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ビットコインは、ピアツーピアネットワークとコンセンサスイニシアチブ、オープンソースを使用し、ブロックチェーンを基盤技術として使用した分散化に基づく暗号通貨であり、ブロックチェーン技術を適用する最も初期のシステムです。 ビットコインは、当局の信用に基づくのではなく、暗号化の原則に基づく電子決済システムであり、合意された取引の両当事者が第三者機関の関与なしに直接支払いを行うことができます。 ビットコインの主な概念には、トランザクション、タイムスタンプサーバー、プルーフオブワーク、ネットワーキング、インセンティブなどが含まれます。 トランザクションは、ビットコインシステムの最も重要な部分です。 ビットコインの他のすべては、トランザクションを作成し、ネットワーク全体に伝播し、検証し、最終的にグローバルトランザクション台帳(ブロックチェーン)に追加できるようにすることです。 ビットコイン取引の本質はデータ構造であり、これらのデータ構造はビットコイン取引参加者の価値移転のエンコードです。 ビットコインブロックチェーンは、すべてのビットコイン取引がビットコインブロックチェーン上の公開記録であるグローバルな複式簿記台帳です。 ビットコインは電子コインをデジタル署名のチェーンとして定義し、コインの転送は、所有者が前のトランザクションと次の所有者の公開鍵に署名し、コインの最後にそれら2つの署名を配置することによって実現されます。 受信者は、署名を検証することでチェーンの所有権を確認できます。 ビットコインは非対称暗号化技術を使用しており、公開鍵はユーザーのアカウント番号であり、ユーザーがビットコインを消費したい場合、ユーザーは秘密鍵で署名する必要があり、システムはアカウント番号、つまり公開鍵を使用して署名が正しいかどうかを確認し、過去のトランザクションからのユーザーのアカウント番号に従って現在のアカウントの実際の金額を計算し、ユーザーの資金がアカウントの実際の金額内にあることを確認するために、各トランザクションレコードは秘密鍵で署名する必要があり、システムは公開鍵を使用して署名が正しいかどうかを確認し、検証が正しいかどうかを確認します。 次に、挿入されたレコードの送金金額が正しいことを確認し、検証方法は、公開鍵のすべての以前のトランザクションレコードを計算してアカウントの現在の金額に到達し、この金額を超えない場合は正当です。 P2Pネットワーク構造と台帳のチェーン構造の下での結果一貫性の原則と組み合わせると、攻撃者は別の台帳ブランチを作成するために現在のクラスターよりも多くの計算能力を必要とし、攻撃者は自分のアカウントしか変更できないため、この攻撃のリターンは非常に低く、ビットコインの場合、強力な計算能力がビットコインをより堅牢にします。 ビットコインは、ノードが複雑だが単純なSHA256数学問題を解くことを可能にするために、計算能力競争のためのプルーフ・オブ・ワークメカニズムを使用しており、問題を最も早く解いたノードには、ブロック会計権とブロックによって生成されたビットコインが与えられます。 この問題は、ブロックヘッダー内の各メタデータの二重SHA256値が目標値以下になるように、現在の難易度値に従ってブルートフォース検索を通じて適切なnonceを見つけることと理解できます。 ビットコインは、平均ブロック生成時間が10分であることを保証するために、難易度値を自動的に調整します。 難易度の値が高いほど、ブロックヘッダーハッシュの先頭のゼロが多くなり、適切な乱数を見つけて新しいブロックをマイニングするのが難しくなります。 ビットコインは、インターネットベースのピアツーピア(P2P)ネットワークアーキテクチャを使用しており、ネットワーク内のすべてのノードが等しく、中央集権的なサービスや階層はなく、フラットなトポロジで相互に接続されています。 新しいブロックが生成されると、ブロックを生成したノードがブロックデータをネットワークにブロードキャストし、他のノードがそれを検証します。 ビットコインのブロックデータの伝播は、主に次の手順で構成されています。 (1) ネットワーク内のすべてのノードに新しいトランザクションをブロードキャストします。 (2) 各ノードは新しいトランザクションを収集し、それらをブロックにパッケージ化します。 (3) 各ノードは、そのブロックの難しいプルーフ・オブ・ワークを見つけることにコミットしています。 (4) ノードがプルーフ・オブ・ワークを見つけると、そのブロックをすべてのノードにブロードキャストします。 (5) ブロック内のすべてのトランザクションが有効で、以前に存在していなかった場合にのみ、他のノードはブロックを受け入れます。 (6) 他のノードは、受け入れられたブロックのハッシュを前のハッシュ値としてチェーン内に新しいブロックを作成することにより、ブロックを受け入れたことを示します。 すべてのノードは、最も長いチェーンを正しいチェーンと見なし、それを拡張し続けると、2つのノードが同時に異なる方法で選択される新しいブロックをブロードキャストすると、両方のブロックが保持され、チェーン上に分岐が表示され、各ブランチが成長し続けると、すべてのノードは最も長いブランチをメインチェーンとして選択し、その背後にブロックを作成し続けます。 ビットコインの各ブロックの最初の取引には、新しく発行されたビットコインと作成者に支払われるその他の取引手数料が含まれており、ノードがビットコインをより支持するように奨励します。これは、金を採掘して金を流通に注入するのと同様に、中央集権的な発行機関がない場合に電子マネーを流通に配布する方法です。 悪意のある攻撃者が正直なノードよりも総計算能力が高い場合、システムを壊すと自分の富が損なわれることに気づき、正直でいることでより多くの電子マネーを手に入れることができます。