ブロックチェーンとは何か?ビットコインや仮想通貨の根幹を支える技術を解説

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あなたは「ブロックチェーン」という言葉を聞いたことがありますか?仮想通貨の一番の特徴となる「ブロックチェーン」の中には情報が詰まっており、それが次のブロックと鎖で繋がっていると考えるとイメージしやすいかも知れません。

ブロックチェーンには「分散型」・「不可逆性」というメリットもあり、セキュリティ観点から見てもとてもすぐれた技術なのです。ここでは、「ブロックチェーン」の特徴やメリット、デメリットについてご紹介致します。

 

ブロックチェーンとは何か?

ブロックチェーンとは、日本語に訳すと「分散型台帳技術」や「分散型ネットワーク」と呼ばれます。その名の通りブロックが鎖で繋がれたような形のものを想像して頂けるといいかも知れません。

この技術では取引履歴のデータのことを「トランザクション」と呼び、複数のトランザクションをまとめたものを「ブロック」と呼んでいます。ブロックが連なるように保存された状態が「ブロックチェーン」です。

よく「ビットコイン=ブロックチェーン」と思われることがあるかと思いますが、ブロックチェーンは技術そのものを指しており、たまたまビットコインがブロックチェーンの技術を使っているというだけです。

ではブロックチェーンを一体どんなことに使うのかと言うと、決済はもちろん証明や契約、そしてB to BやB to Cにも使われる予定です。また具体的に使われている例として、ujoMUSICというサイトではブロックチェーン技術を使った音楽サービスなどがはじまっており、中央集権がないためユーザーが楽曲を購入するとすぐにアーティストにお金が入るという仕組みができています。

このように単なる代金の決済に使うのみならず、ブロックチェーンは証明書や契約書を組み込んで今後いろいろな業界で利用されていくと考えられています。

ブロックチェーンのしくみとは?

ブロックチェーンはビットコインをはじめとした複数のアルトコインに採用されており、その中核をなす技術を原型とするデータベースのことです。「ブロック」と呼ばれるトランザクションがまとまったものが取引が行われる度に増えていき、リストとなっていきます。そして各ブロックには取引が行われた日時のタイムスタンプと、前のブロックへのリンクが含まれているというわけです。

このブロックチェーンは、一度記録するとブロック内のデータを変更したりすることはできなくなっていると言われています。ブロックチェーンのデータベースは「Peer to Peerネットワーク」と「分散型タイムスタンプサーバー」を使っているため、自律的に管理されています。

また、ブロックチェーンの特徴として「分散して管理」されるため、仮想通貨を利用しているユーザーのコンピューターに保存されます。

つまり銀行のような特定の管理機関がないため、権限がひとつのところに集中することはなく、「マイナー(採掘者)」と呼ばれるユーザー同士が自分のコンピューターで承認作業をするので、そのマイナーのコンピューターが世界中に散らばっているイメージです。

分散型であるブロックチェーンのイメージ。P2P(Peer to Peer)で分散されているため中央管理者がいない

そのためにブロックチェーンはシステム障害に強く、中央集権が手数料を取るのでもないため、低コストで送金などの金融サービスが運用できると期待されています。

しかし世界中にマイナーが散らばっているために、リアルタイムでの承認はできず「10分単位でまとめて」するシステムになっています。特にビットコインはユーザーが増えすぎているため、送金の時間帯などによっては承認作業が10分で間に合わず、30分、1時間、あるいはそれ以上を要する時もあるようです。これがビットコイン普及のこれからの課題となることは間違いありません。

仮想通貨の「マイニング」とは?

マイニングに使用するコンピューターも仮想通貨が今のように注目される前なら普通の家庭用コンピューターなどで処理しきれたのですが、現在では仮想通貨のユーザーが増えて莫大なデータを処理するため、CPUの性能も強固な「ASIC採掘機」と呼ばれるマシーンでないと太刀打ちできなくなっています。

しかもマシーンの電源は24時間つけっぱなしでないといけないため、電気代が世界的に見ても高額な日本ではマイニングで稼ぐことは難しくなっています。そのため現在では個人がマイニングをするというよりも、電気代の安い国の企業が事業として参入するケースが多くなっています。

中国の大手メーカーBitmainが開発するASIC

ブロックを暗号化する「ハッシュ関数」とは?

ビットコインを始めとする仮想通貨の取引が記録されている各ブロックには「何月何日にAからBへ○○BTCを送金した」という内容のデータが記録されています。このデータはオープンなため誰でも見ることが出来るのですが、「具体的な取引内容」については「ハッシュ関数」という技術で暗号化されています。

「ハッシュ関数」と言う名前はPCを使う人なら誰でも一度は聞いたことがあるのではないでしょうか?定義としては「データから一定長のメッセージダイジェストを生成する1方向の関数」となり、セキュリティには欠かせない関数となっています。

このハッシュ関数は、元となるデータから一定の文字数の不規則な文字列(ハッシュ値)を生成します。皆さんも仮想通貨をやりとりしていて、英字や数字が混じった長い文字列を目にすることがあると思いますがこのような文字列がハッシュ値です。

ハッシュ値は同一のデータですと同じハッシュ値が生成されるのですが、一文字でも異なればまるっきり違うハッシュ値が生成されるのです。また、生成された文字列から元のデータを読み取ることができないという「不可逆性」があります。そのためデータの改ざんなどが不可能だと言われています。

各ブロックのデータにはハッシュ関数によって暗号化されたトランザクションと、その直前のブロックデータのハッシュ値が入っています。直前のハッシュ値と、「ナンス値」と呼ばれる特別な数字を見つけ出して「整合性」を取ることができると、ブロックが新たに生成されてチェーンで結ばれるという作業が行われます。この作業のことを「採掘(承認)作業」といい、世界中に分散しているマイナーが行っています。マイナーとは「マイニング(採掘)をする人」という意味なのです。

またその作業には報酬が贈られますが、これには皆さんがビットコインなどを送金するときの「手数料」が当てられるという仕組みです。

すべての取引記録を閲覧できる

仮想通貨の取引はすべて公開されており誰でも閲覧できると前述しましたが、一体それはどこで見ることが出来るのでしょうか?それはblockchain.infoというサイトで閲覧できます。すべての取引は10分単位になっており、承認されたブロックの数、ビットコインの量、ハッシュ値、前ブロックのハッシュ値が記録されています。

ですが暗号化されていますので、個人が取引した「詳細」まではわかりません。時系列でオープンになっていることで、不正を防ぐひとつの役割になっていると言えます。

blockchain.infoではビットコインのブロックチェーンの最新状態を見られる

ブロックチェーンのメリットとは?

ではブロックチェーンにはどんなメリットがあるのでしょうか?まず第一に「中央集権ではない」ということが挙げられます。現在の銀行のように中央集権が仮想通貨を管理していると、システムがダウンしないということになります。管理が分散しているので、どこか不具合が起こっても他のルートを通ってブロックチェーンが進んでいきます。

また、多くの利用者の間でブロックチェーンのデータが共有されますので、特定の管理者によって独裁的に管理されないというメリットもあります。

また、特定の金融機関を経由しないので、海外への送金などの手数料が劇的に安くなります。ブロックチェーンを使うことで海外にいるユーザー同士の送金も少ない金額で済みます。

更に、ブロックチェーンを使ってユーザー同士で管理しますが、元データを見れない不可逆性があるので改ざんができないというメリットがあります。隣り合ったブロックには前ブロックのハッシュ値が書いてあるため、すぐに不正がわかってしまうのです。このため仮に意図的に改ざんしたとしても、すぐに明らかになってしまいます。

ブロックチェーンのこれからの課題とは?

非の打ち所がないように見える技術であるブロックチェーンですが、欠点もあります。それは「処理速度」です。管理者が世界中に「分散」していてユーザーも爆発的に増えたため、リアルタイムの処理が不可能となっており、着金するのが遅いのです。

また、時間帯によってばらつきもあるのも問題となっています。リアルタイムで処理が完了しないと、近い将来、実店舗などで仮想通貨を使う場合にどうなるのか?という課題もあります。

まだまだ新しい技術ゆえの課題点は多いですが、それ以上に「分散型」・「不可逆性」という特徴によりセキュリティ面のメリットも大きいため、金融関係だけでなく航空業界やゲーム業界、保険業界、食品流通業界などいろいろな業界から大いに期待されています。

まとめ

ここでは仮想通貨の一番の特徴となる「ブロックチェーン」についてご紹介致しましたが、いかがだったでしょうか?マイニングによって生成される「ブロックチェーン」には、承認されたブロックの数、ビットコインの量、ハッシュ値、前ブロックのハッシュ値などが記録されています。

ブロックの中の情報はハッシュ関数によって暗号化されており、取引記録は公開されていますので偽装や改ざんを防ぐことができます。また、中央集権的ではなく分散型のネットワークで管理されていますので、サーバーがダウンして使えなくなるということもありません。

このようにすぐれた技術を結集して作られたブロックチェーンですが、「処理速度」のスピードが遅いという欠点もあり、今後の課題となっています。

ブロックチェーンとは?(NTTデータ)
http://www.nttdata.com/jp/ja/services/sp/blockchain/latest/

ブロックチェーンの仕組み 〜初心者のためのわかりやすい解説〜(ガイアックス)
http://gaiax-blockchain.com/blockchain-first-book