仮想通貨で用いられるブロックチェーンとは。その仕組みやメリット・デメリットを解説 

仮想通貨は、トランザクション情報を管理するユーザーによって形成されます。 このような仮想通貨の基本的なテクノロジーは、ブロックチェーンです。 このセクションでは、その機能、利点、および欠点について説明します。

単語ブロックチェーンがわからなくても、仮想通貨について聞いたことはありますか？ コインやメモとは異なり、仮想通貨は電子データでのみ交換される通貨です。 日本では近年、キャッシュレスQRコードとスマートフォンの支払いがますます普及しているため、電子データの支払いと考えても、理解しやすいかもしれません。 通貨は国によって発行されますが、基本的に管理されている国や中央銀行などの組織は仮想通貨に含まれていません。 ユーザー間のトランザクション情報を管理することで、取引が成立します。 このような仮想通貨の基本的なテクノロジーは、ブロックチェーンです。 このセクションでは、その機能、利点、および欠点について説明します。

ブロックチェーンとは仮想通貨を構成する基盤技術のこと

このブロックチェーンの技術は、2008年に中本聡という名前の人物によって発明されたと言われていますが、詳細な性質は知られておらず、正誤であることは明らかではありません。 ブロックチェーンは、仮想通貨の基盤となるテクノロジーです。 では、このテクノロジーの機能について簡単に説明しましょう。

ブロック＝1つの取引の塊のことを指す

名前が示すように、ブロックチェーンは、トランザクションレコードを一定期間収集して1つのブロックにまとめ、正しいレコードとして蓄積する技術と呼ばれています。 また、ブロックには3種類のデータが含まれています。「トランザクションデータ」とは、誰がいつ何をしたかを記録し、「ハッシュ値」は過去のトランザクションを暗号化し、「ナンス値」はマイニングと呼ばれるブロックを接続します。

相互に支え合い監視し合う台帳のようなもの

ブロックチェーンでは、接続されたブロックは同じデータを持ちます。 したがって、1つのブロックが破損しても、ブロックチェーン自体は破損しません。 また、データが正しいことを確認し、接続されたブロック内で相互に検証することで、データの改ざんを防止します。

各ブロックのデータを書き換えることは可能ですが、書き換えられた次のブロックのハッシュ値は変更されます。 したがって、データが改ざんされた場合は、1つから次の値に変更されたすべてのハッシュ値を再計算する必要があります。 厳密に言えば、すべてのブロックを再計算することは可能ですが、ブロックチェーンは「事実上」不正なものであると言われています。なぜなら、ブロックチェーンは高価であり、それほど悪いものにする意味がないからです。

様々なシーンで活用され始めている事例がある

アナログデータからデジタルデータにさまざまな情報を置き換えることで、私たちの生活はより便利になりました。 一方で、デジタル化はデータの破壊との戦いでもありました。 これは、改造による損傷も重要であり、信頼も揺れるからです。 ブロックチェーンは、データを集約して管理するのではなく、複数の場所でデータを共有し、不正な改ざん防止機能を備えたシステムを構築できました。 その結果、ブロックチェーンは、インターネットの登場以来、発明と呼ばれることもあります。 この高レベルの安全性を利用して、現在では不動産情報の共有など、さまざまな場所やシーンで利用されています。

ブロックチェーンを構成するデータの種類

ブロックチェーンは、トランザクションレコードを1つのブロックに結合します。このブロックは、データベースのようなレコードを格納するために結合できますが、ブロックには3種類のデータが含まれています。 これらは「トランザクションデータ」「ハッシュ値」および「ナンス値」です。 各データの役割を簡単に説明します。

取引データ

ブロック内の最初のデータはトランザクションデータです。 この情報には、仮想通貨で送信された金額など、特定のトランザクションに関する情報が含まれます。 ブロックチェーンの欠点は、複数のコンピュータに分散されているため、リアルタイムで更新できないことです。 たとえば、Bitcoinはトランザクション承認を10分単位で実行し、10分ごとに新しいブロックが追加されます。

ハッシュ値

ブロックに格納される2番目のデータはハッシュ値です。 ハッシュ値は、特定の計算方法を使用して元のデータから計算される非正規性の値であり、値だけを抽出して何を表すかを判断することはできません。 同じハッシュ値は常に同じデータから計算されますが、データがわずかに変化した場合は、異なるハッシュ値が計算されるという特徴があります。 規則性がないため、どのハッシュ値が出力されるかを予測することはできません。

このハッシュ値を決定する操作はハッシュ関数と呼ばれますが、ビットコインは、前のブロックからのデータを新しいブロックに変換したハッシュ値を常に記録するため、変更はありません。 これは、最初の場所でのチェックや改ざんを防止する暗号のように機能します。

ナンス値

3番目のデータはナンス値で、「Number used once」を意味し、特定のハッシュ値を生成するために使用される使い捨ての数値です。 また、ナンス値を見つけるタスクはマイニングと呼ばれますが、正しいナンス値を見つける最初のマイナーには新しいブロックチェーンに書き込む権利が与えられますが、ナンス値を書き込むことは承認され、マイナーには報酬として特定のビットコインが支払われます。

鉱業が行われる理由は、仮想通貨の世界には、国や中央銀行などの管理者がいないためです。 そのため、第三者が取引情報を確認して承認できるようにシステムを設定し、取引を確実に行うことができるようにしています。 このトランザクションを承認するタスクはマイニングと呼ばれ、その時点で必要な値はナンス値です。 ところで、ナンス値を見つけるには大量の計算が必要であり、マイナーは多数の高性能コンピュータと競合しています。 PCの稼働電力、ホットハードウェアの冷却、緊急時のバックアップ電力など、多くの電力を消費するために、低コスト・寒冷地に大規模な施設を建設しました。 鉱山が行われていると言われています。

ブロックチェーンが成立する要素

ブロックチェーンは、インターネットから生まれた発明と呼ばれ、データを配布して複数のコンピュータで管理するための独自の技術として知られています。 ブロックチェーンの確立に不可欠な要素は何ですか？

スマートコントラクト|契約の自動化

スマートコントラクトとは、一連のルールに従って、コントラクトまたはトランザクションを自動的に実行することです。 ブロックチェーンを介したトランザクションは、データの改ざんに対する耐性があり、安全性の高いメカニズムを採用しています。 また、一元管理から撤退する新しいテクノロジーでもあります。 その結果、取引の信頼性と透明性をできるだけ高め、人々を通さないようにすることを目指しています。

偽造防止・暗号化技術

ブロックチェーンには国や中央銀行が存在しないため、偽造防止および暗号化技術を使用して安全なトランザクションを確実に実行することが重要です。 ハッシュ関数を使用した暗号化はその1つであり、改ざんがあった場合は、即座に検証できます。 さらに、ユーザーは情報を共有して、トランザクションの透明性を確保します。

コンセンスアルゴリズム｜全体の合意で正当性を確認する

同意アルゴリズムとは、「同意方法」を意味します。 ブロックチェーンの中心的で権限のあるマネージャーである絶対的なルールはありません。これは、自由で透明な取引を可能にする要因でもあります。 一方、このようなシステムでは、意見の相違や不適切な取り扱いが問題となりますが、そのような状況下で参加者間で合意を得る方法を同意アルゴリズムと呼びます。

P2Pネットワーク｜中央的な位置づけのサーバーを持たない

現在、インターネット上のデータのほとんどは、特定のサーバや取引先と交換されています。 たとえば、オンラインバンキングでは、口座を持つ銀行を通じてすべての取引が行われます。 したがって、銀行のサーバーがダウンした場合、送金や支払いはできません。 一方、ブロックチェーンはP2Pネットワークと呼ばれるシステムであり、特定のサーバがなくてもネットワークであるかのように相互に直接通信を構築することでデータを交換できます。 1台のサーバが攻撃を受けた場合でも、複数のユーザと情報を共有し、システムを維持することができます。これは、システムのダウンタイムに対する耐性が高くなります。

ブロックチェーンの分類

ブロックチェーンの仕組みについて説明しましたが、ブロックチェーンは特性に応じて複数のタイプに分類できます。

パブリック型ブロックチェーン

パブリックブロックチェーンは、基本的に誰でも結合できます。 管理者がおらず、誰でも承認のために業務を行ったり、マイニングに参加したりすることができるというのは、独自のことです。 多くの参加者がいますが、ノードと呼ばれるブロックを変更することは困難です。なぜなら、ブロックは互いに認識しておらず、常に増加しているからです（たとえば、10分ごと）。 また、合意を得るのに時間がかかるという欠点もあります。

プライベート型ブロックチェーン

管理者がいないことはブロックチェーンの特性であるが、管理者がいるブロックチェーンのタイプもあります。 管理者が承認する利点は、ネットワークに参加し、ネットワークを閉じ、合意に達するまでの時間が短いことです。

コンソーシアム型ブロックチェーン

コンソーシアムは、パブリック型とプライベート型の特性を組み合わせ、主にブロックの生成を担当する特定の管理機関と似ています。 多くの企業がブロックチェーンを実験する際に立ち上げられ、関係者だけが参加できるようになっています。

ブロックチェーンのデメリット

しかし、ブロックチェーンの欠点を指摘するものもあります。 どのような懸念が生じていますか？

デメリット1｜個人情報の管理などには向いていない

データを分散して管理するため、開示したくない個人情報の管理には適していません。 改ざんの難しさからわかるように、個人情報の削除を要求しても、削除することはできません。 データ自体は暗号化されているため、コンテンツは他のユーザーには表示されませんが、情報はチェーン内の複数の参加者に渡されます。

デメリット2｜合意形成に時間がかかるため買い物の決済などには向いていない

トランザクションデータを1つの場所で管理する支払いシステムでは、トランザクションをすぐに処理できますが、ブロックチェーン内のトランザクション情報の広がりにより、アグリーメントの作成に時間がかかる場合があります。 ビットコインも使えます。新しいブロックが作成されるまで約10分かかります。 そのため、クレジットカードなどのキャッシュレスは、インスタント決済に適しています。

図解することでよりわかりやすくブロックチェーンの仕組みを理解できる

ブロックチェーンテクノロジー自体は非常に高度で困難ですが、そのメカニズムは理解しやすいものです。 また、情報や資金が各国で交換される今日の用途に適した技術と言われています。 多くの場所に適用できるので、概要を知らなくても安全に保管できます。