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【図解】ブロックチェーンとはどんな技術?わかりやすく解説。

仮想通貨

この記事ではブロックチェーンという技術とは何か簡単に解説します。ブロックチェーンは、近年話題のビットコインをはじめとする仮想通貨において必要不可欠な技術です。

簡単に、ブロックチェーンとは何かをまとめると

  • サトシ・ナカモトという人物が基礎を生み出した技術
  • 取引履歴を暗号技術によって過去から1本の鎖のようにつなげ、正確な取引履歴を維持しようとする技術

ブロックチェーン技術は、仮想通貨にとどまらず様々な分野に応用されようともしています。

労働者マン
労働者マン

この記事は、経済オタクで仮想通貨にハマっている労働者マンが経済産業省のレポート報告書を元に解説します

この記事でわかること
  • ブロックチェーン技術についての全体像を知ることができる
  • 仮想通貨(暗号資産)の投資を始める上で知るべき基礎知識が身に付く

ブロックチェーンとは誰が作った

ブロックチェーンは、2008年10月サトシ・ナカモトという人物がネット上で仮想通貨に関する論文を公開したのがきっかけ生まれました。(仮想通貨に関する記事はコチラ)

その論文は、「Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System(ビットコイン:P2P 電子マネーシステム)」です。

既存の金融システムを介した中央集権的な管理システムではなく、ブロックチェーンという技術を利用して、ユーザーが民主的に運営できる仮想通貨の構想が描かれていました。

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ブロックチェーンは、2008年10月サトシ・ナカモトという人物がネット上で仮想通貨に関する論文を公開したのがきっかけ生まれた

ただ、ブロックチェーンの生みの親であるサトシ・ナカモトは正体不明で素性は明らかになっていません。現在、ナカモト名義で公表・投稿された過去の論文、e-mailなどのやりとりなどを根拠にして、さまざまな推測や憶測や分析がされています。

ブロックチェーン技術とは何?

ブロックチェーン技術とは何かを、ここでは概観していきます。

ブロックチェーンとは?

ブロックチェーンとは、取引履歴を暗号技術によって過去から1本の鎖のようにつなげ、正確な取引履歴を維持しようとする技術とされています。

仮想通貨の場合、取引履歴をブロックチェーンに残されることで、安全な取引が実現しています。別の記事で仮想通貨に関して解説しています。あわせてお読みください。

1件の取引データを記録したものをブロックとよびます。ブロックには、

  • 取引データ
  • インデックス
  • ハッシュ値

などが含まれています。インデックスは取引の順番や時間を示しています。ハッシュ値は直前のブロックの内容から計算される値です。(ハッシュ値に関しては後ほど解説)。

CHECK
  • ブロックチェーンとは、取引履歴を暗号技術によって過去から1本の鎖のようにつなげ、正確な取引履歴を維持しようとする技術
  • 1つのブロックには、取引データインデックスハッシュ値が含まれる。

ブロックチェーンの特徴

ブロックチェーンには

  1. 一方向にしか流れない(不可逆的)
  2. 一本の鎖になっている(枝分かれできない)

という特徴があります。これにより、過去の取引履歴を改ざんしようとしても、その後に行われた膨大な取引履歴全てを変更しなければならなくなります。

これにより事実上改ざんが不可能となっています。

既存の金融機関はブロックチェーン技術を使用することで、セキュリティーをより強固西、管理コストを削減することができると考えられています。そのため、銀行業務・システムに大きな変革をもたらす可能性を秘めています。

CHECK
  • 過去の取引履歴を改ざんしようとしても、その後に行われた膨大な取引履歴全てを変更しなければならない
  • ブロックチェーンは取引の改ざんが事実上不可能

ブロックチェーンの市場規模と将来性

2016年に経済産業省は、ブロックチェーン技術が影響を及ぼす可能性のある市場規模を67兆円と発表しています。

ブロックチェーンは「インターネット以来の技術革新」と呼ばれるだけの可能性を持っています。国内では実用化に向けて法整備が進んでいます。

経済産業省も「あらゆる産業分野における次世代プラットフォームとなる可能性をもつ」と述べています。

また、のちにも解説しますが海外では金融以外でも実用化されたサービスが徐々に現れつつあります。ブロックチェーンは、今、世界が最も注目する技術のひとつといえます。

CHECK
  • P2Pネットワークとは、コンピューター同士が対等の立場でデータを交信するシステム

ブロックチェーンなぜ重要か?

ブロックチェーンがWeb3界隈でなんでこんなに重要視されているのかは次に話す概念にまとめられます。

  • トラストレス
  • パーミッションレス
  • オーナーシップ

パーミッションレス(誰でも加入可能)

誰でも参加できるため、コミュニティー内で技術を相互に共有ことができます。

これによってコンポーザビリティーの高いサービスを構築することができるようになります。

ちなみにコンポーザビリティーとは、「複数の要素や部品などを結合して構成や組み立てが可能」という意味になります。

これにより、Web2.0の頃は、企業がデータベースを独占していることにより、データベース互換性がありませんでした。

しかしWeb3.0の時代には、同じデータベースを異なるサービスがシェアしたり、共有することができるようになりました。

トラストレス(信頼や権威が不要)

第三者の仲介が不要な状態で、取引を実現することができる点もブロックチェーンの特徴です。

これはP2Pという通信形式によって実現されています。

オーナーシップ(第三者がいなくても所有権が保障される)

ブロックチェーン技術によってデータが改ざん不能になりました。これにより価値のある通貨を発行することができるようになりました。

これは、国家が発行する通貨も一緒で、お金が複製されてしまうとお金の価値がなくなってしまいます。

ですが、国は軍事力を背景に持つ権力によって複製ができないようにすることで価値を保つことができます。

ブロックチェーンの仕組み

では、ブロックチェーンのような仕組みは、分散型である点が特徴的です。分散型の通信方式P2Pを導入することで、ブロックチェーン技術は成立しています。

また、ブロックチェーンはハッシュという技術と、コンセンサスアルゴリズムという技術を付け加えることで、安全で民主的な取引が実現しています。

分散型の管理システムP2P

ブロックチェーン技術においてP2Pネットワークという通信方式は必要不可欠なものとなっています。

P2Pネットワークとは、コンピューター同士が対等の立場でデータを交信するシステムのことを指します。あくまでP2Pとは通信方式で仮想通貨に限定される技術ではない点は注意しましょう。

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  • P2Pネットワークとは、コンピューター同士が対等の立場でデータを交信するシステム

ブロックチェーン技術は、P2Pネットワークという通信方式を取り入れることで、金融機関の介在無しにユーザー同士でのオンライン取引を可能にしました。

サトシ・ナカモトはビットコイン原論文の中で以下のように述べています。

完全な P2P 電子通貨の実現により、金融機関の介在無しに、利用者同士の直接的なオ
ンライン決済が可能となるだろう。

出典:2008 サトシ・ナカモト「ビットコイン:P2P 電子マネーシステム」p2.

既存の金融システムは、中央集権型で取引履歴を保管し、第三者機関のもとで取引履歴の信頼を担保してきました。サーバーに全ての情報を集めるクライアントサーバー方式になります。

一方で、ブロックチェーン技術は、P2Pの通信方式を取り入れることで、取引履歴をみんなで共有することで信頼性を担保したのです。

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  • ブロックチェーンは、P2Pネットワークを取り入れることで、金融機関の介在無しにユーザー同士でのオンライン取引を可能に
  • 既存の金融システムは中央集権型で取引履歴を保管し、第三者機関の権威を担保に取引を可能に

ブロックチェーンの「ブロック」はハッシュ関数で暗号化される

ブロックチェーン技術によって安全な取引をするためにはハッシュという技術を利用しています。 

ハッシュとは、データを通信の際にデータを英数字の羅列に暗号化する技術のことです。データが偽造されたり、破損することを防ぐことを目的とした技術です。

暗号化するための計算式をハッシュ関数と言い、暗号化された英数字の羅列をハッシュ値といいます。また、ハッシュ値は直前のブロックから計算される値のことを指しています。

CHECK
  • ハッシュとは、データを通信の際にデータを英数字の羅列に暗号化する技術
  • ハッシュ値は直前のブロックからハッシュ関数を用いて計算される値のこと

これだけだとイメージが湧きにくいと思うので、より具体的に解説します。ビットコインで使われるハッシュ関数「SHA256」をもとに、ブロック①のハッシュ値

6CA0A41D2138D7257E1684F62C4E62DCBD329C89294242D4F811E1F8D5962F3C

とされたとします。

次のブロック②には、ブロック①のハッシュ値にブロック②のハッシュ値を加えて計算されます。そのため、

F8AF15580AEE0AF2504EB053BE2FF72E8CA7D8061929657AB718949E258F0894

というハッシュ値が算出されます。これが次のブロック③も同様に繰り返されます。このようにハッシュ値をつなげることで、不可逆で一方向のブロックチェーンの特徴が実現します。

コンセンサスアルゴリズム:Proof of workなど

ブロックチェーンは、運営者のいない非中央集権型の仕組みでした。例えば、仮想通貨を用いた取引が行われると、その取引が正しいか判断する必要があります。

膨大な取引がブロックチェーン上で実施される際に、取引が正しい可動化を決めるアルゴリズムのことをコンセンサスアルゴリズムと言います。

誰がどのように取引の判断を下すのかをコンセンサスアルゴリズムによって合意形成として定めているのです。

仮想通貨の種類によって、使用するコンセンサスアルゴリズムは異なります。大体4つの種類に分類されます。

CHECK
  • コンセンサスアルゴリズムによって合意形成を図る
  • 膨大な取引がブロックチェーン上で実施される際に、取引が正しい可動化を決めるアルゴリズムのことをコンセンサスアルゴリズムと言います。

PoW(Proof of Work:プルーフオブワーク)

PoWは、コンセンサスアルゴリズムの代表で、仮想通貨の中でも特に知名度の高いビットコインやイーサリアムなどが採用しています。

このアルゴリズムは、マイニングの速さによって承認者を選出します。

PoS(Proof of Stake:プルーフオブステイク)

PoSは、通貨の保有量の多さを基準に選出します。

ブロックチェーンの種類

ブロックチェーンには

  • パブリック型
  • プライベート型
  • コンセンサス型

の3つがあります。これらについて解説していきます。

パブリック型コンソーシアム型プライベート型
イメージ図
管理者の有無なしあり(複数企業)あり(単独)
参加者不特定多数特定複数組織内
合意形成の仕組みPow/Pasなどによる承認特定者間のコンセンサス組織内の承認
利用モデルビットコイン金融機関などによる利用金融機関などによる利用

パブリック型

パブリック型ブロックチェーンは、インターネットに接続されていれば、誰でも参加できるタイプのブロックチェーンです。

サトシ・ナカモトが提唱したブロックチェーンの基本形ともいえるモデルです。現在は、ビットコイン、イーサリアム、など有名どころの仮想通貨から、小規模仮想通貨まで広く使われています。

パブリック型

パブリック型のメリットとして、

  • 情報の透明性が高い
  • 管理者がおらず民主的に運営ができる
  • 参加者がいる限り取引が続く

ということです。ただ、このメリットの反面、大量の上昇を処理する必要があるため、多くの処理と時間を要します。

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  • パブリック型ブロックチェーンは、インターネットに接続されていれば、誰でも参加できるタイプのブロックチェーン
  • 大量の上昇を処理する必要があるため、多くの処理と時間を要します。

現時点で、パブリック型の代表格のビットコインでは、約10分の時間がかかります。こうした、処理速度が低下する問題はスケーラビリティによる課題と言われています。

プライベート型

プライベート型ブロックチェーンは、特定の管理者が存在して中央集権型のネットワークです。利用できる人は限定されます。

プライベート型

プライベート型は中央集権型のネットワークです。透明性はないものの、外部に公開されないためプライバシーが確保され、閉じたシステム内でブロックチェーンにデータを格納できます。

CHECK
  • パプライベート型ブロックチェーンは、特定の管理者が存在して中央集権型のネットワーク
  • 透明性はないものの、外部に公開されないためプライバシーが確保され

コンソーシアム型

特定の企業グループなど、ある程度信頼のおけるメンバーで合意を取りながらブロックチェーンを利用するのがコンソーシアム型です。

コンソーシアム型

⾝元のわかっている参加者しかいないため、合意形成はパブリック型やプライベート型より取りやすいのが特徴です。

CHECK
  • 特定の企業グループなど、ある程度信頼のおけるメンバーで合意を取りながらブロックチェーンを利用するのがコンソーシアム型
  • 合意形成はパブリック型やプライベート型より取りやすいのが特徴です。

ブロックチェーンの課題

ブロックチェーン技術には、メリットがこれまで述べてきたように様々なメリットがあります。ただ、まだまだ技術的な課題点が残っています。それが

  • 新しいブロックの生成に時間がかかる
  • 短時間あたりの取引件数が限られている
  • ビジネスでの運用方法が確率されていない

といったものが挙げられます。

新しいブロックの生成に時間がかかる

ブロックチェーンの種類によりますが、パブリック型のビットコインなどで使用しているブロックチェーンは、データ処理の確定に数秒〜10分程度かかるため、急ぎの取引が求められるものには使用ができません。

単位時間あたりのトランザクション件数が限られている

規定されているブロックに格納できるデータ量の上限と、新ブロック⽣成にかかる時間との関係から算出する、取引件数が、クレジットカード会社のVISA等の既存決済システムと⽐べて劣っていることが現在課題になっています。

実ビジネスでの運⽤⼿法等が確⽴されていない

実ビジネスへの適⽤例が少ないこともあり、ビジネスにおいて適用するための基準などが明確に定められていません。

CHECK
  • 新しいブロックの生成に時間がかかる
  • 短時間あたりの取引件数が限られている
  • ビジネスでの運用方法が確率されていない

ブロックチェーンの活用事例

仮想通貨

仮想通貨とは、電子データのみでやりとりされる通貨です。我々が使用する円と同じように代金の支払いにも使用でき、電子データとして記録されます。

仮想通貨の価値の保証は、ブロックチェーン技術への信頼性によって実現されています。

NFT(非代替性トークン)

NFTはブロックチェーン技術によって生み出されたものです。NFTというのは、非代替性トークン(Non-Fungible Token)の略称です。

世界で唯一無二であることや、作成者、所有権などをデジタル上で証明する仕組みです。

ブロックチェーン技術を利用することで、NFTに関する取引の情報などが各ブロックに格納されていく仕組みになっています。

DAO(自律分散型組織)

DAOとは、Decentralized Autonomous Organizationの略で、和訳すると分散型組織になります。管理者が存在せず、メンバーが共同所有を行うような組織のことを指します。

既存の組織のようなトップダウンではなく、究極の民主主義をテクノロジーで実現した(ようとしている)組織の形です。

さいごに


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