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仮想通貨を支える技術!ブロックチェーンの仕組みを解説

ブロックチェーンは時代を代表するフィンテックとなった仮想通貨を成り立たせている 重要な技術です。 今回は、ブロックチェーンの仕組みやそのメリットなどについて解説していきます。

目次

ブロックチェーンとは

ブロックチェーンの基本的な仕組み
分散型台帳技術
今後の活躍が期待されるブロックチェーン

トランザクションの暗号化について

取引履歴は誰でも見ることができる

ビットコインはいつ新規発行される?

ビットコインが発行されるタイミング
マイニングが行われている場所
ビットコインの発行総量について
ビットコインの発行枚数を調整するシステム

ブロックチェーンのメリットとは

中央集権化を防ぐ
海外送金の低コスト化
データの改ざんができない
スマートコントラクトによる契約の効率化

ブロックチェーンの課題

あらゆる分野での活躍が期待されているブロックチェーン

ブロックチェーンとは

ブロックチェーンはビットコインの中核となる技術として開発されました。

ここでは、ブロックチェーンの概要について説明します。

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ブロックチェーンの基本的な仕組み

ビットコインでは2009年の誕生以来、2016年までに1億回以上の取引が行われてきました。

そして、ブロックチェーンにはそのすべての取引データが記録されています。

すなわち、ブロックチェーンとはネットワーク上の取引データを管理するためのシステムなのです。

取引データのことをトランザクションといいますが、複数のトランザクションをまとめたものがブロックです。

それぞれのブロックはチェーンによってつながっており、連なるように保存されています。

 

分散型台帳技術

ブロックチェーンは分散型台帳技術とも呼ばれています。

ブロックを台帳の1ページとみなし、チェーンによってそれを1冊の台帳にまとめていると考えると、台帳技術と呼ばれている理由が分かるでしょう。

また、顧客との取引データを記録しているという点で、台帳とブロックチェーンは共通しています。

分散型というのは、ある特定の機関がブロックチェーンを管理しているのではなく、取引を行っている参加者全員で管理を行っているためです。

 

今後の活躍が期待されるブロックチェーン

ブロックチェーンの技術はビットコインの台頭で一躍脚光を浴びました。

そのアイデアの革新性と応用力の高さから、多くの企業が自社のビジネスに取り入れようと動いています。

ブロックチェーンの技術を活用できる可能性があるのは金融業界だけではありません。

たとえば、食品流通業界では輸送や製造に関わる業者がそれぞれ、自前のシステムで取引情報を管理しています。

この取引情報をブロックチェーンで管理できるようになれば、スムーズにデータを連携させることが可能となります。

また監視機関を雇わずに取引データの改ざんなどを防げる環境が整えられることになるのです。

このように、ブロックチェーンは多彩な分野で応用されることが期待されています。

ブロックチェーンの基本的な仕組み

ビットコインでは2009年の誕生以来、2016年までに1億回以上の取引が行われてきました。

そして、ブロックチェーンにはそのすべての取引データが記録されています。

すなわち、ブロックチェーンとはネットワーク上の取引データを管理するためのシステムなのです。

取引データのことをトランザクションといいますが、複数のトランザクションをまとめたものがブロックです。

それぞれのブロックはチェーンによってつながっており連なるように保存されています。

 

分散型台帳技術

ブロックチェーンは分散型台帳技術とも呼ばれています。

ブロックを台帳の1ページとみなし、チェーンによってそれを1冊の台帳にまとめていると考えると、台帳技術と呼ばれている理由が分かるでしょう。

また、顧客との取引データを記録しているという点で、台帳とブロックチェーンは共通しています。

分散型というのは、ある特定の機関がブロックチェーンを管理しているのではなく、取引を行っている参加者全員で管理を行っているためです。

 

今後の活躍が期待されるブロックチェーン

ブロックチェーンの技術はビットコインの台頭で一躍脚光を浴びました。

そのアイデアの革新性と応用力の高さから、多くの企業が自社のビジネスに取り入れようと動いています。

ブロックチェーンの技術を活用できる可能性があるのは金融業界だけではありません。

たとえば、食品流通業界では輸送や製造に関わる業者がそれぞれ、自前のシステムで取引情報を管理しています。

この取引情報をブロックチェーンで管理できるようになれば、スムーズにデータを連携させることが可能となります。

また、監視機関を雇わずに取引データの改ざんなどを防げる環境が整えられることになるのです。

このように、ブロックチェーンは多彩な分野で応用されることが期待されています。

トランザクションの暗号化について

トランザクションには、「いつ誰が誰へいくら送金したか」といったような取引情報が記録されています。

この具体的な取引情報はブロックチェーンに追加されるときにハッシュ関数によって暗号化されます。

ハッシュ関数とは、元のデータを文字数の決まった規則性のない文字列であるハッシュ値に変換する関数のことです。

変換されるのが同じ内容のデータであればハッシュ値も同じものが生成されます。

しかし、少しでも異なれば生成されるハッシュ値はまったく異なったものになります。

生成されたハッシュ値からは元のデータを予測することができないというのもハッシュ関数の特徴でしょう。

1つのブロックには、新たな取引情報を変換したハッシュ値と直前の取引のハッシュ値が同時に保存されています。

この直前のハッシュ値とナンス値という文字列によって新しいハッシュ値の整合性を確認するのがブロックチェーンの承認作業の内容です。

ナンス値というのは使い捨ての任意の文字列のことです。

承認作業を行う人は、条件を満たすナンス値が見つかるまで計算をし続けることになります。

そのため、承認作業では膨大な量の計算を行う必要があるのです。

この手間のかかる承認作業が第三者によるデータの改ざんを防ぐ役割を果たしています。

なお、ビットコインではこの承認作業のことを「プルーフ・オブ・ワーク」、あるいは「マイニング」と呼んでいます。

取引履歴は誰でも見ることができる

ビットコインでは、ブロックチェーンに記録された取引履歴を誰でも確認することができます。

確認できる内容は、取引の件数と取引されたビットコインの量、ハッシュ値、取引される前のハッシュ値です。

これらの10分単位で承認される内容を時系列順に追っていくことができるのです。

取引履歴といっても、誰から誰へなどの具体的な内容はハッシュ関数によって暗号化されているので他人に知られる心配はありません。

むしろ、公開されていることで参加者全員で監視していることになるため、効果的に不正を防ぐことができる安全なシステムだといえるでしょう。

ビットコインはいつ新規発行される?

発行されたビットコインはユーザー同士の取引によって使われます。

それでは、ビットコインはいつ新規発行されるのでしょうか。

ビットコインが発行されるタイミング

ビットコインのノードはユーザーとマイナーに分けられます。ユーザーとは通常のビットコインの取引を行う人たちのことであり、マイナーとはマイニングを行う人たちのことです。

マイニングによって新たに追加されたトランザクションの正当性を確かめるための計算に成功すると、マイナーは報酬としてビットコインをもらうことができます。

つまり、マイニングに成功したときにビットコインが新規発行されるのです。

このように、マイナーは現金で取引を行うことなく、マイニングを行うことでビットコインを手に入れています。

 

マイニングが行われている場所

ビットコインが誕生した当初はマイニングを個人の端末によって行う人も存在しました。

しかし、多くのビットコインが流通するようになった後は、ほとんどのマイニングがファームと呼ばれる専用のハードウェアを何千台も集めた場所で行われています。

マイニング・ファームのシェアのうち、90%以上は10社程度の企業で占められています。

そのほとんどは中国の企業で、すでにマイニング・ファームに数千億円を投資しているとのことです。

 

ビットコインの発行総量について

ビットコインの発行枚数は2018年4月の時点で1700万BTCに達しています。

発行されるビットコインの総量はあらかじめ2100万BTCと決められているため、すでに約8割がマイニングされたということです。

ビットコインでは、21万BTCが生成されるたびに支払われる報酬が半減するというシステムが採用されています。

2016年7月に半減したときには、1ブロックを生成してもらえる報酬が12.5BTCとなりました。

このシステムがあるためにマイナーの数は減少していくことが予想されています。

約10年で総量の8割が生成されたビットコインですが、発行枚数が上限に達するのは2140年になるといわれています。

ただし、ビットコインの相場は変動が非常に大きいので、必ずしもマイナーが減少していくとは限らないでしょう。

ビットコインの価値が急騰すれば、2140年よりも前に上限に達する可能性もあるのです。

 

ビットコインの発行枚数を調整するシステム

マイニングの性質上、条件を満たすナンス値を見つけ出すまでには膨大な量の計算を行う必要があります。

この計算が行えるようなファームを持っている人は少なく、さらに6つの承認をもらわなければ計算の正当性は認められません。

そして、21万BTCが生成されるたびに報酬が半減するシステムがあります。

これらの仕組みを組み合わせることによって、ビットコインが急激に増えるようなことが起こらないように調整しているのです。

ブロックチェーンのメリットとは

多くの企業が自社のシステムへの導入を目指していることからも分かるように、ブロックチェーンにはさまざまなメリットがあります。

中央集権化を防ぐ

ブロックチェーンではユーザー同士で取引履歴を管理するシステムを採用しているので、権限が1カ所に集中することがありません。

特定の管理機関があると、ユーザー同士の取引が独裁的にコントロールされてしまう恐れがあります。

また、管理機関のサーバーがダウンした場合は全体の取引が中断されることになります。

しかし、ブロックチェーンは管理もユーザーの端末で分担しているため、一部の端末がシステムダウンしても問題なく取引を行うことができるのです。

実際に、ビットコインでは24時間休みなく取引が行われています。

 

海外送金の低コスト化

ブロックチェーンには、海外への送金コストが大幅に削減できるというメリットもあります。

通常の株やFXなどの取引であれば、金融機関を経由することになるので数百円、数千円の手数料が発生するでしょう。

そのため、送金する回数が増えれば増えるほどコストがかさんでいくことになります。

一方、ブロックチェーンを利用すればユーザー同士で直接送金を行うことができます。

すなわち、最小限の手数料で取引を行うことができるのです。

この低コスト化によって金融サービスを効率的に運用できると期待されており、

多くの企業がブロックチェーンに熱い視線を送っています。

 

データの改ざんができない

ブロックチェーンに保存されているトランザクションの内容はハッシュ関数によって暗号化されています。

先述のとおり、ハッシュ関数には不可逆性があるため、ハッシュ値から元のデータを復元するのは限りなく不可能に近いです。

また、たとえハッシュ値自体を改ざんしたとしても、正当な取引でなければ直前のデータとの整合性が取れません。

つまり、承認作業として計算を行う仕組みによってすぐに不正が発覚するようになっているのです。

さらに、ブロックチェーンに記録された取引履歴は常に無数のユーザーによって監視されています。

こうした要因から、ブロックチェーンのデータを改ざんするのは実質的に不可能だといえるのです。

 

スマートコントラクトによる契約の効率化

ブロックチェーンにスマートコントラクトというシステムを取り入れることで、契約の効率化を図ることができます。

代表的な例としては、仮想通貨のイーサリアムがあります。

知名度が急上昇している仮想通貨なので聞いたことがある人も多いでしょう。

ビットコインでは取引内容が反映されるまでに約10分かかりますが、スマート

コントラクトを取り入れたイーサリアムでは約15秒です。

反映が早ければよいというものではありませんが、スマートコントラクトはブロックチェーンをさらに便利にするものだとして注目されています。

ブロックチェーンの課題

ここまでみてきたように多くのメリットがあるブロックチェーンですが、課題もないわけではありません。

ブロックチェーンではトランザクションの整合性を確かめるために一定以上の時間を要します。

これは、わざと時間がかかるようなシステムにすることでセキュリティの高さを保つためです。

同時に、リアルタイムでのデータの反映が求められる即時決済などの用途には向いていないというのも事実でしょう。

ブロックチェーンには、さまざまなネットワークに導入することで低コストでの取引を実現することが期待されています。

しかしブロックチェーンを導入する際には適用できる範囲をしっかりと見極める必要があるでしょう。

ブロックチェーンの課題

仮想通貨を支える技術として台頭してきたブロックチェーンには、取引の透明性を保てる、取引コストが抑えられるなどのメリットがあります。

そして、ブロックチェーンの技術を背景として仮想通貨は爆発的に普及しました。

その安全性や応用力の高さから多くの企業から注目を集めているブロックチェーン。

取引に時間がかかるという課題を克服できれば、日常生活を支えるような、よりポピュラーな技術となっていくでしょう。

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