ブロックチェーンに精通した方向けUTXOモデル解説
ビットコインのUTXOモデルは、従来の口座ベースのモデルとは異なり、未使用のトランザクションアウトプット(UTXO)の集合として各ユーザーの残高を追跡します。
UTXOモデルの仕組み:
UTXOは、トランザクションの中で消費されずに残ったBTCを表します。
各UTXOは、固有の識別子(トランザクションハッシュ+UTXOインデックス)を持ち、特定の金額と、それをアンロックするための条件(locking script)が関連付けられています。
トランザクションは、1つ以上のUTXOを入力として消費し、1つ以上の新しいUTXOを出力として生成します。
入力UTXOのlocking scriptを満たす署名を提供することで、ユーザーはUTXOの所有権を証明し、新しいUTXOを作成できます。
ユーザーの残高は、所有する未使用のUTXOの合計値として計算されます。
UTXOは分割と結合が可能であるため、柔軟な取引が可能です。
UTXOモデルの利点:
高い透明性と追跡可能性: ブロックチェーン上の全てのUTXOは公開されており、誰でもその履歴を追跡できます。
安全性と二重支出の防止: UTXOは一度消費されると無効となり、同じUTXOを二度と使用することはできません。
並列処理の促進: トランザクションは互いに独立しており、異なるUTXOセットを使用するため、並列処理が可能となり、スケーラビリティの向上に繋がります。
技術的な詳細:
スクリプト言語: ビットコインは、UTXOのロックとアンロックの条件を定義するための、単純ながらも強力なスクリプト言語を使用します。
Merkle Tree: 各ブロック内のUTXOセットは、Merkle Treeと呼ばれるデータ構造にまとめられます。これにより、効率的なUTXOの検証とデータ整合性の確保が可能となります。
SPV(Simplified Payment Verification): ライトクライアントは、Merkle Proofを利用して、特定のUTXOがブロックチェーン上に存在することを効率的に検証できます。
課題:
プライバシー: 全てのトランザクションが公開されているため、プライバシーの保護が課題となります。
スケーラビリティ: UTXOセットのサイズは時間の経過とともに増加するため、ストレージと処理能力の観点からスケーラビリティが課題となります。
今後の展望:
Confidential Transactions: トランザクションの詳細を隠蔽することでプライバシーを向上させる技術です。
Lightning Network: オフチェーンで高速かつ低コストな取引を可能にするセカンドレイヤーソリューションです。
UTXOモデルは、ビットコインの基盤となる革新的な技術であり、分散型で安全なデジタル通貨システムを実現する上で重要な役割を果たしています。
口座モデル vs UTXOモデル:例えでスッキリ理解!
舞台は、遊園地!
【口座モデル】は、昔ながらのゲーセン風
入場時に、 ゲームセンター専用カード を作ります。
このカードにお金をチャージして、ゲーム機で遊びます。
カードの残高は、ゲームセンターのデータベースで管理されています。
【UTXOモデル】は、最新のデジタルアトラクション風
入場時に、 100円玉の形をした専用トークン を購入します。
このトークンは、100円 、500円 、1000円 などの種類があります。
アトラクションに乗るには、必要な金額分のトークンを投入します。
お釣りは、新しいトークンで出てきます。
誰がどのトークンを持っているかは、遊園地のシステムで管理されています。
【口座モデル】はシンプルですが、セキュリティリスクや透明性の低さが課題です。
【UTXOモデル】は少し複雑ですが、セキュリティと透明性に優れています。
ビットコインは、UTXOモデルを採用することで、安全で信頼性の高いデジタル通貨システムを実現しています。
ビットコインのUTXOモデルを、例え話で超わかりやすく解説します!
舞台は、 チョコレート工場
あなたは、この工場で使える専用の チョココイン で支払いをします。
ただし、普通の通貨と違う点がいくつかあります。
1. チョココインは 板チョコ の形をしています。
1000円札のように金額が印字されているのではなく、板チョコ そのものが通貨です。
板チョコ には、それぞれ異なる金額が設定されています。 (例: 0.1BTC 、0.5BTC 、1BTC など)
2. 支払いの度に、板チョコ を割って使います。
例えば、3BTC のチョコ と、2BTC のチョコ を使って、4BTC分の商品を買いたいとします。
この時、5BTC のチョコ を 工場に送り、お釣りとして1BTC を受け取ります。
重要なのは、5BTC と1BTC は、それぞれ別の新しい板チョコ として発行される 点です。
割って小さくなったチョコ は、もう使えません。
3. 工場 は、誰がどのチョコ を持っているか、全て記録しています。
あなたが持っているチョコ は、 工場 の巨大な帳簿に記録されています。
この記録は、誰でも確認することができます。
これが、UTXOモデルです!
UTXO とは、"Unspent Transaction Output" (未使用の取引アウトプット) の略で、 まだ誰にも使われていない板チョコ を指します。
あなたの財布の中には、いくつかのUTXO (板チョコ ) が入っています。
支払いをするときには、必要な金額分のUTXO (板チョコ ) を 工場に送り、新しいUTXO (板チョコ ) として受け取ります。
UTXOモデルのメリット
工場 は、常に全てのチョコ の所在を把握しているので、二重払いを防ぐことができます。
支払いの度に新しいチョコ が発行されるので、偽造が困難です。
ちょっと難しい話
実際には、チョコ ではなく、データとしてやり取りされます。
工場 は、世界中のコンピュータで管理されています。
これで、UTXOモデルが理解できたのではないでしょうか?
CAT20
参考文献
https://x.com/unisat_wallet/status/1833888874214690994?s=46&t=riCt7BBm4JF66EPGIMuRuw
https://x.com/crypto_biubiu/status/1833730647904694372?s=46&t=riCt7BBm4JF66EPGIMuRuw
https://x.com/thecryptolif7/status/1833598555485000045?s=46&t=riCt7BBm4JF66EPGIMuRuw
https://x.com/billyrestey/status/1833922177944682534?s=46&t=riCt7BBm4JF66EPGIMuRuw
https://x.com/road_to_neet/status/1834201792927990180?s=46&t=riCt7BBm4JF66EPGIMuRuw
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