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【ビットコイン基礎講座】誰でもわかるブロックチェーン。キーワードは3つ「中央・改ざん・コスト」

ブロックチェーンをひとことで表現すると

仮想通貨ビットコインの信頼基盤となっているデータベース技術であり合意形成アルゴリズムです。
ここでは日に日に盛り上がりを見せるビットコイン、そしてその基盤技術となるブロックチェーン技術について大まかな理解を目指すための概要をご説明します。

ブロックチェーンのいちばんの特長は、分散型台帳技術と呼ばれる技術です。データベースの一部となる台帳情報をみんなで共通化し、個々のシステム内に同一の台帳情報として共有できることがあげられます。ビットコインの文脈では、すでに採掘(マイニング)されたこの世界に存在するビットコインの全てのやりとりを記録した「ビットコインの取引記録」とも言えます。

別の言い方をすれば「分散型」のコンピュータネットワークのことで、中央集権を置かないで信頼性のある「合意に到達する方法」を実現する技術です。みんなで管理する取引台帳の中身はどうなってるのでしょうか。取引履歴のデータをトランザクションと呼びます。複数の取引履歴データをまとめたものをブロックといいます。複数のブロックをまとめたものがブロックチェーンとなるのです。

分散型台帳技術と呼ばれるように、ブロックチェーンは分散して管理されるのが特徴です。ビットコインの文脈では、ビットコインを利用しているあらゆるユーザーのコンピューターに保存されます。このように「分散」したブロックチェーンをユーザー同士で管理することを「P2P(ピアツーピア)方式」と呼びます。

ユーザー同士で管理する利便性は後述しますが、そもそも見知らぬ人と管理するわけですから、取引履歴が丸裸になりそうで不安になります。この不安に応えるのが暗号化技術です。例えば「1月1日にAさんからBさんに0.1ビットコインを送金した」という取引があったとすると、これは1つのトランザクションとして記録されブロックに繋がります。またこのデータは誰にでも閲覧可能です。

しかし、暗号化されることによって具体的な取引内容は読み取ることが出来ない仕組みになっています。この仕組をもう少し詳しく話すと、さきほどの1つのトランザクションはハッシュ関数という関数を通じて不規則な文字列へと変貌します。この生成された値をハッシュ値と呼びます。全く同じトランザクションであれば生成されるハッシュ値は同じです。少しでも違うトランザクションは全く異なるハッシュ値となります。

また、重要なのは「不可逆性」という性質です。トランザクションからハッシュ値が生まれますが、ハッシュ値からトランザクションを読み取ることはできないという性質です。

ブロックチェーンはビットコインのこと?

ブロックチェーンの技術は暗号通貨・仮想通貨であるビットコインの基幹技術として考案者「ナカモトサトシ(Nakamoto Stoshi)」によって発明された概念です。このためブロックチェーンとビットコインは同じものとして理解されることがあります。しかし、ブロックチェーンはあくまで「分散台帳を実現する技術」のことで、この技術をビットコインは採用しているに過ぎません。

ブロックチェーンの3つの特徴

  • 中央集権に依存しない
  • データ改ざんできない
  • 低コスト運用

中央集権に依存しない

ブロックチェーン(厳密にはその中のパブリックチェーン)は中央集権に依存していません。これはどんな特徴を有しているのでしょうか。ビットコインを念頭に置いて中央管理者不在のメリットについて考えてみたいと思います。ビットコインは仮想通貨です。これに相対するのは法定通貨です。各国の中央銀行が発行する法定通貨とは違って、ビットコインでは通貨を管理する「中央銀行」が存在しません。

どこの国や地域、企業もビットコインの発行・流通には全く関与していないという不思議な状況です。誰も管理していない通貨なんて怖くて誰も使いません。しかし、中央での管理を行わない代わりに、コンピューターのネットワークを利用して通貨を管理しています。

データ改ざんできない

ブロックチェーンの特徴の1つに「耐改ざん性」があります。つまり過去の取引データが(現実的に確率的に)改ざんされないという性質です。中央集権型の取引台帳の場合は情報が1つ台帳で管理されています。仮にそこがハッカーなどに攻撃され内容が改ざんされると致命的です。ところが、ブロックチェーンの分散型台帳の場合は複数のコンピューター(ノード)に台帳が分散されていいます。

たとえ1つの台帳の情報が改ざんされたとしても、他ノードの台帳と照合することで、どれが正しい情報なのかがわかる仕組みになっています。つまり改ざんされたときには正しい情報が検知できるということです。では改ざん自体はし易いのか?といえば答えはNOです。そもそも改ざんされにくい設計が施されているのが特徴でもあります。

ブロックは大まかに「タイムスタンプ」「前のブロックの取引情報をまとめたハッシュ値」「過去約10分間の世界中のビットコインの取引内容」で構成されています。そして、ブロックを作成するときに「ナンス」という数字を必要とします。ナンスは簡単に言えばブロックとブロックをチェーン(鎖)のように繋げるための鍵となる数字です。このナンスを最初に見つけた人がブロック作成者となります。ちなみに、このナンスを総当たり的に探すことを採掘(マイニング)といいます。

世界中の採掘者が発掘競争をし毎ブロック先着1名のみが該当ブロックの採掘者になれる仕組みです。なぜこんな事をするかというと、ビットコインがもらえるからです。つまり経済的なインセンティブによって採掘者は大規模なコンピューターをフル稼働させているわけです。そして、この世界で行われる採掘作業こそが取引改ざんを防ぐシステムとして機能しているのです。例えば悪意あるノードが取引記録を改ざんしようとした場合、ナンスも改ざんしなければなりません。

しかし先程述べた通りナンスを探すのは大変な時間とマシンパワーを必要とします。しかもナンスは連鎖しているので、改ざんした部分以降も全て改ざんしなければなりません。嘘を嘘で固めていく必要があるわけです。悪意あるノードと、世界中の正規ノードと、どちらがナンスを見つけるのが早いかという競争です。仮に正規ノードたちと台頭に戦えるほどのマシンパワーを持っているなら、最初から正規ノード側として発掘に協力したほうが経済合理性があるはずです。このようなインセンティブ設計によって改ざん動機を失わせているのです。

取引コストの削減

ブロックチェーンは低コストといった場合、「誰が払うコスト」が下がるのか?を考えなければなりません。ブロックチェーンは将来的にさまざまな産業や業界で利活用されると予想されますが、ここでは金融機関と仮想通貨を利用する1消費者の2側面から考えてみたいと思います。まず金融機関から考えます。ブロックチェーンは中央管理者、つまり中央コンピューターを必要としない分散ネットワークが構築できます。

現在は金融取引や顧客に関する情報などを保管する銀行は巨大な中央データベースを保有し、1つの取引を完了するには、自行データと取引相手と顧客データを照合するといったビジネスプロセスを経由しますが、ブロックチェーン技術を採用することで中央コンピューターを手放し、これらビジネスプロセスに係るコストも大幅に削減できると言われています。次に、1個人としてのコスト削減の恩恵について考えてみます。ここではビットコインを想定して話を進めます。

中央管理者がいないということは、中央管理者を経由しないで当事者が直接取引(例えば買い物や送金)ができるということです。これは、中央管理者に支払う手数料が無くなるということです。中央管理者は、法定通貨の場合は中央銀行、クレジットカードの文脈ではVISAのような発行主体、国際送金間では両国の金融機関が該当します。日本からアメリカの友だちに100円分の支払をする場合、誰もが銀行に支払う手数料のほうが100円より高くなりそうだと思うはずです。

この点、ビットコインは直接現金を渡すのと同じように送金ができます。課題は、ここで100「円」と書いた部分です。実際には100円分に相当するビットコインを相手に送るわけですから、相手もビットコインを受け取る準備が必要です。

ビットコインで通じる相手同士でなければ成立しません。2009年頃から稼働を開始したビットコインはブロックチェーン技術によって支えられ、ブロックチェーンは特に金融分野ではフィンテック(Fintech)を代表する用語として定着しました。これからは、ブロックチェーンを金融業界以外でも応用できるのではないかと各業界が研究をしているのが現状です。

以上、ビットコインを支えるブロックチェーンについておおまかにお話しました。ブロックチェーンはビットコインを支えるだけではなく、様々な業界で研究され利用され始めています。したがって、多様な考え方や定義も生まれているのが現状です。