ブロックチェーン技術の仕組みとは | ビットコインから銀行や政府まで広がる活用

ビットコインの根幹技術であるブロックチェーンについて解説します。ブロックチェーンはほぼすべての仮想通貨に利用されている仕組みです。さらにブロックチェーンを応用した技術も紹介します。※初回公開日2018/02/15

ブロックチェーン技術の仕組みとは | ビットコインから銀行や政府まで広がる活用

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ブロックチェーンとは?

ブロックチェーンとは、金銭などの取引履歴をオンライン上で不特定多数が記録および監視する仕組みのことで、第三者の介入を必要とせずに、盗難や改ざんのリスクを解消したシステムです。

ビットコインの取引履歴をいくつも集めたデータのことを「ブロック」と呼び、そのブロックが鎖(チェーン)のようにつながって記録されていることからブロックチェーンという言葉が生まれました。

この記事では仮想通貨を成立させるうえで欠かせない技術であるブロックチェーンの仕組みを解説します。また、ブロックチェーンは仮想通貨以外にも利用できる革新的技術といわれているので、ブロックチェーンが転用されているシステムの実例を紹介します。

みんなで監視するシステム?

ビットコインのブロックチェーンは特定の管理者が不在で、言ってしまえば「みんなで」取引履歴の記録と監視をしています。これは、日本銀行などの特定の機関が発行して流通量を管理している法定通貨との大きな違いです。このようなブロックチェーンの特徴を成立させている二つの仕組みについて解説します。

分散型台帳

分散型管理台帳とは、取引履歴のデータをブロックチェーンに参加している多数のコンピュータで管理することです。

普段私たちが銀行でだれかに日本円を振り込んだときには、送金情報が銀行のコンピュータに保存されます。そして多くの利用者が、それぞれお金を預けたり、振り込んだりしたという記録がすべて銀行のコンピュータに保存されて管理されています。

一方ブロックチェーンによって成り立っているビットコインは分散型台帳なので、ブロックチェーンに参加しているすべてのコンピュータに取引履歴が保存されます。

分散型台帳のメリット

銀行のように特定のコンピュータが取引履歴を集中管理していると、そのコンピュータが盗難されたり、データが改ざんされたりすると取引履歴を正常に保てなくなってしまいます。しかしブロックチェーンでは一つのコンピュータで問題が発生しても、不特定多数のコンピュータが同じ情報を保持しているので、データを正常に管理できます

もちろん銀行システムはそのようなことが起きないように厳重に管理されていますが、ブロックチェーンを利用すれば特定の管理者が不在でもより取引履歴の信頼性を高められるということです。

非中央集権型とは

非中央集権型とは、特定の管理者がいないという意味です。

日本円などの法定通貨のように特定の国や機関が発行して管理している通貨は中央集権型と呼ばれます。一方ビットコインは非中央集権型で発行者や管理者が存在せず、ユーザ全員が対等な関係になっています。

非中央集権型のメリット

法定通貨などの中央集権型の通貨は、インフレやデフレを避けるために管理者である国が通貨の発行量をコントロールしています。かつて無節操な通貨の発行によってジンバブエドルがインフレを起こしてしまったように、中央集権型は管理者次第で通貨の価値が変動してしまう危険性を持っています。

一方ビットコインはあらかじめ通貨の総発行量が2,100万BTC(ビットコインの通貨単位)とプログラムされており、だれもそれを変更できません。さらに新規発行されるスピードもブロックチェーンの仕組みとして定められているので、突然のインフレやデフレが発生する可能性も非常に低くなっています。

取引の承認とは

ビットコイン取引の承認とは、ブロックチェーンに一定期間のブロック(取引履歴)が追加されることを指します。ブロックチェーンに記録された取引履歴は改ざんできないので、取引の承認をもって取引が完了します。

マイニング

マイニングとは、ブロックチェーンに取引履歴を記録して監視するためにコンピュータの処理能力を提供し、その対価として新規発行されるビットコインを得ることです。

ビットコインはマイニングによって提供されたコンピュータの処理能力を利用して、取引の承認を行っています。マイニングは新規発行されるビットコインを得られる唯一の方法で、処理能力を持つコンピュータなどのマシンさえあればだれでも参加できます。

また、マイニングによってブロックチェーンにあらたなブロック(取引履歴)が追加される速度はあらかじめプログラムされていて、報酬として得られるビットコインの量も決められています。

マイニングについては以下の記事で詳しく解説しています。

仮想通貨マイニングの方法・仕組みとは | 個人参加するなら知るべきマイナーの基本 | ボクシルマガジン
仮想通貨のマイニングとは、仮想通貨の取引履歴を記録するためにコンピュータの処理能力を提供して、その報酬として新規発...

プルーフ・オブ・ワーク(PoW)

プルーフ・オブ・ワーク(PoW)は、ビットコインのブロックチェーンを運営するための重要なルールです。和訳すると「仕事量による証明」という意味で、たくさん働いた人がビットコイン取引の承認ができて報酬を得られる仕組みのことです。

ビットコインのブロックチェーンにブロックを追記するためには、とても難しい数学問題を解かなくてはいけないという決まりになっています。つまりたくさん働いて(処理能力を提供して)問題を解いたコンピュータだけが、ブロックの追加をできるということです。

ただ、PoWには2つの問題があります。
- 大量の電力消費
- 51%攻撃の問題

PoWでは、計算量を担保するために大量の電力が必要となっており、初期投資費用・維持費・電力費ともに莫大な資金が必要となっています。

また、過半数以上の同意を得てブロックチェーンの書き換えを行うという性質上、悪意あるマイナーが全体の51%以上を支配することでブロックチェーンを不正に書き換えられるという問題があります。ですが、現状51%以上のハッシュパワー(計算能力)を保持するだけの莫大なコストから、見合うだけの利益を得られるかはあやしいところでもあるため、事実上起きづらいと考えるほうが自然です。

プルーフ・オブ・ステーク(PoS)

プルーフ・オブ・ステーク(PoS)は、PoWに代表されるコンセンサスアルゴリズムの一種です。PoSには大きく2種類あります。

先述したように、" 仕事量 "でマイニングの成功か否かが決まるのではなく、保有している保有する仮想通貨の量とCoin Age(コインを所持している年数)が関係しているものと、単に保有する仮想通貨の量のみが関係するものです。

前者の方法では、一度マイニングに成功するとCoin Ageが減るようになっているため、PoWにおける、より高性能なPCを大量に所持している一部のマイナーにマイニング報酬が偏ってしまうという問題点を緩和できます。後者は「Randomized Proof of Stake」と呼ばれ、この方法でのマイニングはフォージング(鋳造)と呼ばれています。フォージングにおいてはより多く通貨を所持している人が報酬をもらいやすく、PoWのように同じ人が成功しやすくなっています。

さらに、PoSでは上述したPoWの2つの問題も解消できるとされています。

Peer to Peer(P2P)ネットワーク

Peer to Peer(P2P)ネットワークとは、ネットワーク上につながっている端末が、お互いに直接接続してデータを送受信する方式のことです。

たとえば私たちがyoutubeを閲覧するときには、youtubeのサーバにそれぞれがアクセスして動画データを取得します。このような方式は、youtubeのサーバのようにデータを送信する管理者が必要になるので中央集権型といえます。

一方P2P方式はすべての端末が対等な関係でデータのやりとりを行うので、管理者が不要な非中央集権型といえます。ブロックチェーンはこのP2P方式を応用して開発された仕組みなのです。そしてすべての端末が直接データをやりとりできるので、第三者が介入せず直接の取引が可能となっています。

ほぼすべての仮想通貨の根幹技術であるブロックチェーン

ブロックチェーンは、ビットコインを成立させるための根幹技術です。そしてビットコイン以外のほぼすべての仮想通貨も、ブロックチェーン技術によって成り立っています。

イーサリアムのブロックチェーン

ブロックチェーンには、通貨の取引履歴以外のデータも記録できます。イーサリアムのブロックチェーンには通貨の取引履歴だけではなく、どんな条件で対価が発生するのかが取引にかかわる「契約」として記録されており、その技術のことをスマートコントラクトと呼びます。

イーサリアムはスマートコントラクトによって企業間の契約などもすべてブロックチェーンに記録できるので、契約にかかわる人件費の削減や手間の省略などのメリットが期待されています。

また、イーサリアムは近々アップデートを控えており、そのアップデートでは先ほど紹介したようなPoWとPoSのシステムが共存したコンセンサスアルゴリズムが導入される予定です。この変更のためにはディフィカルティボムを利用することが明らかにされていて、これによりマイナーの移行が促されるということです。

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IOTA(アイオータ)のブロックチェーン代替技術

IOTAは、近年話題になっているIoT(Internet of Things)で活用するために開発された仮想通貨です。IoTとは、パソコンやスマホだけではなく、冷蔵庫や冷房などあらゆるものをインターネットと接続することです。

IoTでは端末同士で少量のデータが何度もやりとりされるのですが、ブロックチェーンはそのようなデータの処理にはあまり向いていません。そこで、IOTAではブロックチェーン技術を応用して、IoTのデータ処理に向いている「Tangle」という技術が利用されています。

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さまざまな分野で利用され始めている?

ブロックチェーンはビットコインとともに生まれた技術ですが、その有用性からさまざまな分野で利用され始めています。

SBIグループの積極的なブロックチェーン活用

SBIホールディングス傘下のSBIリップルアジアは、2018年中に韓国の送金専門の金融機関に米リップルのブロックチェーンを活用した国際送金システムを提供する。リップルのシステムを韓国で実用化するのは初めてという。取引履歴を複数の参加者が共有・認証する同技術を活用すれば、即時で海外に送金できるほか、送金手数料は韓国の既存の銀行の7分の1ほどに安くなる見込みだ。ー2018/05/08 日本経済新聞

SBIグループは以前にも、ブロックチェーン技術の非常にダウンしにくいシステムを安価に構築できて、データが処理された履歴をすべて保存できるという長所を銀行の勘定系(銀行業務の基幹システム)に応用できないか実証実験を行っていました。ブロックチェーンにはがあります。

この実証実験では、「mijin」というプライベートチェーンが利用されています。プライベートチェーンとは、特定の組織内だけで利用されるブロックチェーンのことです。

結果は「主要な検証項目において、勘定系システムとして機能する」とされており、今後はブロックチェーン技術が企業のインフラシステムとして活用されることが期待されています。

オーストラリアのブロックチェーン技術

オーストラリアではブロックチェーン技術に関する研究が国をあげて行われており、2016年頃には"ブロックチェーン技術を基盤とする分散型の政治を実現するため"新党「Flux」が設立されました。Flux社は議会に提出された法案への賛成または反対を、党員である市民の多数決によって決定する、オープンで信頼性が高い投票システムをブロックチェーン技術によって構築しています。

現在、多くの民主主義国家では代表民主制を採用していて、市民の代表者である議員が政策を決めています。それをフラックスは、市民の声がそのまま政策に反映される直接民主主義に変えていこうとしているということです。

また、オーストラリア証券取引所(ASX)は2018年04月27日、ブロックチェーン技術を新しい証券取引管理システムに取り入れると発表しました。ASXは2020年の後半から2021年の第1四半期までの導入を目標としています。他にも、ナスダックのアデナ・フリードマン最高経営責任者(CEO)も仮想通貨に関して前向きな姿勢を示しています。

ダイヤモンド取引

英Everledger社は、ダイヤモンドやアート、高級車などの高価な資産を管理するための台帳をブロックチェーン技術によって作成している企業です。

たとえばダイヤモンドの価値を保証するためには、証明書の作成や鑑定が必要になっています。これは非常に手間がかかるうえに、証明書の改ざんなどの問題もあります。

そこで英Everledger社は、センターで読み取ってデジタルデータに変換したダイヤモンドの形状データや、所有者情報と取引履歴をブロックチェーンの台帳に記録しています。これによってダイアモンドの価値が保証されるとともに、消費者がニセモノや盗品を購入してしまうことを防いでいます。

また、CEDEX社もブロックチェーン技術をダイヤモンドの鑑定書に利用する研究を行っており、ICOを発行しています。ただし、日本在住の方の取引は日本の金融庁に認められた取引所での所定の手続きが完了次第、公式サイトにて発表されるということです。2018年6月現在はトークンセールでのCEDEXコインの購入はできません。

今後も注目したいブロックチェーン技術

ブロックチェーンはデータ消失や改ざんのリスクが非常に低く、管理者や第三者の介入によるデメリットを受けることもない仕組みで、ビットコインをはじめとした仮想通貨を成り立たせるために欠かせないシステムです。

さらに、他の分野にも応用されはじめていて社会をより便利に変えていく可能性があると期待されています。ブロックチェーンが社会に広まれば仮想通貨への注目度もさらに高まるので、今後のブロックチェーン技術の発展と応用に期待しましょう。

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