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暗号通貨において、未使用トランザクション出力（UTXO）は、デジタル通貨モデルのサブセットにおける特徴的な要素です。UTXOは、送信者によって承認され、受信者が使用できる一定量の暗号通貨を表します。トランザクションプロセスにおけるUTXOの利用は、多くの暗号通貨の重要な特徴ですが、主にUTXOモデルを実装している暗号通貨を特徴づけます。[1]
UTXOは公開鍵暗号方式を使用して所有権の確認と譲渡を行います。具体的には、受信者の公開鍵がUTXOにフォーマットされるため、UTXOを使用できるのは、対応する秘密鍵の所有権を証明できるアカウントのみとなります。UTXOを使用するには、公開鍵に関連付けられた有効なデジタル署名が含まれている必要があります。[2]
UTXOは、コインがマイニング、ステーキング、または暗号通貨プロトコルによって決定された他の手順で鋳造されたかどうかに関係なく、コインの発祥にまで遡る一連のデジタル署名として表される所有権のチェーンを構成します。[2]
UTXOモデルを採用している暗号通貨の代表的な例としては、ビットコインやカルダノが挙げられます。カルダノはEUTXOと呼ばれるUTXOモデルの拡張バージョンを採用しています。[3]
起源
UTXOモデルの概念的枠組みは、ハル・フィニーの再利用可能なプルーフ・オブ・ワーク提案[4]にまで遡ることができます。この提案自体は、アダム・バックの1997年のハッシュキャッシュ提案に基づいています。[5] 2009年にリリースされたビットコインは、UTXOモデルを実際に広く実装した最初のものでした。[1]
比較: UTXO モデルとアカウント モデル
UTXOモデルを利用する暗号通貨は、アカウントモデルを使用する暗号通貨とは機能が異なります。UTXOモデルでは、未使用トランザクション出力（UTXO）と呼ばれる暗号通貨の個々の単位が、物理的な現金の交換と同様にユーザー間で転送されます。[6]このモデルは、ブロックチェーンネットワーク内でのトランザクションと所有権の記録と検証方法に影響を与えます。
UTXO モデルでは、各通貨単位は個別のオブジェクトとして扱われます。UTXO の履歴は、転送されたブロック内にのみ記録されます。アカウントの合計残高を確認するには、各ブロックをスキャンして、そのアカウントにリンクされている最新の UTXO を見つける必要があります。ブロックチェーン ネットワーク内のすべてのノードはブロック履歴に同意する必要がありますが、アカウントの残高に関連するブロックはそのアカウントに固有のものです。
対照的に、アカウント モデルでは、ネットワークに追加されたブロックごとに、各アカウントとそれに対応する残高の記録が保存されます。この設定により、履歴ブロックをスキャンする必要なく、より迅速な残高検証が可能になりますが、各ブロックの生のサイズは大きくなります (ただし、データ圧縮技術を使用してこれを緩和できます)。これらの相違点にかかわらず、どちらのモデルでも、コインの出所を完全に認証するには、過去のブロックの検査が必要です。
UTXO モデルでは、各オブジェクトは不変です。つまり、トランザクションが発生したときにアカウント残高が変更されるのと同じように、コインの単位を「編集」することはできません。むしろ、残高はコインが最初に鋳造されたときまでさかのぼるトランザクション履歴から計算されます。このシンプルさにより、UTXO は想定どおりの形で存在するか存在しないかのどちらかになるため、セキュリティが強化されます。対照的に、アカウント モデルでは、トランザクション中にアカウントの状態を慎重に検証する必要があり、正しく実行されないと見落としにつながる可能性があります。
UTXO モデルは、その固有の特性により、サイドチェーンやLightning Networkなどのオフチェーン プロトコルにも適しています。逆に、アカウント モデルはトランザクションの「状態」を保存するタスクを簡素化しますが、この容易さが必ずしも優位性を意味するわけではありません。たとえば、Extended UTXO (EUTXO) モデルは、より明確でクリーンな状態遷移を導入し、予期しない結果の可能性を減らします。EUTXO モデルは扱いが複雑になる場合がありますが、セキュリティとわかりやすさが向上します。
UTXOセット
ブロックチェーンに存在するUTXOの集合はセットを構成します。ネットワーク内の各トランザクションは、このセットからいくつかの要素（使用されるもの）を削除し、新しい要素（作成されるもの）を追加します。このUTXOセットは、特定の暗号通貨システム内にある特定の時点のすべてのコインを効果的に表します。[7]
より広い意味では、出力はUTXOのスーパーセットであり、UTXOは出力のサブセットになります。この関係と、ビットコインのシステム内でのUTXOの寿命などのUTXOのダイナミクスは研究対象となっています。[8]
有効なブロックチェーン取引では、未使用の出力（UTXO）のみが後続の取引の資金として許可されます。この要件は、二重支出や詐欺を防ぐために重要です。したがって、取引の入力はUTXOセットから削除され、出力はセットに追加される新しいUTXOを作成します。暗号通貨ウォレットを持つ人などの秘密鍵の所有者は、これらのUTXOを将来の取引に利用できます。[1]
拡張 UTXO (EUTXO) モデル
拡張UTXO（EUTXO）モデルは、従来の未使用トランザクション出力（UTXO）モデルの高度な反復です。基本的なUTXOモデルを拡張し、セキュリティ、予測可能性、並列化の可能性というモデル固有の利点を維持しながら、柔軟性と実用性を高める拡張機能を組み込んでいます。[9]
EUTXO モデルでは、UTXO はスマート コントラクトの形で任意のデータやロジックにリンクできます。これにより、UTXO はトランザクションの並列処理や UTXO モデルに固有の予測可能なリソース消費と互換性を保ちながら状態を保持できます。その結果、基本的な UTXO モデルで実現可能なものと比較して、より表現力豊かで複雑なコントラクトが実現され、コントラクト機能の面で UTXO とアカウント モデル間のギャップが埋められます。
EUTXO モデルの各 UTXO は、UTXO が消費され、新しい UTXO が作成されるにつれて変化する可能性のあるデータ値に関連付けられており、これにより、契約はトランザクション間で状態を維持できます。この強化されたデータ構造により、EUTXO モデルは、標準 UTXO モデルの不変性と監査可能性を維持しながら、スマート コントラクトの開発を容易にする拡張された機能を提供します。
EUTXOモデルは、Cardanoブロックチェーンなどの暗号通貨で、より複雑な金融取引や自動化されたスクリプトを容易にするために使用されています。これは、Cardanoのスマートコントラクト開発プラットフォームであるPlutusの基盤として機能し、高度なセキュリティと予測可能性を維持しながら、複雑でステートフルなコントラクトを処理することを可能にします。[9]
EUTXO モデルは、複雑さが増しているにもかかわらず、UTXO モデルの重要な利点を維持しています。予測可能なリソース消費、契約実行にとって貴重な特性が維持され、ブロックチェーンのスケーラビリティにとって重要な機能であるトランザクション処理の高度な並列処理がサポートされます。
参照
参考文献
- ^ abc Antonopoulos, Andreas M. (2017). Mastering Bitcoin: Unlocking Digital Cryptocurrencies. O'Reilly Media, Inc.
- ^ ab デルガド＝セグラ、セルジ;ペレス・ソラ、クリスティーナ。ナバロ・アリバス、ギレルモ。エレーラ＝ジョアンコマルティ、ジョルディ（2019）。 「ビットコインUTXOセットの分析」。金融暗号化とデータセキュリティ。コンピューターサイエンスの講義ノート。 Vol. 10958.スプリンガー。 78–91ページ。土井：10.1007/978-3-662-58820-8_6。ISBN 978-3-662-58819-2。
{{cite book}}:|journal=無視されました (ヘルプ) - ^ Chakravarty, Manuel MT; Chapman, James; MacKenzie, Kenneth; Melkonian, Orestis; Peyton Jones, Michael; Wadler, Philip (2020). 「拡張UTXOモデル」。金融暗号とデータセキュリティ。コンピュータサイエンスの講義ノート。Vol. 12063。Springer。pp. 525–539。doi :10.1007 / 978-3-030-54455-3_37。ISBN 978-3-030-54454-6。
{{cite book}}:|journal=無視されました (ヘルプ) - ^ 「再利用可能な作業証明」nakamotoinstitute.org 2004年8月16日。
- ^ 「Hashcash - サービス拒否攻撃への対抗手段」hashcash.org 1997 年 3 月 28 日。
- ^ 「未使用トランザクション出力（UTXO）」。river.com/learn/。2020年12月15日。
- ^ 「UTXO セット」。river.com/learn /。2020 年 12 月 15 日。
- ^ 「Bitcoin UTXO 寿命予測」(PDF) . cs229.stanford.edu . 2015 年 12 月 11 日。
- ^ ab Chakravarty, Manuel MT; Chapman, James; MacKenzie, Kenneth; Melkonian, Orestis; Peyton Jones, Michael; Wadler, Philip (2020). 「拡張 UTXO モデル」。 Bernhard, Matthew; Bracciali, Andrea; Camp, L. Jean; Matsuo, Shin'ichiro; Maurushat, Alana; Rønne, Peter B.; Sala, Massimiliano (eds.) 著。金融暗号とデータセキュリティ。 コンピュータサイエンスの講義ノート。 Cham: Springer International Publishing。 pp. 525–539。doi :10.1007/978-3-030-54455-3_37。ISBN 978-3-030-54455-3。