Computer Science

「Scrooge Coin の取引形態」の続きです.

まず, Scrooge Coin 取引のデータ構造について説明します.

全ての取引は, 複数の入出力から構成されます.
取引の出力は, 金額とそれが支払われる受信者のアドレス (公開鍵) で構成されます.
取引の入力は, 対応する出力を含む前の取引のハッシュ値, その取引におけるこの出力のインデックス (0から始まる整数),
およびコインの所有者の電子署名で構成されます.

入力が有効であるためには, それに含まれる署名が本取引に対する有効な署名でなければなりません.
コインの所有者が自分のコインを消費することに同意していなければ, 取引は無効となります.

図1 Scrooge Coin 取引のデータ構造

ここで, 取引1は, CreateCoins 取引であり, 新規コインを作成するものであるため, 入力を持ちません.
そして, 最初の所有者にコインを出力します.
また, これは新規コインを作成する取引のため, 署名は不要です.
取引2および3は, PayCoins 取引であり, 入出力から構成されています.

次に, Scrooge Coin 取引が有効であるためには, どの様なことを確認すれば良いか見てみましょう.
以下5つの条件が満たされれば, PayCoins 取引は有効であると宣言されます:

1. 取引が要求する全ての出力は, 現在の UTXO プールにある,
2. 取引の各入力の署名は有効である,
3. 取引によって複数回要求された UTXO はない,
4. 取引のすべての出力金額は非負である,
5. 取引の入力金額合計は, 出力金額合計以上であり, それ以外は偽である.

ここで, UTXO (Unspent Transaction Output) とはブロックチェーンに記録された未消費コインを意味し,
その集まりを UTXO プールと呼びます.
つまり一連の取引の流れにおいて, 取引の出力 (Transaction Output) は,
誰も消費していない (Unspent) コインと捉えることができます.
そして, その出力は次の受信者にとっては入力となります.
その取引が入力として消費されると, UTXO プールから削除されます.

有効な取引を Scrooge がブロックに追加してブロックチェーンに連結することで,
この取引が行われたことを誰でも知ることができるようになります.

「Scrooge Coin 取引の実装」に続きます.

「単純な仮想通貨 Scrooge Coin のブロックチェーン」の続きになります.

ここでは, Scrooge Coin の取引形態について説明します.
Scrooge Coin には2種類の取引があります.

1. CreateCoins 取引
この取引では, 1度の取引で複数のコインを作成することができます.
全てのコインには, シリアル番号, 金額, 受信者 (最初の所有者の公開鍵) の情報があります.
つまり, この取引形態では, 複数の新規コインを作成し, それを最初の所有者に与えることができます^*1.

*1 CreateCoins 取引は, Bitcoin で言うところの Coinbase 取引に似ています.

各コインのシリアル番号は, 例えば coinID12(0) で表し, 取引12で作成された1番目のコインを意味します.
Scrooge Coin の定義により, CreateCoins 取引は, Scrooge が署名する限り, 常に有効です.

図1 CreateCoins 取引

2. PayCoins 取引
この取引では, 幾つかのコインを消費して破棄し, 同じ金額の新規コインを作ります.
そのコインは別の人 (公開鍵) のものになる可能性もあります.

各新規コインには, CreateCoins 取引と同様にシリアル番号, 金額, 受信者の情報があります.

さらにこの取引では, コインを支払う全員が署名しなければならず,
コインの消費を許可するために, 消費されるコインの所有者の全ての署名が必要となります.

図2 PayCoins 取引

ここで, PayCoins 取引で見たように, Scrooge Coin 自体は不変であることに注意しましょう.
つまり分割や結合されることはなく, 各コインは1取引の中で1度だけ作成され, 将来の別の取引で消費されます.

しかし, PayCoins 取引を使えば, コインの分割や結合ができるのと同じ効果が得られます.
例えば, 自分が所有している2コインを結合するためには,
その2コインを消費すると共に消費合計金額と同じ新規コインを1つ作るような取引を作成します.
この場合, その新規コインの受信者を自分自身に指定すれば良いことになります.

「Scrooge Coin 取引の有効性確認」に続きます.

Scrooge Coin の説明に入る前に, まず Scrooge について説明しましょう.
Scrooge (スクルージ) とは, 辞書を引くと「けちん坊」や「守銭奴」という和訳が出てきます.

語源は, 英国の文豪 Charles Dickens (チャールズ・ディケンズ) が1843年のクリスマスに発表した小説
『A Christmas Carol (クリスマス・キャロル)』の主人公 Ebenezer Scrooge (エベネーザ・スクルージ) です.
小説に登場する Scrooge は, ロンドンの下町近くでスクルージ & マーレイ商会を営んでいる初老の商人で,
冷酷無慈悲, 強欲, エゴイスト, 守銭奴な人物として描かれています.

Scrooge Coin のアイデアは, 名前のもとである Scrooge が中央機関となって,
全ての取引の履歴を記録するブロックチェーンを公開し,それに電子署名することです.

ここで, ブロックチェーンの一連のブロックには, それぞれ1つの取引を格納しているとし^*1,
各ブロックは, 取引の一意のID, 取引の内容, 前のブロックを指すハッシュポインタから構成されています.
尚, ハッシュポインタとは, データの格納場所を指し示すもので, そのデータのハッシュ値が付随しています.

そして Scrooge は, 最新のブロックを指すハッシュポインタに署名し^*2, ブロックチェーンと共に公開します.

*1 実際には, 最適化のために, Bitcoin のように同じブロックに複数の取引を格納します.
*2 このハッシュポインタは, 一連のブロック全体に含まれる全てのデータを1つに纏めています.

図1 Scrooge Coin のブロックチェーン

Scrooge Coin では, 取引を記録するブロックに Scrooge の有効な署名があることを, 彼の公開鍵を使って誰もが検証できます.
さらにブロックチェーンをずっと遡って, 全ての取引履歴を閲覧することも可能です.

もし誰かが使用済 Coin を2重支払しようと企む取引を作成すれば,
Scrooge がそれを検出しブロックチェーンに記録することを拒否するでしょう.

「Scrooge Coin の取引形態」に続きます.