ビットコインのトランザクションとは？仕組み解説

ビットコインは、中央銀行などの管理主体が存在しない、分散型のデジタル通貨です。その根幹をなすのが「トランザクション（取引）」であり、ビットコインネットワーク上で価値を移動させるための基本的な操作となります。本稿では、ビットコインのトランザクションの仕組みを詳細に解説します。

1. トランザクションの構成要素

ビットコインのトランザクションは、以下の要素で構成されています。

• インプット（Input）： トランザクションの資金源となる、過去のトランザクションからの未使用トランザクション出力（UTXO）への参照です。ビットコインは、紙幣のように物理的な存在を持たないため、過去の取引から未使用の資金を「インプット」として利用することで、新たな取引を成立させます。
• アウトプット（Output）： トランザクションによって送金されるビットコインの量と、そのビットコインを受け取るアドレス（公開鍵ハッシュ）です。一つのトランザクションで複数のアウトプットを作成し、複数のアドレスに送金することも可能です。
• 署名（Signature）： インプットの所有者が、トランザクションを承認したことを示すデジタル署名です。秘密鍵を用いて生成され、公開鍵によって検証されます。これにより、不正な取引を防ぐことができます。
• 手数料（Fee）： トランザクションをネットワークに含めるための報酬として、マイナーに支払われるビットコインの量です。トランザクションのサイズが大きいほど、手数料も高くなる傾向があります。

2. UTXO（Unspent Transaction Output）モデル

ビットコインは、伝統的な銀行口座のような残高概念を持ちません。代わりに、UTXOモデルを採用しています。UTXOとは、過去のトランザクションによって生成された、まだ使用されていないビットコインの量のことです。例えば、1BTCを受け取った場合、それは1BTCのUTXOとして記録されます。新たなトランザクションを行う際には、複数のUTXOを組み合わせて、必要な金額をアウトプットとして指定し、残りはチェンジとして自分自身のアドレスに送り返します。

UTXOモデルの利点は、プライバシーの保護と並列処理の容易さです。UTXOは、特定の個人に紐づけられる情報を含まないため、プライバシーをある程度保護することができます。また、UTXOは独立して処理できるため、トランザクションの処理を並列化し、ネットワークのスケーラビリティを向上させることができます。

3. トランザクションの生成とブロードキャスト

トランザクションは、通常、ビットコインウォレットと呼ばれるソフトウェアによって生成されます。ウォレットは、ユーザーが指定したインプット、アウトプット、手数料に基づいてトランザクションを作成し、秘密鍵を用いて署名します。署名が完了すると、トランザクションはビットコインネットワークにブロードキャストされます。

ブロードキャストされたトランザクションは、ネットワーク上のノード（コンピュータ）に伝播し、各ノードはトランザクションの有効性を検証します。検証には、インプットのUTXOが存在するか、署名が正しいか、アウトプットの合計がインプットの合計を超えていないかなどが含まれます。有効なトランザクションは、メモリプール（mempool）と呼ばれる一時的な保管場所に保存されます。

4. マイニングとブロックチェーンへの記録

メモリプールに保存されたトランザクションは、マイナーと呼ばれる特別なノードによってブロックにまとめられます。マイナーは、複雑な計算問題を解くことで、ブロックを生成する権利を得ます。この計算問題を解くプロセスを「マイニング」と呼びます。マイニングに成功したマイナーは、ブロックをブロックチェーンに追加し、トランザクションを確定させます。

ブロックチェーンは、ビットコインのすべてのトランザクションを記録した公開された台帳です。各ブロックは、前のブロックのハッシュ値を含んでいるため、ブロックチェーンは改ざんが非常に困難です。これにより、ビットコインのセキュリティが確保されています。

5. トランザクションの確認（Confirmation）

トランザクションがブロックチェーンに記録されると、「確認」を得たことになります。確認の数は、トランザクションが記録されたブロックの数を示します。一般的に、6つの確認を得ることで、トランザクションが十分に安全であると見なされます。確認の数が多いほど、トランザクションが改ざんされるリスクは低くなります。

6. トランザクションの種類

ビットコインのトランザクションには、いくつかの種類があります。

• 標準トランザクション（Standard Transaction）： 通常の送金トランザクションです。
• CoinJoinトランザクション： 複数のユーザーが資金をまとめて送金することで、プライバシーを向上させるトランザクションです。
• マルチシグトランザクション（Multisignature Transaction）： 複数の署名が必要となるトランザクションです。セキュリティを向上させることができます。
• OP_RETURNトランザクション： ブロックチェーンに任意のデータを記録するためのトランザクションです。

7. トランザクション手数料について

トランザクション手数料は、マイナーへの報酬であり、トランザクションをネットワークに含めるためのインセンティブとなります。トランザクション手数料は、トランザクションのサイズ（バイト数）と、ネットワークの混雑状況によって変動します。ネットワークが混雑している場合は、トランザクションを迅速に処理してもらうために、より高い手数料を支払う必要があります。

トランザクション手数料は、ウォレットが自動的に計算してくれる場合もありますが、ユーザーが手動で設定することも可能です。トランザクション手数料を低く設定すると、トランザクションが処理されるまでに時間がかかる可能性があります。

8. トランザクションの追跡

ビットコインのトランザクションは、ブロックチェーンエクスプローラーと呼ばれるウェブサイトで追跡することができます。ブロックチェーンエクスプローラーは、トランザクションID（TXID）を入力することで、トランザクションの詳細情報（インプット、アウトプット、確認数など）を表示します。代表的なブロックチェーンエクスプローラーとしては、Blockchain.comやBlockchairなどがあります。

9. トランザクションのセキュリティ

ビットコインのトランザクションは、暗号技術によって保護されています。秘密鍵を適切に管理することで、不正な取引を防ぐことができます。秘密鍵は、絶対に他人に教えないように注意する必要があります。また、ウォレットを安全な場所に保管し、定期的にバックアップを取ることも重要です。

まとめ

ビットコインのトランザクションは、ビットコインネットワーク上で価値を移動させるための基本的な操作です。UTXOモデル、マイニング、ブロックチェーンなどの要素が組み合わさることで、安全で透明性の高い取引を実現しています。トランザクションの仕組みを理解することで、ビットコインをより効果的に活用することができます。ビットコインの利用にあたっては、セキュリティ対策を徹底し、秘密鍵の管理には十分注意してください。今後もビットコインの技術は進化していくと考えられますが、トランザクションの基本的な仕組みは変わらないでしょう。