ブロックチェーンのブロックの仕組みとは（SPV・マークルツリー）

ブロックチェーンのブロックはチェーンでつながれたようにリンクされていると言われております。今回はブロックチェーンのブロックについてザックリとした解説をします。

ブロックとトランザクション

ブロックチェーンでは、例えばビットコインでは、1回の取引ごとに取引明細が作られます。

「AさんがBさんへ1BTCを送金した」という取引明細です。これをトランザクションと呼びます。

このトランザクションを入れる箱を「ブロック」と呼びます。

ブロックの中には１つのトランザクションのみが入っているわけではなく複数のトランザクションがまとめて１ブロックの中に入っています。

ブロックの中にトランザクションが複数入っている、つまりブロックの中に取引明細がたくさん入っているということですね。

「AさんがBさんへ1BTCを送金した」「CさんがDさんへ0.1BTCを送金した」「EさんがFさんへ0.05BTCを送金した」みたいなのが1つのブロックに入っています。

このブロックの構造を見ていきます。

こちらはブロックの構造です。ブロックはメインデータであるトランザクションとヘッダで構成されているんですね。

そしてこちらはブロックに含まれるブロックヘッダの構造です。

ヘッダには「Previous Block Hash」があります。これは親ブロックのハッシュ値です。この親ブロックのハッシュ値が親ブロックのリンクになるので、こうして各ブロックがつながっているんですね。

ブロックチェーンと呼ばれているのは、このブロックヘッダの「Previous Block Hash」があるからなんですね。なるほど。

「マークルツリー」という聞きなれないものがヘッダにあります。マークルツリーとは二分木と呼ばれるデータベースで使用される技術です。

ザックリいうと、「速く検索する」ための技術です。

マークルツリーを具体的にみていきます。

1つのブロックに4つのトランザクション「Tx1」「Tx2」「Tx3」「Tx4」があるとします。トランザクション「Tx1」と「Tx2」のハッシュ値を足します。同じようにトランザクション「Tx3」と「Tx4」のハッシュ値を足します。

その足したハッシュ値をさらに足します。すると、4つのハッシュ値を連結したハッシュ値が出来上がります。これをマークルートと呼びます。

例えば、トランザクション「Tx3」がどのブロックに含まれるか調べる場合。

この場合、ブロックに含まれるすべてのトランザクションを１つずつ確認していくのはとても時間がかかります。ブロックは１つだけではなく多くのブロックがあり、それを順番に探し、さらにブロック内のトランザクションを１つずつ探していきます・・・時間がかかりますね。

そこでマークルルートを使います。マークルルートはブロック内のトランザクションのハッシュ値がすべて含まれています。

トランザクション「Tx3」が含まれるか？はブロックのヘッダにあるマークルルートを確認すればすぐにわかります。こうしてトランザクション検索の高速化を図っているんですね。

このマークルルートはSPVノード（Simplified Payment Verification）が使います。SPVノードはフルブロックを持たないノードのことです。

例えば、ビットコインのブロックチェーンは膨大なデータを保持しています。通常のパソコンやタブレットではすべての過去ブロックを保持するのは容量的に厳しいです。

そこでブロックすべてを保持するのでなく、ブロックヘッダだけを保持していてもノードになることができ、このノードをSPVノードを呼びます。

このSPVノードが前述のマークルルートを使ったトランザクションの検索を行います。そもそもSPVノードはトランザクションを持っていないため、トランザクションを検索できませんからね。

だからマークルルートが必要になるというカラクリでした。

以上、ブロックチェーンのブロックの仕組み（SPV・マークルツリー）でした。