ブロックチェーンとは? -これだけは知っておきたい基礎知識-

近年、ビットコインが注目されるにしたがって、仮想通貨の取引を支えるシステムのブロックチェーンにも関心が集まっています。ブロックチェーンには様々な利点があり、それを応用して仮想通貨以外の分野に役立てようとする気運が高まっています。高いポテンシャルを持つブロックチェーンについて、初心者の方にもわかりやすく解説します。

ブロックチェーンとは

ブロックチェーンを取り巻く状況

今ではブロックチェーンは仮想通貨のビットコインで使われているシステムとして知られています。今では仮想通貨という枠を超え、信頼性の高い技術として金融業のフィンテックに、そして一般事業や公共事業での取引業務効率化に応用がはかられています。

ビットコインとブロックチェーンはイコールではない

ブロックチェーンはしばしば、仮想通貨のビットコインとセットで語られていることから同じモノと見做されがちですが、実はブロックチェーンとビットコインは不可分なシステムではありません。

ブロックチェーンとは、取引内容をデジタル記録した台帳のことです。紙の台帳だとノートのように1ページずつ綴じられていますが、ブロックチェーンではデジタル台帳のページにあたるものを「ブロック」と呼び、このブロックを鎖(チェーン)のようにつなげて台帳の体裁をとっています。

ブロックチェーンはビットコインでなくても広く取引に利用することができます。そのため、低コストで安全な取引情報を記録できるブロックチェーンを、仮想通貨以外の分野に応用しようという動きが最近活発になってきているのです。

ブロックチェーンの基本的な仕組み

優れた改ざん耐性

ブロックチェーンでは、取引内容はデジタル台帳の「ブロック」に記録されますが、このブロックには取引記録のほかに一つ前のブロックの取引内容全体を要約した「ハッシュ値」が含まれています。各ブロックに記録された個々の詳細な取引データは「ハッシュ関数」で暗号化され記録されます。ハッシュ値は同一内容であれば同じ値が生成されますが、内容がわずかでも異なると全く違うハッシュ値になります。そして、いったん生成されたハッシュ値は元のデータに戻せない不可逆性も持っています。

仮にある時点の取引データの改ざんを試みた場合、整合性を取るためにその次のブロックやそれ以降に連なるブロックのハッシュ値を全て変更しなければならなくなり、そのような変更は事実上不可能なため、ブロックチェーンは優れた改ざん耐性を持つとされています。

ブロックチェーンを構成する技術

ブロックチェーンを構成する主な技術に「P2P ネットワーク」「コンセンサスアルゴリズム」の2 つがあります。

また、ブロックチェーンでは既存の技術が活用されていたり、ブロックチェーン上で動くシステムも開発されたりもしています。仮想通貨の取引を安全に行うために採用された「暗号化技術」は、ブロックチェーン以外にもデジタルデータをやり取りする際によく用いられています。

仮想通貨のイーサリアムで有名になった「スマートコントラクト」はブロックチェーン上で動くアプリケーションで、取引を自動化できる便利なシステムです。

それでは、仮想通貨やブロックチェーンをめぐるこれらの4つの技術について簡単に紹介しましょう。

  • 暗号化技術

情報のやり取りには、どうしても情報の漏洩や盗難といったリスクがつきまといます。デジタルデータのやり取りの場合は、ハッキングされて盗聴されたり、データが消失したりする恐れがあります。

仮想通貨の取引を安全に行うための情報の暗号化に、既存の「公開鍵暗号」技術が採用されました。公開鍵暗号とは、対になる公開鍵と秘密鍵を使ってデータの暗号化と読み出しを行う方法です。

仮想通貨の送金や受け取りには、一般的な取引や契約と同様に署名が必要です。この際に、なりすましなど不正が行われていないことを証明するために公開鍵暗号を使います。公開鍵は銀行口座でいう口座番号にあたり、この公開鍵を知っていれば誰でもこの宛先に仮想通貨を送金できます。一方、秘密鍵は銀行口座の暗証番号にあたり、この秘密鍵で仮想通貨のアドレスやウォレットにアクセスしたり、取引の際の署名を行ったりします。つまり、受け取り手からすると、アドレスやウォレットの秘密鍵を持つ本人が署名を行い、確実に送金したという証明になるため、安心できるということです。

  • P2Pネットワーク

情報が一元的に管理されているデータサーバーから人々が情報を取り出すという主従の関係ではなく、個々人の端末にある情報をやり取りしあう共有式のデータ管理方式をP2Pといいます。これにより、誰か一人のパソコンの中にある情報が破損や紛失にいたっても、他のパソコンにある情報でカバーできるという利点があります。

デジタル式の取引台帳のブロックチェーンは、ある特定の管理者や団体に属する「集権型」ではなく、多くの人々によって管理や監視がなされる「分散型台帳」のかたちを取っています。集権型では管理者のデータサーバーにある台帳が正式なものとされ、コピーは普通作りません。アクセス許可を受けた者がサーバーからデータを引っ張ってきて、内容を閲覧したり記録をしたりします。一方、分散型台帳では特定の管理サーバーはなく、多くのユーザーのパソコン一つ一つに全ての取引を記録した台帳が保存されており、ネットワーク上に公開されています。そのため、誰かが取引内容を記録したら、直接ユーザー同士で台帳の情報をやり取りしてアップデートしたり、内容を閲覧したりするのです。そして、台帳のコピーがたくさん分散して保存されているため、特定のパソコンが故障しても、データ復旧作業が不要なゼロダウンタイム運用を実現しています。

このように、P2Pネットワークはブロックチェーンの安定運用に必要不可欠な技術なのです。

  • コンセンサスアルゴリズム

集権的な管理者のいないP2Pネットワーク上では多くの参加者がおり、元々同じだったデータに新たな内容が追加され、版が分かれていくことがあります。仮想通貨の場合、ブロックチェーンに記録された取引内容の整合性を保たねば、各ユーザーが持つ情報がバラバラになり、台帳としての意味を成さなくなります。

ブロックチェーンを運用していくにあたり、記録内容の統一性を保つため、ネットワーク参加者による合意形成の仕組みが使われています。この仕組みは「コンセンサスアルゴリズム」とよばれており、ビットコインではPoW(プルーフ・オブ・ワーク)の方法が採用されています。アルトコインのなかには、環境負荷の高いPoWに代わり、コインの保持量に応じたPoS(プルーフ・オブ・ステーク)を採用しているところもあります。

  • スマートコントラクト

「スマートコントラクト」はブロックチェーンに直接関わる技術ではなく、ブロックチェーン上で動く自動契約アプリケーションのことを指します。ただし、ブロックチェーンの基盤によってその実用度が変わってきます。

スマートコントラクトの元々の定義は、一定の契約条件が満たされると自動的に契約執行されるシステムのことです。ブロックチェーンにスマートコントラクトを実装してサービスを提供しているイーサリアムは、2018年7月末現在、仮想通貨の中ではビットコインに次ぐ時価総額2位の通貨へと大躍進を遂げるほど広く普及しています。

契約を結ぶときは契約書を発行したり、契約書の取り交わしに時間がかかったりと、煩雑な手続きを踏まなくてはなりません。しかし、スマートコントラクトなら一定の条件を満たせば自動的に契約が成立するため、手間やコストが削減できるだけでなく、改ざんできないので取引の透明性も高まるという利点もあります。

スマートコントラクトは現在、金融取引や財の取引等、様々な分野に応用が図られています。

ブロックチェーンの種類

様々な利点のあるブロックチェーンを活用しようという動きが出てくるなか、従来型とは別のタイプのブロックチェーンも出現しています。

2018年4月に東京で開催されたあるイベントでは、

ブロックチェーンは「パブリックブロックチェーン」から、企業が開発した「エンタープライズ(プライベート)ブロックチェーン」にも応用されはじめている。

仮想通貨、ブロックチェーンは本当に「インターネット以来の革命」か(ビジネス+IT)

と指摘されています。

ここで、従来型のパブリック型とプライベート型のブロックチェーンについて解説します。

パブリック型

パブリックチェーンとは、ビットコインで採用されている従来型のブロックチェーンのことです。集権的な管理者がおらず、ネットワークに参加する人なら誰でも利用できます。

プライベート型

プライベート型のブロックチェーンは、パブリック型が志向する分散型とは逆に、特定の管理者が存在するブロックチェーンです。

この方式のブロックチェーンが生まれた理由は、コストの安いブロックチェーンのシステムの商用利用化を目指す企業が出てきたからです。誰もが参加できるパブリック型では参加者の合意を得る必要があるため、ブロックチェーンの性能を深く追求することや、スピード感を持った開発が難しくなります。そのためあえてクローズドのプライベート型ブロックチェーンを構築する企業が出てきているのです。

なお、ブロックチェーンの管理主体が一つだけのブロックチェーンを「プライベート型」、管理主体が複数あるものは「コンソーシアム型」と呼ばれます。

ブロックチェーンの課題

ブロックチェーンは信頼性の高いシステムですが、設計や構造からくる課題がいくつか指摘されています。それは主にシステムの維持リスクや、拡張性への対応、技術の進歩に関することになります。

システムの維持リスク

ブロックチェーンは記録内容を検証する「マイナー」に依存して制度が維持されています。マイナーはブロックチェーンを検証する報酬として仮想通貨がもらえるのですが、市場で通貨価値が暴落すると採算に合わないと判断して撤退してしまいます。十分な数のマイナーがいないと改ざん耐性を保つことが難しいだけでなく、ブロックチェーンそのものが停止します。

処理能力の拡張性

ブロックチェーンに記録する取引内容の検証処理を行ってもらうため、マイナー全員に同じ処理を課し、一番早く処理できた人に報酬を与えるというインセンティブ制度を採用しています。参加者に全く同じ処理を行わせるため、将来的にブロックチェーンが広まり、取引量の増加にともない処理量が増大したとしても、ネットワーク参加者は処理を分担して効率化することができません。マイナーをどれだけ増やしても処理能力の拡張が難しいという限界に直面します。

技術の進歩に対応しにくい

一般的なブロックチェーンは改ざん耐性をあげるためにも、多くの参加者が求められます。ただし、IT技術は日進月歩なので、新しい技術を取り入れようにもブロックチェーンの多くの参加者の合意を取り付けるのに時間がかかります。また、コミュニティ内で課題を解決する技術を生み出しても、合意形成が難しいためにハードフォーク(ブロックチェーンの永久的な分岐)を強いられることもあります。

まとめ

ブロックチェーンは仮想通貨のビットコイン取引のための技術として誕生し、大きな特徴に分散型台帳システムがあげられます。ビットコインの存在が広く知られるようになると、ブロックチェーンの改ざん耐性の高さや、低コスト運営の利点に大きな関心が持たれるようになりました。

ブロックチェーンは金融業の発展に寄与するフィンテックの一つとして注目されており、香港では貿易金融に利用され、国内では大手銀行によるブロックチェーンの実証実験などが行われています。現在では、ダイヤモンド取引の透明化に活用されるなど、ブロックチェーン技術の応用は金融業界を越えた広がりを見せています。

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