ビットコインマイニングについて議論するとき、「ブロック」という用語がよく会話に登場します。今日の記事では、ビットコインブロックとは実際には何なのかを説明します。
ブロックとは何ですか?
ブロックは、トランザクション データ ファイルが永続的に保存される場所です。ブロックは時間の経過とともに線形構造で構築され、これがブロックチェーンとして知られるようになります。
新しいトランザクションは継続的に新しいブロックに統合され、チェーンの最後に配置されます。ブロックチェーンに追加されるブロックが増えるほど、古いブロックを変更または削除することが難しくなり、ビットコイントランザクションが不可逆的かつ不変になります。通常、ビットコイン ブロックには平均して 500 を超えるトランザクションが含まれます。一例として、Bitcoin Cash (ビットコインのハード フォーク) のブロック サイズは最大 8 MB で、1 秒あたりにより多くのトランザクションを処理できます。
各ブロックは、最近のトランザクションの記録、前のブロックの説明、各ブロックに固有の複雑なアルゴリズムの解決策で構成されています。正しい解決策がなければ、新しいブロックをネットワークに追加することはできません。 「マイニング」という行為には、現在のブロックを解決する答えを見つけることが含まれます。
数学パズルは難易度が高いですが、正しい解決策が特定されれば、ネットワークの残りの部分がその解決策の妥当性を簡単に確認できます。各ブロックに対して有効と考えられる解決策は他にもありますが、ブロックをチェーンに追加する前に、そのうちの 1 つだけを見つける必要があります。
各ブロックを解くと新しく発行されたビットコインの報酬が与えられるため、各ブロックはどのビットコインアドレスまたはスクリプトが報酬を受け取るべきかを記録しました。このレコードは、生成トランザクションまたは通貨ベースのトランザクションと呼ばれます。常にブロック内に現れる最初のトランザクションになります。ビットコインは当初、ブロック完了ごとに 50 枚生成され、その後も 210,000 ブロックごとに (約 4 年間) 生成され続けます。これは、ブロック 210,000 でブロック作成レートが 25 BTC に低下し、ブロック 420,000 で 12.5 BTC が生成され、ブロック 6,930,000 の完了時には 0 SATOSHI になることを意味します。
ビットコイントランザクションはネットワークに送信され、ブロックを解決したい送信者のすべてのピアがトランザクションレコードを収集し、解決しようとしているブロックに追加します。採掘者は、求心性取引手数料のために、自分のブロックに取引を行うよう動機付けられます。
ブロックの難易度はネットワークによって自動的に調整されるため、平均して 1 時間ごとに 6 ブロックの目標が解決されます。 2016 年の各ブロック (約 2 週間で解決) について、すべてのビットコイン クライアントは生成された数値を比較し、変化したパーセンテージに従って目標を調整します。ネットワークによってコンセンサスが得られ、ハード ブロックが自動的に上げられるか下げられます。
同じブロックに対して 2 つの異なる有効なソリューションが同時に見つかった場合、ネットワークは「長い」ブロックチェーンを有効なものとして受け入れます。 「長さ」は、ブロック数が最も多いチェーンではなく、組み合わせた難易度が最も高いチェーンを表します。これは、チェーンが分岐して複数の低難易度ブロックが生成されることを避けるために行われます。
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ブロック構造
ブロックはヘッダーとトランザクションの長い配列で構成されます。
ブロックヘッダー
ヘッダーはブロックのメタデータで構成されます。ヘッダーには 3 種類のメタデータがあります。
ザ 前のブロックのハッシュ。ブロックチェーンでは、新しいブロックのハッシュを生成するには前のブロックのハッシュが必要であるため、各ブロックは前のブロックから継承します。したがって、すべてのブロック N はブロック N-1 のハッシュを受け取ります。
マイニングコンテスト 。ブロックをブロックチェーンに追加するには、有効なハッシュを指定する必要があります。これはタイムスタンプと難易度で構成されます。
あ マークルの木の根。このデータ構造は、すべてのトランザクションを 1 つのブロックに要約します。
ブロック識別子
ブロックを識別するには、デジタル署名とみなされるハッシュが必要です。これは、SHA256 アルゴリズムの実装を使用してブロック ヘッダーを 2 回ハッシュすることによって生成されます。
上で述べたように、各ブロックは前のブロックのハッシュを使用して独自のハッシュを作成します。ブロック ハッシュは一意の識別子を表します。これは、同じハッシュを持つ 2 つのブロックがないことを意味します。
特定のブロックを識別するもう 1 つの方法は、ブロックの高さによってです。これは、ブロックチェーン内のブロックの位置を表します。ハッシュとは異なり、ブロックの高さは一意ではありません。ブロックチェーンにフォークがある場合、より多くのブロックが同じ位置をめぐって競合する可能性があります。
マークルの木
マークル ツリーまたはバイナリ ハッシュ ツリーは、ブロック内のすべてのトランザクションが記録される構造です。
マークル ツリーは、ルートまたはマークル ルートと呼ばれる 1 つのハッシュだけが残るまで、ノードのペア (この場合はトランザクション) を再帰的にハッシュする関数で構成されます。ビットコインの世界では、ハッシュ化に使用される暗号化ハッシュ アルゴリズムは SHA256 であり、これは毎回 2 回適用されます。
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結論
私たちの記事がビットコインブロックに関するあなたの質問のいくつかに答えたことを願っています。明らかに、このシステムについてはまだ説明すべきことがたくさんありますが、マイニング プロセスで何が起こっているのか、そしてそれがブロックチェーン構造内で実際に表すブロックについて、より広範なアイデアが得られました。