Compact Blocks

アンナがペーターに新しいブロックを送りたいとします。ブロックは、共有する履歴に追加する取引のまとまりです。しかし、その取引の多くはすでにペーターの手元にあります。全部を送れば同じ情報の繰り返しです。Compact Blocks は代わりにブロックヘッダーと短い目印の一覧を送り、既知の取引を探せるようにします。ヘッダーはブロックの短い部分で、前のブロックへの参照や取引の検査用の指紋など、基本情報を含みます。技術的には、目印は 48 ビット、つまり 6 バイトで、SipHash-2-4 関数の結果を切り詰めて作ります。関数のパラメーターはヘッダーと、この転送用に加えた数値 nonce から導きます。そのため目印は、Bitcoin ネットワーク全体で永久に使う取引名ではありません。 [1] [2] [7]

一覧ですべてを置き換えるわけではありません。アンナは選んだ取引を丸ごと送り、ブロック内の位置も伝えます。通常の例は Coinbase Transaction です。ブロックの最初にあり、採掘報酬を割り当てる取引で、同名の取引所とは無関係です。そのブロックのために作られるので、ペーターの待機中の取引には通常含まれていません。完全な取引と短い目印が、復元の際に補い合います。 [1] [2]

ペーターの Mempool は、ノードが知っているものの、採用したチェーンではまだ承認されていない取引の手元の集合です。利用できる取引について同じ短い目印を計算し、アンナの一覧と照合します。全員が同じ集合を持つとは考えません。また、一つの目印がまれに複数の取引に当てはまるため、一致しただけでは内容の正しさが確定しません。 [1] [2]

空欄や曖昧な位置が残れば、ペーターはその位置を指定して取引を要求します。要求メッセージは getblocktxn、取引を返す応答は blocktxn と呼びます。名前を暗記する必要はありません。大事なのは推測ではなく、実際のデータを取得することです。通信がもう一往復すれば時間がかかり、復元できなければブロック全体をダウンロードできます。 [1] [3]

ペーターは正確な取引を正しい順序で復元し、ヘッダーとの結び付きを確認します。Merkle Tree は取引を検査用の指紋にまとめる構造で、その結び付きの確認に役立ちます。ただし正しく組み立てても、ルールの検査は必要です。Full Node は、資金を使う権限や報酬額などの Bitcoin のルールを、ペーターが自分で検証するためのプログラムです。デジタル署名は、秘密の数値である秘密鍵を使って支払いの許可を証明し、鍵そのものは公開しません。コンパクトな転送でも無効なブロックに例外はありません。 [1] [8]

隣接ノードは sendcmpct で方式を決めます。速い方式では、復元用データを含む cmpctblock メッセージが新しいブロックの通知を兼ねます。送信側は所定の事前検査を終えれば、すべての取引検証が終わる前に転送できます。検証済みチェーンとの接続、計算上の仕事の証拠である Proof of Work、ヘッダーと取引の結び付きなどを確認する必要があります。受信側も、自分の履歴に採用する前にブロックを完全に検証します。 [1] [4]

もう一つの方式では、検証済みブロックの存在を inv または headers で先に知らせます。ペーターは必要ならコンパクトなデータを要求します。別の経路で受け取ったブロックを再び送ってもらわずに済む反面、通信手順が増えます。どちらの方式も全取引の再送よりデータを節約できる可能性があります。違いは送る時点と事前の要求が必要かどうかであり、有効性の基準ではありません。 [1] [7]

異なる二つの取引が同じ短い目印になることがあります。これを衝突と呼びます。同じイニシャルを持つ二人のように、略称だけでは区別できません。ソフトウェアは問題が起きた場所に応じて追加データを要求するか、ブロック全体の取得に切り替えます。衝突は Bitcoin の署名を破ることでも、無効なブロックを有効にすることでもありません。目印の一致だけでなく、実際の内容を検証します。 [1] [2]

コンパクトプロトコルのバージョン 2 は SegWit に対応します。SegWit は署名などの検証用データを witness 部分に分離する変更です。この方式では、そのデータを含まない txid ではなく、含めた識別子 wtxid を使います。完全な取引は BIP 144 に従い、必要な witness データとともに送られます。見かけの転送量を減らすために捨てているわけではありません。また、転送プロトコルのバージョンは、ブロック自体のバージョン番号とは別です。 [1] [6]

アンナとペーターが多くの取引を共通して知っていれば、重複するデータを大幅に減らしてブロックを届けられます。ブロックが突然届く際の家庭回線の負荷にも役立ちます。共通の取引が少なければ追加要求が増え、節約効果は下がります。主な目的は転送データの削減です。速く届く可能性はあっても、待ち時間ゼロや一定のメッセージサイズを保証しません。Bitcoin のブロックサイズ制限を変更するものでもありません。 [5] [7]