ブロックチェーンってどんなもの?分かりやすく解説します!

暗号通貨を知る

2016年から2017年にかけて、世間に「暗号通貨(仮想通貨)」の存在が大きく知られることとなりました。

このときは、まず「ビットコインがすごく値上がりしている!」という点に注目が集まり、テレビのコマーシャルや果てはバラエティー番組なども放送され、多くの人が知るきっかけになったことでしょう。

暗号通貨(仮想通貨)が円やドル(=モノ)と交換できる理由

確かに、「取引によって利益が得られる(安いときに買って高いときに売ると差益が得られる)」という点は、暗号通貨(仮想通貨)の大きな特徴ですし、魅力でもあります。

でも、よく考えてみると、暗号通貨(仮想通貨)には百円玉や金貨のようにモノとしての実体はなく、「バーチャル通貨」と呼ばれるように、電子データしか存在しません。

つまり、例えば「昨日10万円だった1BTC(ビットコインの取引単位)が朝起きたら20万円に増えていた」というエピソードは、取引した人にとってはPC(もしくはスマートフォン)の画面に昨日は1BTC=10万円のデータが表示されていたのに、朝起きたら1BTC=20万円というデータが表示されていた、というようなことに過ぎません。

円のような通貨であれば、銀行口座に預けている10万円をATMで引き出すと10万円分のお札が手に入ります。ですが、暗号通貨(仮想通貨)の場合、ウォレットに1BTCが記録されていても、物質として「1BTC」のコインが引き出せるわけではありません。

手元に残るものが何もないのにその「データ」に価格が付き、取引されたり、取引したデータを円やドルなどの通貨と交換できたりする。または飲食店のようなところでの決済(サービスやモノとの交換)に使える。そう考えると暗号通貨(仮想通貨)はとても不思議なものではないでしょうか?

その不思議な取引が成立する仕組みを考えるうえで重要なのが「ブロックチェーン」です。

仮想通貨を売買したり、調べたりしたことがある人は少なくとも一度はこの単語を聞いたことがあると思います。

ブロックチェーンはひと言で言えば「取引記録の書き換えができない仕組み」のことで、ビットコインが開発される過程で生まれた技術です。
もともとはビットコインの生みの親、サトシ・ナカモトによって考案され、彼が発表した論文を読み興味を持った世界中のソフトウェア開発者によって、改良が加えられたことで誕生しました。

サトシ・ナカモトが発表した論文は「銀行や金融機関などの第三者を介さずに低コストで取引できるデジタル通貨のアイデア」が書かれたものでしたが、この実現のためにはブロックチェーンの技術が必要不可欠でした。

ビットコインをはじめとする暗号通貨(仮想通貨)が「通貨」として成立するためには、「好き勝手に偽造できる」「保有しているデータを簡単に改ざんできる」「簡単に盗むことができる」といったことを防ぐ必要があります。

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円やドルなどの通貨は国が管理している

これは円やドルなどの通貨に置き換えてみると分かりやすいでしょう。例えば一万円札は日本銀行が発行していますが、この一万円札をコピー機を使ってカラーコピーするだけで罪に問われる可能性がありますし(そもそも偽造防止のプロテクトがされています。)、偽造した紙幣を使用した場合はもちろん偽造通貨行使罪に問われます。

また、紙幣自体にも高度な技術が多数採用されており、偽造しようと思っても簡単にはできません。加えて、紙幣には「記番号」と呼ばれる製造番号が記載され、同じ記番号が記載されている紙幣はそもそも存在しません。つまり、法定通貨の偽造を行うには、法律で罰せられるリスクと、技術的な難易度をクリアする必要があるのです。

銀行に預金している場合も、銀行が口座を管理しているため、「何もしていないのに100万円の口座残高が、ある日急に10万円になっていた」ということもあり得ません。

つまり管理されているからこそ通貨の価値が担保され、皆が安心して使えるという状況になっていることで、労働の対価を円やドルでもらったり、サービスやモノを買ったときの対価として通貨を使ったりすることができるのです。

それをビットコインはブロックチェーンを使うことによって成立させたのです。

では、具体的にブロックチェーンはどのような機能を持っているのでしょうか。

取引記録をブロックにまとめてチェーン上につなぐから「ブロックチェーン」

暗号通貨(仮想通貨)は、誰かに送ったり、取引所を経由して売買をしたりすると取引履歴が残ります。この取引履歴を「トランザクション」といいますが、ブロックチェーンを採用している暗号通貨(仮想通貨)ではこのトランザクションが一定数発生すると、それらをひとつの「ブロック」にまとめて収納します。そのブロックはその前にできたブロックにつながれます。

トランザクションが一定数発生

ブロックに収納

前のブロックにつながれる

トランザクションが一定数発生

2番目の処理(ブロックに収納)に戻る

こうして処理が繰り返され、次々とトランザクションを収納したブロック同士が鎖状につながれていくという特徴から、この取引履歴の記録システムを「ブロックチェーン」と呼んでいるのです。

 

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データ構造自体が改ざんに強い

では、このブロックチェーンのシステムがどのように暗号通貨(仮想通貨)の信頼性と関わっているのでしょうか?

まず、ブロックチェーンのデータ構造が改ざんに非常に強いという点があります。

先ほど説明した一定数のトランザクションをブロックに収納する際に、取引記録だけでなく、「ハッシュ値」と呼ばれる情報も同時に取り込まれます。

ハッシュ値はこの場合、直前のブロックが持つ情報をもとに生成された値で、わずかでも情報が異なればまったく別の値になる、という特徴を持っています。

仮に9月1日時点に「1月1日にAさんからBさんに1BTCを送った」というトランザクションがあったとして、このトランザクションを悪意を持った人間が「1月1日にAさんからCさんに1BTC送った」と改ざんできたとします。

しかし、このトランザクションが収納されているブロックのハッシュ値は、その改ざんによって変化することになります。

つながれたブロックには「前のブロックに基づくハッシュ値」が保存されているので、改ざん前のブロックは1月1日時点から9月1日時点まで、後ろのブロックが前のブロックから生成されるハッシュ値を持ちながら、すべてが1本の鎖で1方向につながれています。

ここで、仮にトランザクションが改ざんされたブロックが発生するとどうなるでしょうか?

前後のハッシュ値に整合性のとれないブロックはチェーンにつながれません。つまり、1月1日のトランザクションを変更したい場合は、それ以後9月1日まですべてのブロックのハッシュ値を変更する必要があり、それは事実上不可能といってもいいでしょう。

構造以外にも改ざん防止の仕組みがある

ビットコインのような暗号通貨(仮想通貨)が円やドルなどの法定通貨と比較される際によく言われるのが、「非中央集権型」という点です。

例えば日本の法定通貨である円は中央銀行の日本銀行が貨幣の製造や流通量を管理しています。これはアメリカでも同様で、中央銀行であるFRB(連邦準備制度)があり、ドルの流通を管理しています。

また、預金を扱う銀行も、顧客の預金を管理する本体がいることで、ATMでお金を下ろしたり、誰かにお金を振り込んだりするシステムが正常に稼働しています。

暗号通貨(仮想通貨)の比較対象にされやすい、「クレジットカード決済」やPayPalのような「オンライン決済」も、顧客が店頭で決済した情報が、いったん中央のサーバーを通って決済されることから、銀行と同様に中央集権型です。

しかし、ビットコインをはじめとして、多くの暗号通貨(仮想通貨)にはそうした「管理者」がいません。では一体誰がシステムを正常に稼働させているのかというと、ネットワークに接続されている世界中のコンピューターや電子デバイスなど(これを「ノード」と呼びます)の端末にデータが保管され、それぞれが直接通信を行って、参加しているユーザー全員でデータを管理しているのです。

銀行での振り込みと比較すると、銀行は

「Aさんから10万円を振り込み依頼→サーバーで処理→Bさんの口座に10万円が振り込まれる」という経緯をたどりますが、

暗号通貨ではノード同士が直接やりとりをするため、

「Aさんのウォレットから1BTC送信→Bさんのウォレットで1BTC受信」という手順が可能になるのです。

ちなみにこのノード同士が直接通信を行うシステムを「P2P(peer to peer)ネットワーク」と呼ばれるもので、このシステムはSkypeなどにも使われています。

また、このP2Pネットワークと併せて採用されているのが、「コンセンサスアルゴリズム」です。

ブロックチェーンでは取引履歴がブロックとして保存され、1本のチェーンに時系列でつながれているという点は先ほど解説しましたが、取引がノード同士で直接行われるということは、それぞれで行われる取引の整合性をとる必要があります。

そのために採用されているのが「コンセンサスアルゴリズム」で、これはネットワーク上に取引の履歴をすべて公開し、ネットワークの参加者全員で取引に不正がなかったかの検証を行って合意をとるシステムのことです。

実際、ビットコインは最初のブロックができてからの取引記録はすべて公開されていますし、誰でも閲覧することができます。

では、どこで合意形成を行うのかといえば、ビットコインの場合、10分に一度ブロックが生成されますが、このブロックが作られるタイミングで行われます。

この合意形成の方法はブロックチェーンを採用している暗号通貨(仮想通貨)の種類によって異なりますが、ビットコインの場合は「PoW(proof of work 『仕事の証明』)」と呼ばれる仕組みによって行われています。

PoWでは、先ほど紹介したハッシュ値をとるために「ナンス値」という特別な値を探し出す必要があり、さらにこのナンス値は簡単な計算では見つけられないように設定値を1つずつしらみつぶしに探す「総当たり方式」が採用されていて、プログラㇺによって近道することができないされています。

ブロックは10分おきに1つ生成されるので、世界中の参加者が一斉に計算を開始し、一番早くナンス値を見つけ出したノードにブロックを生成する権利が与えられます。

ちなみに、この計算作業には膨大な数列の処理が必要になるため、高価な専用の機材が不可欠です。こうした金銭的な負担があるにもかかわらず、なぜ世界中から参加者が集まるのかというと、ナンス値を見つけ出した人は報酬として12.5BTC(2020年まで)がもらえるからです。2018年11月現在、1BTCは約73万円前後ですから、日本円で約900万円がもらえることになるのです。

PoWに参加し、報酬としてビットコインをもらうことを、金の採掘になぞらえて「マイニング」と呼んでいます。

報酬があることにより、参加者が増え、増えた分だけセキュリティーが高まる、という循環をビットコインは初めて作り出したのです。

 

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ただの「データ」が通貨として成立した

こうしたP2Pやコンセンサスアルゴリズムを取り入れることで、まさに「分散型台帳」と言えるようなネットワークを作り出すことができたため、仮にどこかのノードでの取引記録の改ざんや、ノードの破壊があったからといって、世界中すべてのノードが同じタイミングで改ざん・破壊される、ということがなければ、全体が共有している取引情報が改ざん・破壊されることはほぼ不可能な仕組みを成立させることができたのです。

この点は、銀行のようなサーバー管理に勝るメリットです。銀行では、顧客の預金は複数のサーバーを設置するようにして厳重に管理されていますが、それでも数に限りはありますし、災害時のような非常時にはサーバーが停止する可能性はあります。

対してブロックチェーンでは、実質的にサービスが停止する可能性は極めて低いと考えられています。

これらの仕組みによって「分散的に管理され」「暗号通貨(仮想通貨)そのものに価値がつき」「それを誰かに送信したり、もらったりすることができ」「勝手に記録を改ざんされたり、盗まれたりすることがない」という性質を暗号通貨(仮想通貨)に持たせることが可能になったため、「1BTC=73万円」のように、法定通貨と交換できるような「通貨」として成立したのです。

ブロックチェーンは通貨以外にも応用され始めている

ここまで説明してきたように、もともとはビットコインを成立させるための仕組みとして開発されたブロックチェーンでしたが、その特性が非常に画期的だったため、ブロックチェーンの仕組みを含むビットコインの通貨としての機能を改良した暗号通貨(仮想通貨)がたくさん生まれました。

例えばビットコインに次ぐ取引高を持つイーサリアムは、ブロックチェーン上で契約を自動で執行する「スマートコントラクト」と呼ばれる仕組みを取り入れています。執行された契約はブロックチェーン上に保存されるため、誰かがその内容を勝手に書き換えたり、消したりすることはできません。

ビットコインの場合、ブロックチェーン上で管理できるのは通貨の取引履歴でしたが、イーサリアムの場合は、それに加えて暗号通貨(仮想通貨)以外の領域で活用できる「プラットフォーム」としての機能が追加されているのです。

スマートコントラクトの応用が期待されている分野としては、例えば登記・契約・決済にスマートコントラクトが使える不動産業界や、ブロックチェーン上に著作権を保存することで、海賊版のような不正使用を防ぐことができるエンタメ業界などです。

また、すでにブロックチェーンを活用した運用が始まっている企業もあります。例えば物流ではイギリスのエバーレッジャーという企業が開発した取引台帳は、市場で取引されるダイヤモンドのシリアルナンバーやサイズなどのデータをブロックチェーンに記録することで、産地の虚偽申告を防いだり、紛失や盗難を防ぐことが期待されています。

コスト削減効果が金融業界を変える可能性も

ブロックチェーンには種類があり、ビットコインで採用されているのは、ネットワークが分散化され、誰でもネットワークに参加し取引をしたり、マイニング(取引の承認作業)を行うことができる「パブリック型」と呼ばれるブロックチェーンです。

一方、ネットワークを分散化せず、管理者を置いたうえで運用されるクローズなブロックチェーンもあります。

管理者を置くメリットとしては、パブリック型と比較して取引の承認スピードが上がるという点に加えて、従来のシステムの中央にサーバーを置くシステムよりもコストが削減できるという点で、金融機関のようなところで非常に注目されています。

実際、「国内金融」としては大手の三菱UFJフィナンシャル・グループは、2018年5月にクラウドコンピューティングサービスを手掛けるアカマイテクノロジーズと共同で新型ブロックチェーンを開発したと発表しました。このように、今後も積極的な研究・開発が行われるでしょう。

今後、国際的にキャッシュレス社会が浸透すれば、その決済処理件数は従来よりも格段に増えることが予想されています。その際にこうしたブロックチェーンの研究が進めば、ユーザーが送金する際に発生する手数料のようなコストも安く抑えることが可能になり、マイクロペイメント(少額決済)のように決済の方法も次第に流動的になってくるでしょう。そうなってくれば新たな産業が創出される可能性も出てきます。

気になったら調べてみる

ここまで、多くの暗号通貨(仮想通貨)を通貨として成立させているブロックチェーンについて解説してきました。「暗号通貨(仮想通貨)」というだけあって、暗号学的な知識やプログラミングの技術を応用したサービスですし、知らない人にとってみれば専門用語だらけに見えてとっつきにくいかもしれません。ただ、ブロックチェーンやそれにまつわる技術に関して言えば、意外にシンプルなので、「今後、暗号通貨(仮想通貨)に投資してみたい」と思っている人は、そもそもどのような仕組みでそれらが成り立っているかを調べてみるのも、ひとつの投資のアプローチではないでしょうか。