社内輪読会の資料 Mastering Bitcoinのネットワークの章の後半部分のスライド ・SPVノード ・BloomFilter ・トランザクションプール

1. BITCOIN NETWORK 後
半
鈴木雄登

2. Agenda
SPVノード
BloomFilter
トランザクションプール
アラートメッセージ

3. おさらい
ネットワークノードには４つの機能
Wallet
Miner
Blockchain
Network Routing

4. SPVノード

5. SPVノード
Simplified Payment Verification
日本語だと「簡単決済認証」
一般的なウォレットはSPVノード

6. SPVノードとフルノードの違
い
ブロックヘッダのみでトランザクションはDLして
いない
結果1/1000の容量になる
使用可能な全てのUTXOは分からない

7. SPVノードとフルノードの違
い
SPVノード
全てのブロックチェーン
SPVノードに関係あるトランザクション
フルノード
完全に検証されたブロックチェーン
全トランザクション

8. SPVノードの構成（おさらい
）
Wallet
Bitcoinアドレスと秘密鍵を格納す
るソフトウェア

9. SPVノードの構成(おさら
い)
StratumでもSPVノードはある
Stratum
・Bitcoin P2Pプロトコルとは
別のプロトコル
Stratumサーバ
・Stratumノードと
BitcoinP2Pノードの橋渡し

10. SPVノードの
トランザクションの確認
1. 代理ノードに対してmerkle path証明を要求
2.ブロックチェーンにあるPoWを検証

11. merkle path
merkle treeという二分木を使った経路探索
葉ノードはトランザクションデータをハッシュ化
詳しくはブロックチェーンの章で

12. SPVノードの
ブロックヘッダ同期
トランザクションの場合
request: getdata
response: tx
2000個以内の
headerを送る

13. プライバシー問題
SPVノードは特定のbitcoinアドレスに関するTXを要求
漏れてしまうので、特定されないようにする必要
BloomFilterを利用

14. BLOOM FILTER

15. Bloom Filterとは？
簡単に言うと、枝刈りの手法
考案は1970年
bitcoinの機能だけでなく、DBの探索などでも利用
される

16. BloomFilterでできること
ある要素が集合のメンバーであるかどうかを見る
ただし偽陽性がある
要素があるかは不確実
要素がないことは確実

17. アルゴリズム

18. アルゴリズム

19. アルゴリズム

20. アルゴリズム
1 1
再度同じPatternAが来ても全てのbitが立っているので存在と判定できる

21. BloomFilterに似てるもの
ビット配列（入力が数値なら）
ハッシュテーブル（ハッシュ関数の数が１の場合
と同じ。ただし衝突を考慮する必要あり）

22. SPVノードでは？
ウォレットに含んでいるBTCアドレスをハッシュ化
Node A Node B
filterload
getdata
merkleblock
tx
tx
filteradd
filterclear
bloom filter
の送信
トランザクション
の取得
パターンの
追加
Bloom filterの
再作成

23. トランザクションプール

24. トランザクションプール
未検証トランザクションの一時リスト
ブロックチェーンに含まれていないTX
Orphanプールもある
TXプールはノード単位で持ってるので、ノードが
落ちれば消えてしまう

25. UTXOプール
全ての未使用アウトプットの集合
常に開始当時からの全UTXOを保持
BTCネットワーク内で検証済みのもの

26. アラートメッセージ

27. 機能
今まで数回しか使われたことがない
alertというメッセージで全BTCユーザに通知できる
GUIのクライアントではPUSH通知
すでに廃止された模様

28. フィールド一覧
ID ：アラートを一意に指定するID
Expiration ： アラートが失効するまでの時間
RelayUntil ： アラートが中継されなくなるまでの時間
MinVer, MaxVer ：アラートが適用されるBitcoinプロトコルバージョンの範囲
subVer ： アラートが適用されるクライアントバージョン
Priority ： アラートの優先レベル、現在使用されていない