モネロ（XMR)暗号技術「リングCT」の仕組み

モネロ（Monero）は、プライバシー保護に重点を置いた暗号通貨であり、その中心的な技術の一つが「リング署名」と「リングCT（Ring Confidential Transactions）」です。本稿では、特にリングCTの仕組みについて、その技術的な詳細を解説します。リングCTは、取引の送信者、受信者、取引額を隠蔽することで、モネロのプライバシーを強化する重要な役割を果たしています。

1. 背景：暗号通貨におけるプライバシー問題

ビットコインをはじめとする多くの暗号通貨は、取引履歴がブロックチェーン上に公開されます。これにより、取引の追跡が可能となり、プライバシーが侵害される可能性があります。取引アドレスと個人を紐付けられる場合、個人の経済活動が可視化されてしまうため、プライバシー保護の観点から問題視されています。モネロは、このような問題を解決するために、プライバシー保護技術を積極的に採用しています。

2. リング署名（Ring Signatures）の概要

リングCTを理解する前に、まずリング署名について理解する必要があります。リング署名は、複数の公開鍵を持つグループの中から、誰が署名したかを特定できない署名方式です。具体的には、署名者は、自身の秘密鍵と、他の複数のユーザーの公開鍵を混ぜ合わせ、その中から署名者を特定できない署名を作成します。これにより、取引の送信者が誰であるかを隠蔽することができます。

リング署名の基本的な仕組みは以下の通りです。

• リングの形成： 署名者は、自身の公開鍵と、他のユーザーの公開鍵をいくつか選択し、それらを「リング」としてまとめます。
• 署名の生成： 署名者は、リングに含まれるすべての公開鍵を使用して、署名を作成します。
• 署名の検証： 検証者は、リングに含まれる公開鍵のいずれか一つが署名者であることのみを確認できますが、誰が署名者であるかを特定することはできません。

3. リングCT（Ring Confidential Transactions）の仕組み

リングCTは、リング署名に加えて、取引額を隠蔽する技術です。従来の暗号通貨では、取引額がブロックチェーン上に公開されるため、取引の分析を通じてプライバシーが侵害される可能性があります。リングCTは、暗号化技術を用いて取引額を隠蔽することで、この問題を解決します。

3.1 ペダースンコミットメント（Pedersen Commitment）

リングCTの基礎となる技術の一つが、ペダースンコミットメントです。ペダースンコミットメントは、ある値を隠蔽しながら、その値が特定の条件を満たしていることを証明できる暗号化技術です。具体的には、以下の要素を使用します。

• 秘密鍵（s）： 値を隠蔽するための秘密鍵。
• 生成元（G）： 暗号化の基盤となる生成元。
• 値（v）： 隠蔽したい値。

ペダースンコミットメントは、以下の式で表されます。

C = sG + vH

ここで、Hは別の生成元です。コミットメントCは、値vを隠蔽しながら、sとvの関係を保持します。第三者は、Cだけではvを特定できませんが、sを知っていればvを計算することができます。

3.2 リングCTにおける取引額の隠蔽

リングCTでは、ペダースンコミットメントを用いて、取引額を隠蔽します。具体的には、以下の手順で取引額が隠蔽されます。

• 送信者のコミットメント： 送信者は、自身の秘密鍵と取引額を用いて、ペダースンコミットメントを作成し、ブロックチェーンに公開します。
• 受信者のコミットメント： 受信者も同様に、自身の秘密鍵と取引額を用いて、ペダースンコミットメントを作成し、ブロックチェーンに公開します。
• 差分コミットメント： リングCTでは、送信者と受信者のコミットメントの差分を計算し、その差分がゼロであることを証明します。これにより、取引額が正しく移動したことを検証することができます。

この差分コミットメントを用いることで、取引額が隠蔽されたまま、取引の正当性を検証することができます。

3.3 リングCTにおけるゼロ知識証明（Zero-Knowledge Proof）

リングCTでは、ゼロ知識証明を用いて、取引額が正しく隠蔽されていること、および取引の正当性を証明します。ゼロ知識証明は、ある事実を知っていることを、その事実そのものを明らかにすることなく証明できる暗号化技術です。リングCTでは、以下のゼロ知識証明が使用されます。

• 範囲証明（Range Proof）： 取引額が特定の範囲内にあることを証明します。これにより、不正な取引額が使用されることを防ぎます。
• 差分証明（Difference Proof）： 送信者と受信者のコミットメントの差分がゼロであることを証明します。これにより、取引額が正しく移動したことを検証します。

これらのゼロ知識証明を用いることで、取引額が隠蔽されたまま、取引の正当性を検証することができます。

4. リングCTの利点と課題

4.1 利点

• 高いプライバシー保護： 取引の送信者、受信者、取引額を隠蔽することで、高いプライバシー保護を実現します。
• スケーラビリティ： リング署名とリングCTの組み合わせにより、比較的高いスケーラビリティを維持することができます。
• 柔軟性： リングのサイズを調整することで、プライバシーレベルとパフォーマンスのバランスを調整することができます。

4.2 課題

• 計算コスト： リング署名とリングCTの計算には、比較的高い計算コストがかかります。
• ブロックサイズ： リングCTのデータサイズは大きくなる傾向があり、ブロックサイズに影響を与える可能性があります。
• 複雑性： リングCTの仕組みは複雑であり、理解と実装が難しい場合があります。

5. モネロにおけるリングCTの適用

モネロでは、リングCTが標準機能として実装されており、すべての取引に適用されています。これにより、モネロのユーザーは、デフォルトで高いプライバシー保護を得ることができます。モネロの開発チームは、リングCTのパフォーマンスを改善するために、継続的に研究開発を行っています。

6. まとめ

リングCTは、モネロのプライバシー保護を強化する重要な技術です。ペダースンコミットメントとゼロ知識証明を組み合わせることで、取引額を隠蔽しながら、取引の正当性を検証することができます。リングCTは、計算コストやブロックサイズなどの課題もありますが、モネロのプライバシー保護に対するコミットメントを示す重要な要素です。今後も、リングCTの技術的な改善が進み、より安全でプライバシー保護に優れた暗号通貨が実現されることが期待されます。