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ブロック内のデータとナンス

ブロックチェーンに含まれるデータとブロック承認までの流れについて簡単にまとめたいと思います。

ブロックチェーンという言葉だけが先行して有名になり、その中身やどのようにしてブロックが生成されているかまでは知らない方が多いのではないでしょうか。

 

ブロックチェーンに含まれるデータ

まずはじめにマイナーが承認するブロックにはどのような情報が含まれているのでしょうか。

下図をご覧ください。

ブロックの中身は大きくヘッダーとボディーにわけることができます。ヘッダー部分には「前ブロックデータのハッシュ値」と「ナンス」が含まれ、ボディー部分には「取引情報」が含まれています。

ヘッダー部分に含まれる「前ブロックデータのハッシュ値」がチェーンの役割をしており、このハッシュ値が次のブロックのハッシュ値を求めるために使用されます。その際のハッシュ値が1文字でも異なれば全く違うハッシュ値が生成されるため、改竄は困難であり改竄する場合は過去のハッシュ値から全て書き換える必要があります。

ビットコイン におけるハッシュ関数について

 

ナンスとは

ヘッダー部分に含まれる「ナンス」とは、number used onceの略でブロックのデータをハッシュ関数に通したときに、先頭に0がたくさん並ぶような非常に小さい32ビットのハッシュ値が生成されるように調整するための値のことを言います。

fig_hashes

このナンスを見つけるために、マイナーがハードウェアと電力を用いて計算をする作業をマイニングと言います。ビットコインは10分に1度ブロックが生成されますが、この時間はナンスによって調整され、この調整を難易度調整(Difficulty)と言います。Difficultyは2016ブロック(20160分)毎におこなわれマイナーが増えハッシュレートと呼ばれる計算資源が多く集まるとDifficultyが上昇します。逆にハッシュレートが下がるとDifficultyは下降します。

Difficultyはこちらから確認できます。
https://fork.lol/pow/difficulty

実は、ナンスというのはブロックのヘッダーのみに存在するのではなく、ブロックの最初のトランザクションである「coinbaseトランザクション」という特別なトランザクションにエクストラナンス(extra nonce)として存在しています。

extra nonceの役割は非常に重要で急激なDifficultyの上昇の際にマイニングを可能にします。ヘッダーに含まれるナンスは4byteなので4,294,967,296回(約4億回)の計算が可能です。Difficultyが上昇すると約4億回では計算回数が足りません。

するとマイニングが完了しないという自体に陥るため、extra nonceをcoinbaseトランザクションに含めているのです。

こうして新たなブロックが承認・生成されます。

 

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などなど…
今後も学習項目は増えていきます。

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