Extension Block

GBEC動画解説コンテンツのスライドです。
https://goblockchain.network/2020/01/extension-block/

Transcript

1. 【Bitcoin】Extension Block

2. 1. ブロックチェーンの機能追加の仕組み
 2. Soft-forkでブロックサイズを増やす
 Auxiliary Blockの提案
 3. Extension Blockの仕組み
 4. Litecoinで提案されている
 Extension Blockの導入
 1 今日話すこと
 Extension Block

3. ブロックチェーンのコンセンサスルールに影響する変更を加える際の方法
 
 • Soft-fork
 既存のルールをより厳しくする際に使用するアップグレード方法で、
 アップグレードしていない旧ノードもそのまま動作する。
 ◦ ブロックサイズの縮小：32MB → 1MB
 ◦ OP_NOPに検証ルールを追加（OP_CLTV, OP_CSV）
 ◦ 新しいルールをサポートするsegwit version, programを追加
 • Hard-fork（Network Upgrade）
 既存のルールを易しくする際に使用するアップグレード方法で、
 全ノードのアップグレードが必要。
 ◦ ブロックサイズの拡大： 1MB → 2MB
 ◦ コンセンサスアルゴリズムの変更PoW→PoS
 2 ブロックチェーンの機能追加の仕組み

4. 3 Soft-forkでブロックサイズを拡大？
 2013年にJahnson Lauが提案したSoft-forkでブロックサイズを拡大する方法。
 Block
 Block
 Block
 Block
 Auxiliary
 Block
 Auxiliary
 Block 
 Auxiliary
 Block 
 Auxiliary
 Block 
 Block
 Auxiliary
 Block 
 Auxiliary Blockでもメインチェーンと同様Bitcoinの送金ができる。
 ① <serialized script x> OP_AUX という
 scriptPubkey宛にコインを送金する。
 Tx
 ② 対応するAuxiliary BlockのコインベースTxに
 同量のコインを持つUTXOが作られる。
 UTXO: <serialized script xを展開したもの>
 コインがメインBlockからAuxiliary Blockに移動
 Coinbase
 Tx
 コインがAuxiliary BlockからメインBlockに移動
 ④ コインを
 <serialized script y> OP_AUX OP_RETURN
 宛に送金する。
 Tx
 ⑤ 対応するメインBlockで未使用のOP_AUXのUTXOを選択 し、ロックされているコインを同量、
 <serialized script yを展開したもの>
 宛に送金する。
 ※ OP_RETURN によりAuxiliary Block 上の
 　 コインは消滅する。 
 ③ Auxiliary Blockの全Txのマークルルートが
 メインBlockのコインベースTxに記録される。 

5. 4 新旧ノードの振る舞い
 Block
 Block
 Block
 Block
 Auxiliary
 Block
 Auxiliary
 Block 
 Auxiliary
 Block
 Auxiliary
 Block 
 Block
 Auxiliary
 Block
 Auxiliary Blockはどんなブロックサイズでもよく、コンセンサスルールも自由に設計できる。
 ① <serialized script x> OP_AUX という
 scriptPubkey宛にコインを送金する。
 Tx
 Coinbase
 Tx
 ③ コインを
 <serialized script y> OP_AUX OP_RETURN
 宛に送金する。
 Tx
 新ノード
 旧ノード
 旧ノードから見ると
 OP_AUX = OP_NOPであるため、
 このUTXOは誰もが使用可能なUTXOと認識する。
 つまり、そのまま動作可能。
 ※ 但し使おうとしても新ノードによるマイニングにより実際は使えない。 
 旧ノードはAuxiliary Blockについては関知しない。
 新ノードは、以下の検証を行う。
 • メインBlock<->Auxiliary間のコインの移動が正しく行 われているか
 • Auxiliary Blockのトランザクションが
 新しいルールの下、有効か

6. 5 Extension Blockの仕組み
 • 既存のメインBlockと１対１で対応するExtension Blockを用意する。
 コインをメインBlockからExtension Blockへ移動させることで、Extension Block上では メインBlockのコンセンサスに縛られない
 新しいルールの下で取引が可能になる。
 ◦ Peg-in：メインBlockのコインをあるルールの下、ロックすることで
 メインBlockのコインをExtension Blockに移動する。
 ◦ Peg-out：Extension Blockのコインをあるルールの下、
 消滅させることでコインをメインBlockに戻す。
 • 旧ノードはそのまま動作するため、従来ハードフォークが必要だった変更も
 ソフトフォークでの導入が可能になる。

7. 6 Litecoinで提案されているExtension Block
 LitecoinにExtension Blockの導入を提案するLIP-0002
 https://github.com/litecoin-project/lips/blob/master/lip-0002.mediawiki 
 
 Block
 Block
 Block
 Block
 Extension
 Block
 Extension
 Block
 Extension
 Block
 Extension
 Block
 Block
 Extension
 Block
 ① 新しいwitness program
 <ver> <commitment> 宛にコインを
 送金してメインBlockのコインをロックする 
 Peg-in Txを作成する。
 Peg-in
 Tx
 ② 対応するEBのコインベースTxに
 同量のコインを持つ UTXOが作られる。
 UTXOのアンロック条件は <commitment>と対応する。
 
 Coinbase
 Tx
 ③ コインをLitecoinのアドレスへのコミットメントの宛に 
 送金するPeg-out Txを作成する。
 Peg-out
 Tx
 ExtAddrのscriptPubkeyは↓
 ExtVer <eb_commitment> 
 eb_commitmentは対応するEBのコミットメントで、
 MimblewimbleのEBの場合は、
 • EB内の全Txのトランザクションカーネル 
 • EB内のUTXOセット
 のデータからコミットメントが作られる。 
 
 １つのIntegration Txにつき１つのExtAddrアウトプットが
 作られ、そのブロック時点 EB側のコインの総量がロックされる。 
 ④ マイナーはメイン Block内のPeg-in Txを収集し、
 EB内のPeg-out Txを収集し、Integration Txを
 作成し、メインBlockの最後に配置する。 
 Integration Tx 
 In
 前のBlockのExtAddr UTXO
 Peg-in UTXO A 
 Peg-in UTXO B 
 Out
 ExtAddr UTXO 
 Peg-Out UTXO Ⅰ 
 Peg-Out UTXO Ⅱ 

8. 7 まとめ
 • Extension BlockはメインチェーンのBlockと1対1で対応するブロック
 ◦ EB側のブロックにコインを移動し、EB内では任意の
 コンセンサスルールを実行する拡張方法の１つ。
 今までHFを必要としていた変更もSFで可能になる。
 • コインの移動の表現がサイドチェーンに似ているが、
 ◦ コインの移動やEBのコンセンサスもメインチェーンの
 アップグレード済みフルノードにより検証される。
 ◦ EB作成の手数料はメインBlockのコインとして徴収できる。
 ◦ メインBlock、EBの両方がフルノードによって検証されるため、
 フルノードの検証コストは上がる。
 ◦ EBにはマイニング報酬はなく手数料報酬のみである。
 ▪ メインBlockのTx手数料とEBのTx手数料のレートは異なるかもしれない。