【ビットコイン】１ブロックに含まれる情報について調べてみた【マークル木】

ビットコインなどの仮想通貨では、トランザクション（取引）の束を「ブロック」という単位で扱い、「ブロック」をつなげたものを「ブロックチェーン」と呼び、１つの公開台帳として管理しています。

今回は、ビットコインにおいて、１つの「ブロック」の中にどのような情報が入っていて、また、どのように「ブロック」が管理されているかを調べてみました。

ビットコインのブロックチェーンにおいて、各ブロックには、以下の３つの情報が含まれています。

• １つ前のブロックヘッダーのハッシュ値（Hash Value）
• トランザクションデータ（マークル木）
• ナンス（Nonce）

１つ前のブロックヘッダーのハッシュ値

サトシ・ナカモトの論文によると、ビットコインの１ブロックは以下のような構造になっています。

参照：Bitcoin 論文

ブロック（Block）の中にブロックヘッダー（Block Header）という部分があると思います。このブロックヘッダー部分には、

• Prev Hash（１つ前のブロックヘッダーのハッシュ値）
• Nonce（ナンス）
• Root Hash（マークル木のルート）

の３つの値が入っています。

注意する点は、ブロックヘッダーにはマークル木（複数のトランザクションの束）のルートのハッシュ値のみが含まれていることです（マークル木全体は含まれていない）。

そして、Prev Hash（１つ前のブロックヘッダーのハッシュ値）は、ブロック全体ではなく、ブロックヘッダーのハッシュ値になります。

トランザクションデータ（マークル木）

次は、トランザクションデータを管理しているマークル木について説明します。

マークル木（Merkle tree）とは、ハッシュ木とも呼ばれ、「ハッシュ値を用いて、大きなデータの要約結果を格納する木構造」のことです。

英語版ウィキペディアのDavidgothbergさん – en.wikipedia からコモンズに AzertyFab が CommonsHelper を用いて移動されました。, パブリック・ドメイン, リンクによる

各データ（Data block）を、ハッシュ値（Hash）の変換し、それぞれのペアでハッシュ値を足し合わせて新たなハッシュ値（Hash0, Hash1）に置き換えることによって要約していきます。

繰り返し要約を行っていくことにより、最終的に１つのハッシュ値（Top hash）を得ることができます。

ビットコインの場合、各データ（Data block）が１つのトランザクション（取引）となり、最終的に得られるハッシュ値（Top hash）がブロックヘッダーに含まれる Root Hash（マークル木のルート）に相当します。

ナンス（Nonce）

ビットコインでは、トランザクション（取引）の承認は各ブロック単位で行われます。

承認の仕組みとして「プルーフ・オブ・ワーク（Proof of Work）」という、労働（CPUの計算）により発言権を与えられることになっています。

ナンスとは、PoW（労働） の成果の結果を証明するための値となります。