【ブロックチェーンとは？】仕組みを初心者の方にもわかりやすく解説
どうも、ヘリトンボです。
この記事では仮想通貨の最強守護神、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仮想通貨の根幹を支えるデータベース技術でもあり、これを理解せずして仮想通貨を語ることはできません。もちろん知らなくても取引することはできますが、この仕組みを理解しておくと、仮想通貨の投資にも根拠に基づいた判断ができ、ネガティブなニュースが出た際には冷静に事態を把握することができるようになります。
でもブロックチェーンについて調べてみると、どこも微妙に書いてあることが違ったり、小難しい単語が多すぎて意味不明…ということがよくあります。
そもそもなんでこんな分かりづらいことになっているのかと言うと、ブロックチェーン自体がまだ新しい技術なため、定義が定まりきっていなかったことも原因なのではないかと思います。
ブロックチェーンは複数の複雑な技術を応用し、掛け合わせて作られているものです。なのでこの記事ではそれぞれのパーツごとに分解・整理し、なるべく疑問を解消できるよう簡単に解説してみます。
私のようなド文系人間でも感覚が掴めるようまとめましたので、ブロックチェーンをこれまで諦めていた人も、ぜひ一緒に学んでいきましょう。
ブロックチェーンってなに？
おれは今やつのブロックチェーンをほんのちょっぴりだが体験した い…いや…体験したというよりはまったく理解を超えていたのだが…… あ…ありのまま 今 起こった事を話すぜ！
ブロックチェーンは謎のデータを詰めた箱を鎖で繋いだと思ったらいつのまにかみんなに確認されていた… な… 何を言ってるのか わからねーと思うがおれも何をされたのかわからなかった… 頭がどうにかなりそうだった…
ブロックチェーンは「取引データを詰めたブロックをチェーンで繋いでみんなで確認できる仕組み」
ブロックチェーンとは、あえて一言でまとめると「取引データを詰めたブロック(箱)を、チェーン(鎖)で繋いでみんなで確認できる仕組み」といった感じです。
〈ブロックチェーンの特徴〉
・システムが止まりにくい
・データの変更や改ざんが困難
・取引記録が残り続ける
・運用コストを抑えられる
よく勘違いされがちですが、厳密に言えばすべての仮想通貨にブロックチェーン技術が使われている、というわけではありません。ブロックチェーンは分散型台帳技術(DLT)とも言われますが、これはより大きな枠組みでの呼称です。
ブロックチェーンはビットコイン(BTC)などに使われている非中央集権的な分散型台帳技術であり、例えばリップル(XRP)などは中央集権的な分散型台帳技術を採用しています。またブロックチェーン自体にも、「パブリック型」「プライベート型」「コンソーシアム型」といった種類があります。
この違いは仮想通貨の将来性を判断するひとつの材料にもなるので、頭の片隅に置いておいてください。今回はビットコインなどに利用されている「パブリック型」のブロックチェーンを前提としてみていきます。
ブロックチェーンを構成する技術
ブロックチェーンは大まかに分けて、以下の技術が組み合わさってできています。
①P2Pネットワーク
②ハッシュ
③電子署名
④コンセンサスアルゴリズム
①P2Pネットワーク
このブロックチェーン技術の最大のポイントは、P2P(ピアツーピア)と呼ばれるネットワークで管理されているところにあります。これは簡単に言うと「対等なコンピュータ同士を直接繋ぐ」仕組みです。要するにボスがいないネットワークです。
これまでのシステムは、ひとつの大元となる中央サーバーで一括してデータを管理していました。でもこれは言い換えれば、中央サーバーに問題が発生してしまった場合、それに接続しているすべてのデータが被害を受ける可能性がありました。
中央サーバーは常に第三者に監視されている状態でもあり、もしその管理者が何らかの悪意を持っていた場合は非常に危険ですよね。今では当たり前に使われているクラウドサービスも、これと同じような仕組みです。
P2Pはこの中央サーバーを介さない接続方法なのです。ではどうしているのかというと、そのネットワーク上の複数のPCなどの機器(ノードと言います)同士を直接繋いで分散してデータを管理します。
もし一部のコンピュータでデータに問題が発生しても、別のコンピュータにあるデータから修復することができるので、全体として影響を受けずシステムダウンに強い仕組みになっています。
これによってブロックチェーンは非中央集権のネットワークとなり、とても高い安全性を保っているのです。
②ハッシュ
これは簡単に言うと「ブロックに入れるデータを安全に管理する」仕組みで、暗号化技術の一種です。
ブロックに記録される個々の取引記録のデータ(トランザクションと言います)は、特殊な関数によって規則性のない一定の長さの文字列に置き換えられます。このハッシュ関数によって、どんなサイズのデータも同じケタ数のまったく異なる文字列にすることを暗号化と呼んでいます。
こんな感じです ↓
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これによって生成された文字列(ハッシュ値)からは元のデータを割り出すことができず、後から変更、改ざんすることもできません。このハッシュ値に変換するという作業を繰り返すことでチェーンのように繋がっていきます。
このデータブロックにはそれぞれ固有のハッシュ値だけでなく、前のブロックの値も含まれています。過去の取引データが引き継がれていくので、あるデータブロックに変更を加えようとすると、チェーン内のすべての前のブロックに変更を加えなければいけなくなります。
これを行うことは現実的に不可能なため、取引の正確な記録を安全に残すことができるのです。
③電子署名
これは簡単に言うと「データ上の契約書に印鑑を押す」仕組みです。電子署名はすでにいろいろな分野で広く採用されていますが、ブロックチェーン上においても欠かすことのできない技術です。
電子署名はその名の通り、契約の際の署名や捺印をデータ上で行います。これによって「データが署名者によって作られたこと」と「そのデータが正しいこと」を証明でき、本人確認と改ざん防止が同時に可能になります。
紙文書でいう印鑑や手書きサイン、もしくはスマホの指紋認証のようなものと考えてください。
電子署名をするとき、「秘密鍵」と「公開鍵」と呼ばれるペアとなる鍵が作られます。鍵と言っても当然物理的なモノではなく、データを確認するためのパスワードをイメージしていただくとわかりやすいと思います。
この「秘密鍵」はデータの暗号化に使うあなた固有の鍵で、署名をするとそのデータに関する契約書に印鑑を押したのと同じ状態になります。データは「秘密鍵」で暗号化されているので、受け取る側は同時に送られる「公開鍵」を使うことでのみ、あなたの署名を復号して確認できます。
この2つによってはじめて取引が成立し、他者によって改ざんできない記録として残ります。仮想通貨が送金中に誰かに抜き取られたりしないのは、この仕組みのおかげです。
「でも復号されてしまったら、取引情報が公になってみんなにバレバレじゃない？」と思うかもしれませんが、その通りです。この取引情報は「誰が誰に何を送ったか」の記録にすぎないので公開されても問題なく、だからこそ取引履歴の透明性を保つことができるのです。
ちなみに公開されてはいけない具体的な取引内容の詳細は②のハッシュ関数によって暗号化されているので、次に紹介する④コンセンサスアルゴリズムでも判別はできません。
④コンセンサスアルゴリズム
これは簡単に言うと「参加者みんなで確認する」仕組みです。コンセンサスは合意、アルゴリズムは問題を解決するための方法を意味します。
ブロックチェーン上では、先ほどの暗号化技術によって取引データはブロックに納められ、それらを時系列に沿ってチェーンで繋げていくことですべての取引履歴にアクセスできるようになります。
このブロックの中身が正しいかどうかを不特定多数の参加者同士で確認し、互いの合意を取っていきます。これにより不正な取引を互いに監視し排除しながら、正しい取引情報のみを記録していくことでブロックが作られます。
新しい取引データを詰めたブロックは、コンセンサスアルゴリズムに基づいて正しいと判断されたときに初めてブロックの最後尾に接続されていきます。この作業を行うことで取引が確定し、ブロックチェーンが維持されていくのです。
ちなみに仮想通貨におけるコンセンサスアルゴリズムには、PoW（Proof of Work：プルーフオブワーク）やPoS（Proof of Stake：プルーフオブステイク）といったいくつかの種類があります。
これについては長くなりすぎてしまうので、また別記事で解説したいと思います。
スマートコントラクトってなに？
ブロックチェーンの技術と相性の良い「スマートコントラクト」の仕組みについても、ついでにここで解説しておきます。
スマートコントラクトは「契約を自動化する仕組み」
スマートコントラクトは簡単に言うと「契約を自動化する仕組み」です。これを取り入れたブロックチェーンシステムとしては、イーサリアムなどが有名です。
イーサリアムのブロックチェーン上では、条件を満たせば契約や取引が人の手を介さず自動で実行されるようになっています。
例えばビットコインの送金の場合は、送金する側のウォレットから相手のウォレットに送金したという「送金情報」だけが記録されます。
これに対してイーサリアムでは、送金情報以外にも様々な情報を記録することができます。イーサリアムのブロックチェーンでは、膨大な数のDeFi(ブロックチェーン上の金融サービス)取引や、NFTの生成、売買などの処理も行うため、それらの契約に関する情報も扱う必要があるからです。
スマートコントラクトは自動販売機？
スマートコントラクトの説明としてよく例に出されるのが自動販売機です。購入したい人が「ほしい商品を選択しお金を入れる」というルールを満たすだけで、契約が成立し商品が手に入りますよね。この仕組みをデジタル上での情報や資産のやり取りに応用していると考えてください。
これにより契約や取引をスピーディーに処理でき、プログラムにより自動化されているので人為的ミスも起こりません。また仲介業者もいないので、手数料などのコストを掛けずにサービスを提供できるメリットもあります。
スマートコントラクトの特徴
スマートコントラクトの特徴としては、以下の2点が挙げられます。
〈スマートコントラクトの特徴〉
・コストや時間を削減できる
・相手の信用度を図る必要がない
・コストや時間を削減できる
本来契約を行うには、契約を締結し、締結した契約を履行するまでに第三者が必要でした。でもスマートコントラクトを活用することで、この過程を自動化し、人の手を介さずに行うことができ、その分コストや時間を削減できます。
・相手の信用度を図る必要がない
例えば自分がモノを売りたいとき、欲しい人がいたとしても、素性がわからなければ詐欺などに遭うリスクもあり怖いですよね。なのでメルカリやリサイクルショップなどのように、信用のおける仲介業者や第三者や通して保証してもらうことがあります。
でもスマートコントラクトのシステムを使えばすべて自動で行ってくれるため、不正をする余地がなく相手が信用できるかどうかを判断する必要もありません。
この仕組みをブロックチェーンの暗号化技術と組み合わせることで、第三者も本人でさえも改ざんできず、安全で透明性の高い取引をよりスムーズに行うことができるようになります。
まとめ
ここまで見てきた複数の技術の組み合わせによる、ブロックチェーンの特徴を簡単にまとめます。
〈ブロックチェーンの特徴〉
・システムが止まりにくい
・データの変更や改ざんが困難
・取引記録が残り続ける
・運用コストを抑えられる
このようにブロックチェーンは、システムダウンへの耐性や取引の透明性が高く、仲介手数料などのコストも削減できるとても革新的な仕組みです。今では仮想通貨以外の様々な分野でも実用化が進んできています。
でも「仕組みはなんとなくわかったけど、本当に安全なの？」「仮想通貨は危険だってみんな言ってたし…」と言う人もまだいるかもしれません。
そこで次回ではブロックチェーンの安全性について、もう少し掘り下げて見ていきたいと思います。
続く
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