Bitcoin Cash Upgrade 2022-05-15

自己紹介

  • haryu703
  • コインチェック株式会社 (2020~)

今回のハードフォークの概要

  • 2022年5月15日にBitcoin Cashはハードフォークによるアップグレードを行った

    • ハードフォークによるアップグレードは2020年11月15日以来
    • 2021年5月にはハードフォークを伴わないアップグレードがあった

  • Bitcoin Scriptのランタイムに関する下記の2点が更新される

  • CHIP(Cash Improvement Proposal)はBitcoin Cashのネットワークに関する変更案

    • CHIPはBIPに比べスコープが広いらしい

Native Introspection Opcodes

  • OP_CHECKDATASIGにより可能になったcovenantsの課題を改善する
  • 今までのcovenantsの実装
  • 検証したいトランザクション中の情報に直接アクセスできるOpCodeを追加する
  • 追加されるOpCodeは0xc0-0xcfの15個

追加されるOpCode (1/5)

Operation Codepoint Description
OP_INPUTINDEX 0xc0 (192) 評価中のinputのindexをスタックにプッシュする
OP_ACTIVEBYTECODE 0xc1 (193) 評価中のbytecodeをスタックにプッシュする。もしOP_CODESEPARATORが実行されていれば最後に実行されたところから後の部分がプッシュされる。P2SHの場合はredeem script、それ以外ならlocking scriptがプッシュされることになる

追加されるOpCode (2/5)

Operation Codepoint Description
OP_TXVERSION 0xc2 (194) トランザクションのバージョンをスタックにプッシュする
OP_TXINPUTCOUNT 0xc3 (195) トランザクションのinputの数をスタックにプッシュする
OP_TXOUTPUTCOUNT 0xc4 (196) トランザクションのoutputの数をスタックにプッシュする
OP_TXLOCKTIME 0xc5 (197) トランザクションのlocktimeをスタックにプッシュする

追加されるOpCode (3/5)

Operation Codepoint Description
OP_UTXOVALUE 0xc6 (198) スタックの先頭をinputのindexとしてポップし、消費するUTXOの金額をsatoshi単位でスタックにプッシュする
OP_UTXOBYTECODE 0xc7 (199) スタックの先頭をinputのindexとしてポップし、消費するUTXOのlocking scriptをスタックにプッシュする
OP_OUTPOINTTXHASH 0xc8 (200) スタックの先頭をinputのindexとしてポップし、消費するUTXOのTXIDをスタックにプッシュする

追加されるOpCode (4/5)

Operation Codepoint Description
OP_OUTPOINTINDEX 0xc9 (201) スタックの先頭をinputのindexとしてポップし、消費するUTXOのindexをスタックにプッシュする
OP_INPUTBYTECODE 0xca (202) スタックの先頭をinputのindexとしてポップし、そのinputのunlocking scriptをスタックにプッシュする
OP_INPUTSEQUENCENUMBER 0xcb (203) スタックの先頭をinputのindexとしてポップし、そのinputのsequence numberをスタックにプッシュする

追加されるOpCode (5/5)

Operation Codepoint Description
OP_OUTPUTVALUE 0xcc (204) スタックの先頭をoutputのindexとしてポップし、そのoutputの金額をsatoshi単位でスタックにプッシュする
OP_OUTPUTBYTECODE 0xcd (205) スタックの先頭をoutputのindexとしてポップし、そのoutputのlocking scriptをスタックにプッシュする

参考: トランザクションの構造


https://en.bitcoin.it/wiki/File:TxBinaryMap.png

実装への影響

  • preimage版
    $ yarn preimage -s -c
yarn run v1.22.15
$ yarn cashc-060 mecenas_preimage.cash -s -c
$ ./node_modules/cashc-060/dist/main/cashc-cli.js mecenas_preimage.cash -s -c
Opcode count: 99
Bytesize: 158
Done in 0.31s.
  • native introspection版
    $ yarn native -s -c
yarn run v1.22.15
$ yarn cashc-070 mecenas_native.cash -s -c
$ ./node_modules/cashc-070/dist/main/cashc-cli.js mecenas_native.cash -s -c
Opcode count: 60
Bytesize: 90
Done in 0.29s.

Bigger Script Integers

  • Bitcoin Scriptで扱える整数を32-bitから64-bitに拡張する
  • signed 32-bit integerで表現できる金額は約21 BCH(2147483647 satoshi)まで
    • 擬似的に上限以上の数値を表現するには複雑な実装が必要
  • この制限は初期のBitcoin実装でオーバーフロー処理を考慮して導入されたもの
  • 標準的なオーバーフロー処理を導入したうえでこの制限を64-bitに拡張する
    • 内部的な実装ではすでに64-bit integerの計算は使われている
  • OP_MUL(0x95/149)の課題も解決されるため再有効化する

Script Number の範囲

下限 上限
~2022/05/15 0xffffffff
(-2147483647)		 0xffffff7f
(2147483647)
2022/05/15~ 0xffffffffffffffff
(-9223372036854775807)		 0xffffffffffffff7f
(9223372036854775807)

Bitcoin Script上の整数の表現に使われるScript NumberのフォーマットはC言語などのsigned 64-bit integerと比べ表現できる最小値が1少ない。

オーバーフロー処理

  • 算術演算はオーバーフローチェック検知付きsigned 64-bit integerで計算する
  • オーバーフローが発生した場合、スクリプトは失敗と評価される

OP_MUL

  • 乗算演算子のOP_MULを再有効化する
  • 乗算以外のOP_DIVやOP_MODは2018年5月のハードフォークで有効化されていた
  • Bigger Script Integerで導入されたオーバーフロー処理によりOP_MULも再有効化できるようになった

終わりに

  • Bitcoin ABCの分裂を受け、今までに比べ時間をかけてプロトコル更新への合意が行われた
  • Bitcoin Scriptの改善により今まで以上に便利で低コストなコントラクトが期待できる
  • いろいろなCHIPが登場しており今後もプロトコルの更新は続く