秘密鍵からマルチシグアドレスそしてP2SHまで
HashHubインターンのたかてぃ（冨澤）です。
今回の記事のネタを考えていた所、HashHubエンジニアの藤田氏がTwitterで「Mastering Bitcoin半年に一回は読むべき」と呟いてて、これを見て「ああ確かになぁ、、わかったつもりになってる部分多分沢山あるもんなぁ」と思い、Mastering Bitcoinからネタを探しました！
前回scriptやトランザクションに関する記事を作成したので、今回は標準的なトランザクションとして紹介されるマルチシグやP2SHについてのまとめました。
目次
＊秘密鍵を生成
＊秘密鍵から公開鍵を生成
＊公開鍵を配列にセットし、マルチシグアドレスを作成
＊マルチシグアドレスの紹介
＊P2SHの紹介
＊最後に
＊秘密鍵を生成
今回は、「bitcoinjs-lib」を使って秘密鍵を生成していきます。
$> npm install bitcoinjs-libconst bitcoin = require('bitcoinjs-lib');let keyPair = bitcoin.ECPair.makeRandom();
let privateKey = keyPair.toWIF();
console.log (privateKey);
まず最初に変数keyPairに、シード無しで作られたキーペアを代入し、その値をWIF形式に変換します。
（今回はWIFの復習と思ってこの形式にしてみました）
WIFとは、Base58Checkでエンコードした秘密鍵のフォーマットです。16進数と同じ256bitの数値です。
コンソールでの結果を見てみると、
L4rjkeEpW5ptcefviyJmR1MSxKT9bvZwswX2ZGZdFSQWoxzLqnLsこの様にWIF形式を判断する基準の、Base58で出力された文字列の先頭に付けられるプレフィックスの5,KまたはLの内、Lから始まっています。
続けて秘密鍵から公開鍵を生成していきます。
＊秘密鍵から公開鍵を生成
先ほどのkeyPairを使って公開鍵を生成します。
let publicKey = keyPair.publicKey.toString('hex');
console.log (publicKey);0396c5c0b9241700284217043a44aca8c2ebb577b90ab46c2fa236dd0d3a896d95
keyPairを公開鍵にする為のメソッドと16進数で表示される様に、処理を書きます。
＊公開鍵を配列にセットし、マルチシグアドレスを作成
今回は、2 of 3のマルチシグアドレスを作成していきます。
こちらのbitcoinjs-libのページに
can generate a P2SH, pay-to-multisig (2-of-3) addressと書かれた箇所(33行目あたり)があるので、今回はそちらを使用します。
const pubkeys = [
'0228c49499b2e09344da901fd0b1114c0f98fd10b42b0218a010cc8ac965d8de80',
'0306c86c4517cd38ef8fbed8944833078c4b08db2353f337169a1aab461673a9f5',
'02e532bdc68acb178b77930325b394bd6d601b724d1c69a817f51c6a20d79425fc'
].map((hex) => Buffer.from(hex, 'hex'))const address = bitcoin.payments.p2sh({
redeem: bitcoin.payments.p2ms({ m: 2, pubkeys })
})
先ほどの処理で公開鍵を3つ生成し、配列に渡します。そしてその配列を基にバッファのデータとして格納していきます。その際、渡された値をhexでエンコーディングしています。
次に変数addressの部分を、説明していきます。
＊マルチシグアドレスの紹介
const address = bitcoin.payments.p2sh({
redeem: bitcoin.payments.p2ms({ m: 2, pubkeys })
})マルチシグでは、locking scriptの中に3つの公開鍵をセットしなくてはいけません。そしてunlocking scriptでセットした公開鍵に紐づく2つのデジタル署名がなければ解除出来ない仕組みになっています。(今回は、m=2 of n=3)
1行目から見慣れない文字があるのに気付きましたか？p2shの部分です。P2SHを説明する前にP2PKHを確認すると、使うメリットがわかるので先にP2PKHの説明を少しします。
Bitcoinネットワークで伝播されているトランザクションの多くは、P2PKHトランザクションです。P2PKHでは、unlocking script + locking scriptを実行しTRUEが返ってこれば有効となり、資金の利用が可能になります。
しかしこのP2PKHをマルチシグで使用するといくつかの問題が発生します。
例えば、P2KHと同様にunlocking script + locking scriptの組み合わせでマルチシグの処理を行うと、3つ公開鍵分データサイズが大きくなりトランザクション手数料が多くかかる事や、使用されるまで全てのフルノードのUTXOプールに保持されてメモリを圧迫してしまうなどの問題があります。
＊P2SHの紹介
そこで登場するのが、P2SHというscriptです。
P2SHでは上記の問題を解決する為に、2012年頃から導入されました。
このP2SHを利用する事で、P2PKHと同じくらい簡単にややこしいscriptを扱える様になりました。
P2PKHと同様にlocking scriptに、3つの公開鍵をセットすると
2 <PublicKey1, PublicKey2, PublicKey3> 3 OP_CHECKMULTISIGとなり、とても長くなります。
これをP2SHでは、
1–1. SHA256とRIPEMD160を実行し上記のscriptを20bytesのハッシュ値にする
1–2. locking scriptに作成したハッシュ値とOP_HASH160（SHA256とRIPEMD160を組み合わせたもの）とOP_EQUALを入れて、このUTXOをロックする。
<OP_HASH160 (ハッシュ値） OP_EQUAL >
//locking script2. 続いて、2つのデジタル署名を持ったunlocking scriptと1でハッシュ化した元のscriptをreddem scriptと名付けて用意します。
< 1つ目のデジタル署名 2つ目のデジタル署名 reddem script>
//unlocking script<2 <PublicKey1, PublicKey2, PublicKey3> 3 OP_CHECKMULTISIG>
//reddem script
3. 用意が出来たら、reddem script(元の長いscript)をHASH160でハッシュ化し、locking scriptの中にあるハッシュ値と同じか検証する
4. 有効であれば、unlocking scriptとreddem scriptを実行しTRUEが返ってこれば成功です！
そしてこのP2SHを使うと、
・locking scriptを短くする事で、トランザクション作成が楽になる
・トランザクションデータを小さく出来るので、上記で紹介した問題を解決出来る
・locking scriptハッシュをBase58でエンコードして、P2SHアドレスとして使える
・scriptがアドレスとして実装されるので双方のウォレットをP2SHに関連する複雑な実装を行う必要がない
などのメリットがあります。
加えて、P2MSはビットコインを複数の公開鍵でロックでき、そのロックを解除するためには、それらの公開鍵に紐づくデジタル署名が必要だと要求するscriptです。
この2つが組み合わさると、
・lockする時には、公開鍵を含むlocking scritpをHash化してデータサイズを小さくするP2SH
・unlockする時に、Hash化した中身にある公開鍵に紐づくデジタル署名を要求するP2MS
const address = bitcoin.payments.p2sh({
redeem: bitcoin.payments.p2ms({ m: 2, pubkeys })
})というコードになるのではないでしょうか。
＊最後に
この記事では、秘密鍵の生成からマルチシグアドレス、P2SHそしてP2MSの紹介をしました。記事を書きながら自分の理解が曖昧な部分があり、エンジニアの方達に助けられました。もし間違っている箇所があれば教えて下さい。
これからも定期的に読み返して理解深めます！
参考文献及び引用元
・ハッタリからはじめよ：https://www.etarou.work/posts/4894540
・Yenomさん作成のスライド：https://speakerdeck.com/usatie/lets-write-bitcoin-script-number-tokyobitcoinhackathon?slide=75
・Bitcoinjs-libサイト：https://github.com/bitcoinjs/bitcoinjs-lib
・learn me a bitcoin：https://learnmeabitcoin.com/
・Mastering Bitcoin：https://bitcoinbook.info/wp-content/translations/ja/book.pdf
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