Open Assets Protocol含め、通称カラードコインと呼ばれるプロダクトは何種類かあって、それぞれカラーリング（実際にはアセットIDとかで色ではないのでカラードコインという呼称は違和感ある）のプロトコルが決められている。基本的にプロトコルは異なるので相互運用とかはできない。
今回はそんなカラードコインの一種であるColored-Coinsのカラーリング方法について調べてみた。
Bitcoinのトランザクションのカラーリング
Colored Coinsプロトコルはブロックチェーン上でアセットの発行や、転送を行うのに↓の２つのBitcoin OP_CODESを使ってる。
OP_RETURN
任意のデータをブロックチェーンに格納できるOP_RETURNを利用する方法で、Open Assets Protocol含め他のカラードコインの実装でもよく使われる手法。
OP_RETURN <最大４０バイトのデータ（※現在は80バイト）>
アセットの操作に関するデータは全てOP_RETURNを使って保存される。ただColored CoinsのプロトコルではTorrents内に保存された任意のサイズのメタデータをサポートしており、アセット操作に関するデータ以外に、SHA1 torrent info_hashとオプションでTorrentで保存されたメタデータの検証をするためのメタデータのSHA-256ハッシュを保存するスペースが必要になる。これらのデータを格納するのにOP_RETURNで保存できるデータ量では足りないので、入りきらないデータ（SHA-256ハッシュとか）をエンコードして別にマルチシグの出力に格納する。
多重署名アドレス（マルチシグ）
Bitcoinでは一般的に、コインを使用するのにN個中m個の署名を必要とする m out of N マルチシグアドレスをサポートしている。（Bitcoinを利用するための秘密鍵が複数あり、その内のm個の鍵があればBitcoinを利用できるといったもの）
マルチシグアドレスはブロックチェーン上のデータをエンコードするためのものではなく、その点でいくつかの欠点がある。Bitcoinネットワーク内のノードのメモリに負荷をかけたくないので、1 out of N形式のマルチシグアドレスを使っている。この方法だと速やかに単一のUTXOを使用でき（メモリ内に保持していたUTXOのリストからすぐ削除されメモリ負荷を下げる効果がある）、残りのN-1個の公開鍵が格納されるスロット（各32バイト）をエンコードしたデータを格納するのに利用できる。Colored Coinsではこの1 out of Nアドレスを↓の簡易表記で記述している。
(1|N) = 1 out of N mulitisig address
現在、Colored Coins プロトコルでは、(1|2)と(1|3)のマルチシグアドレスのみ使用している。理論的にはNを３より大きくすることで、多くのデータを追加することが可能だけど、もし圧縮したデータを利用したにも関らず、OP_RETURNと(1|3)マルチシグでもデータの保存スペースが足りなくない場合、余計な複雑さを避けるためNを増やすのではなく出力を追加する形での対応を考えている。
メタデータとTorrents
Colored Coinsプロトコルでは、カラードトランザクションへのメタデータの付加をサポートしている。メタデータは直接ブロックチェーン上に保存されることはなく、プレーンなJSONフォーマットでtorrentsを使って保存される。torrentsを使うことでデータの保存と共有の分散化が可能になる。
ブロックチェーンへのデータの保存ロジック
- メタデータが無い場合
メタデータが無い場合は、アセットの操作に関する情報はOP_RETURNで保存できるスペースで充分なので、全てOR_RETURNの後に記述される。 - メタデータがある場合
メタデータがあるとOP_RETURN内のスペースでは充分でないので、以下のロジックでブロックチェーンにデータを記録する。（SHA-1のサイズは20バイト、SHA-256のサイズは32バイト）
※ この仕様が作成された時点ではOP_RETURNに格納なデータサイズは40バイトだったため上記仕様のようで、OP_RETURNのサイズが80バイトに拡張されるとSHA1 torrent info_hashとSHA-256のメタデータハッシュ両方ともOP_RETURN内に格納するみたい。この際、SHA-256のハッシュをRIPEMD-160で圧縮することでブロックチェーンに記録するデータサイズを20バイトに制限する。
アセット操作を行うトランザクション
発行用トランザクションのエンコーディング
| バイト数 | 定義 | コメント | 保存場所 |
|---|---|---|---|
| 2 | プロトコルの識別子 | "Colored Coins"のCCを表すASCII表現で”0x4343”を設定。 | OP_RETURN |
| 1 | バージョン番号 | 現在は”0x01”を設定。 | OP_RETURN |
| 1 | 発行用のOP_CODEｓ | OP_RETURN | |
| 20 | SHA1 Torrent Hash | （オプション）メタデータが含まれる場合のみ | OP_RETURN or (1｜3) マルチシグ |
| 32 | メタデータのSHA256ハッシュ | （オプション）メタデータが含まれ、メタデータの検証を行う場合のみ | (1｜2) or (1｜3) マルチシグ |
| 1-7 | 発行するアセットの単位数 | Encoding Schemeによってエンコードした値 | OP_RETURN |
| 2-9 (per instruction) | アセット転送用の命令 | アセットの入力から出力のフローをエンコーディングしたもの。 | OP_RETURN |
| 1 | 発行フラグ | 現時点では4bitのみ使用 | OP_RETURN |
転送用トランザクションのエンコーディング
| バイト数 | 定義 | コメント | 保存場所 |
|---|---|---|---|
| 2 | プロトコルの識別子 | "Colored Coins"のCCを表すASCII表現で”0x4343”を設定。 | OP_RETURN |
| 1 | バージョン番号 | 現在は”0x01”を設定。 | OP_RETURN |
| 1 | 転送用のOP_CODEｓ | OP_RETURN | |
| 20 | SHA1 Torrent Hash | （オプション）メタデータが含まれる場合のみ | OP_RETURN or (1｜3) マルチシグ |
| 32 | メタデータのSHA256ハッシュ | （オプション）メタデータが含まれ、メタデータの検証を行う場合のみ | (1｜2) or (1｜3) マルチシグ |
| 2-9 (per instruction) | アセット転送用の命令 | アセットの入力から出力のフローをエンコーディングしたもの。 | OP_RETURN |
アセットの量
アセット発行時の単位数で、Encoding Schemeによってエンコードされた、１〜10,000,000,000,000,000 (10^16)までの範囲の値。（関連するのは発行用のトランザクションのみ）
発行フラグ
このフラグは、新たに発行されたアセットに関する追加情報を指定する。現時点では4bitのみ使っており残りの4bitは将来の拡張のために予約されている。（関連するのは発行用のトランザクションのみ）
アセットのDivisibility
アセットには、アセットの量のスケールを指定するDivisibilityを割り当てることができる。例えば
- divisibility:0は整数に対応しており、アセットの量は1,2,3, etc...といった単位になる。
- divisibility:1はスケールが小数点１位となり、値は0.1, 0.9, 1.5, etc...といった単位になる。
- divisibility:3はスケールが小数点３位となり、値は0.001, 0.999, 123.456, etc...といった単位になる。
従ってdivisibility:0のアセットを１００発行した場合、整数値の量を送付でき、divisibility：2でアセットを１００発行すると0.01〜0.99までのアセットを送付するようになる。
OP_CODE
発行と転送のOP_CODEsはトランザクションの処理中に実行される。
