ) モバイルウォレット ( スマートフォン上の財布 ) ペーパ - ウォレット ( 紙に印刷された財布 ) ハードウェアウォレット ( 専用財布端末 ) ビットコインウォレットのタイプ完全クライアント型の全てのデータをクライアントで管理 ( 数十 GB) SPV(Simplified Payment Verification) クライアント型クライアントでは各ブロックのヘッダしか管理しない ( 数十 MB) サーバクライアント型のブロックはサーバ秘密鍵はクライアントで管理 20 10

11 ビットコインウォレットビットコインウォレットが保有する情報機能データ楕円暗号の秘密鍵公開鍵取引履歴 DB( ) ソフト乱数発生ハッシュ計算 (SHA-256) 出力長 32 バイト (RIPEMD-160 ) 出力長 20 バイト 2 種類のハッシュ方法 SHASHA: データ =>SHA256=>SHA256=> 出力 32 バイト SHARIP: データ =>SHA256=>RIPEMD160=> 出力 20 バイト base58check エンコーディング ( ビットコインアドレス生成に利用 ) ( 公開鍵ハッシュとチェックサムを base58 エンコーディングしたもので base58 とはバイナリを 58 種に英数字で表現したもの ) 署名付与検証 (ECDSA) ノードとの通信 (P2P) 21 ビットコインの現状ビットコインの利用ビットコインの入手ビットコイン取引所で購入ビットコインの管理ビットコインウォレットで管理ビットコインによる取引取引所で購入売却ビットコインが使えるお店サービスで使用個人間の送金に使用その他ビットコインデビットカードによる使用寄付手段として利用 22 11

12 ビットコインの現状ビットコインの現状 (2017 年 5 月 ) ワレットユーザ数約 1350 万 ( 日本は数十万程度 ) のサイズ約 115GB ブロックサイズ平均 1MB 1 ブロックあたり 1000~2000 トランザクション 1BTC の相場約 1,600USD( 主要取引所の平均 ) 約 196,000 円 (bitflyer 取引所 ) 国内でビットコインが使える店舗 2016 年末時点で約 4200 店ビッグカメラがこの 4 月より試験導入開始楽天もビットコイン導入を検討中 23 終 24 12

自己紹介 1970 年東芝入社社内計算機利用環境企画構築活用指導支援情報セキュリティ研究開発企画推進事業支援 2007 年 ( 株 )IT 企画設立事業支援活動 ( 顧問相談役 ) 2 社 ( 日米 ) 大学教育活動 ( 情報セキュリティ ) 九大慶応研究開発活動 ( 研究員 ) 中

自己紹介 1970 年東芝入社社内計算機利用環境企画構築活用指導支援情報セキュリティ研究開発企画推進事業支援 2007 年 ( 株 )IT 企画設立事業支援活動 ( 顧問相談役 ) 2 社 ( 日米 ) 大学教育活動 ( 情報セキュリティ ) 九大慶応研究開発活動 ( 研究員 ) 中仮想通貨およびブロックチェーン技術現状と課題 2018 年 11 月 29 日 ( 木 ) 14 時 ~15 時 ( 株 )IT 企画才所敏明 toshiaki.saisho@advanced-it.co.jp http://www.advanced-it.co.jp https://www.facebook.com/toshiaki.saisho 1 本日のお話 1. 仮想通貨とは (10 分 )