最近急激に価値が上がっているビットコイン
昨年末よりビットコインが高騰しております。
ビットコインは、サトシナカモトという方が匿名で2008年に論文を公開したところから始まりました。
その後、その論文を元に2009年ごろサトシナカモトの後継の技術者たちが作ったと言われています。
そもそも皆さんは、ビットコインに使われているブロックチェーンをご存知でしょうか。
ブロックチェーンを理解するのは非常に難しく、投資家も単純にマネーゲームとしてビットコインの売買を楽しみ、中身については知らないという方も多いようです。
今回は、ブロックチェーンの魅力や特徴・課題についても詳しくご紹介します。
ブロックチェーンとは「取引データ」技術のこと
ブロックチェーンとは、
仮想通貨の中核となる「取引データ」の技術のことを指します。
取引のデータ（履歴）を「トランザクション」と呼び、そして、複数のトランザクションをまとめたものを「ブロック」といいます。
このブロックが連なるように保存された状態が「ブロックチェーン」です。
ブロックチェーンは分散して管理されるのが特徴で、ブロックチェーンを使った仮想通貨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。
銀行のような特定の管理機関がないため、権限が一箇所に集中することはありません。
そのためシステム障害に強く、かつ低コストで金融サービスが運用できると期待されています。
ブロックチェーンの基本的な仕組み
ブロックチェーンは「分散」しており、ユーザー同士が管理しています。
この形式を「P2P（ピアツーピア）方式」といい、「分散型取引台帳」とも呼ばれています。
金融機関を介さず、ユーザー 同士でシステムを管理し合う構造です。
ブロックチェーンは、複数のコンピューターに分散して管理されているため、仮想通貨やトークンの取引ごとのリアルタイム更新には対応できません。
現状では10分単位程度でまとめて承認作業が行われるという特徴があります。
ブロックチェーンと分散型データベースの違い
分散型データベースと同じ点
ブロックチェーンと分散型データベースは同じように考えられる点もあります。
例えば、ビットコインではなくブロックチェーン一般(Ethereum等)に関していえば、中央集権管理型に対して、「データを分散管理する」『アプリケーションの基盤』という側面に違いはありません。
ブロックチェーン分散管理
データベースが中央管理
分散型データベースと大きく違う点
ブロックチェーンと分散型データベースとの大きな違いは、サーバに位置する存在がないということです。
分散型データベースは、クライアント-サーバ(C-S)型ともいえます。
分散型データベースでは、取引情報などのデータレコードの確定(コミット)は、サーバが「独占的に決定」しているのに対し、ブロックチェーンにはサーバがなく、「クライアント」に相当するのが「ノード」となり、各ノードは同等の立場で取引情報を自己申告しているという点が異なります。
さらに、分散型データベースではトランザクションの順番は、サーバが一元的に決定しますが、ブロックチェーンでは、非同期的にトランザクションが自己申告され、トランザクションの確定に「コンセンサスアルゴリズム」という手法が用いられます。
ブロックチェーン
取引情報は各ノードが自己申告し「コンセンサスアルゴリズム」という手法で処理を確定する。
分散型データベース
クライアントは基本的にサーバの指示を聞く存在。
データレコードの確定や処理する順番は、サーバが独占的に決定する。
マシンの台数と処理能力の関係
分散型データベースでは、データを処理・保存しているマシンの台数を増やすと、処理能力が増やせます。
しかし、ブロックチェーンでは、マシンの台数と処理能力には関係性がありません。
ブロックチェーンの処理能力は、新しいブロックを生成する権利を獲得するための「マイニング」という処理を担当する、特定の限られたマシンの性能にかかっています。
ブロックを保持するマシンがいくら増えても、処理能力は向上しないのです。
ブロックチェーンそのものが台帳である
ブロックチェーンは取引情報を記録する台帳そのものです。
一方分散型データベースはそれ自体には台帳機能はありません。
取引情報を記録する場合はデータベースの仕組みの上に、台帳を管理するアプリケーションやソフトウェアを載せて使用する必要があります。
ブロックチェーン
分散型データベース
分散させる目的が違う
分散型データベースで分散処理する主な目的は
- 処理スピードや応答時間を早くするため、データを使用する場所に近い場所にサーバを置く
- データを全消失するリスクを低減するため、複数箇所にデータを分散して同期を取る
- 処理を複数のマシンで分散して行うことで、個々のマシン負荷を下げて処理スピードを上げる
一方ブロックチェーンを使う主な目的は
- 貨幣以外の価値を持った仮想通貨やトークンの取引を可能にするため
- 二重取引や改ざんのリスクが限りなく低いシステムを低コストで構築するため
- 中央集権型の既存システムでセキュリティを担保するために要している手続き完了までの期間や手数料などの、時間とお金のコストを削減するため
このように、「ブロックチェーン」と「分散型データベース」は、存在する目的が全く異なるものなのです。
ブロックチェーンの「ブロック」はハッシュ関数で暗号化される
取引データ（履歴）である「トランザクション」には、「何月何日にAからBへ○○何々の仮想通貨を送金した」という内容のデータが記録され「ブロック」になります。
このデータはオープン化されているため、誰でも確認することができます。
しかし、トランザクションの「具体的な取引内容」はハッシュ関数によって「暗号化」されるという特徴があります。
ハッシュ関数とは、元となるデータから一定の文字数の不規則な文字列（ハッシュ値）を生成する関数です。
同一のデータであれば同じハッシュ値が生成されますが、少しでも異なれば全く異なるハッシュ値が生成されます。
また、生成された文字列から、元のデータを読み取ることができない「不可逆性」を持っているのが特徴です。
ブロックデータには、ハッシュ関数によって暗号化されたトランザクションと直前のブロックデータのハッシュ値が含まれています。
直前のハッシュ値と、「ナンス値」という特別な数字を見つけ出すことにより整合性を取ることができ、ブロックがブロックチェーンへ新たに追加される流れを「承認」といいます。
すべての取引履歴が公開されている
ビットコインの売買など、ブロックチェーンに記録されているすべての取引履歴は、だれでも「Blockchain.info」から確認できるのが特徴です。
上記で説明した、10分程度の単位で承認されたブロック内に含まれる「取引件数」「取引された仮想通貨やトークンの量」「ハッシュ値」「前ブロックのハッシュ値」を時系列に確認できます。
ここでは、ハッシュ値によって暗号化されているため、取引の「履歴」として記録されても、「内容」の詳細は確認できないので安心できます。
むしろ、時系列がオープンになっていることは、不正を防ぐための役割の1つといえます。
新たな仮想通貨やトークンを生成できる
新たにブロックを追加するときは、先にも紹介したとおり、直前のブロックのハッシュ値と、今回のブロックに含まれる「全取引データ（トランザクション）」と「ナンス値」をハッシュ関数によって暗号化します。
この整合性を確認し「承認」するためには膨大な計算を行います。この承認作業を「マイニング（採掘）」といい、不正が行われていないことを証明する仕組みを「proof of work（仕事の証明）」といいます。
これを「成功」させた人に仮想通貨やトークン等の報酬が支払われるというシステムがあり、このとき仮想通貨やトークンが「新規発行」されるのです。
例えばビットコインの場合、発行総量は事前に決められており、2140年までに2,100万BTC（上限数）に達すると言われています。「マイニング」というブロックチェーンが生まれる仕組みにより、ビットコインの急激な増減が起きないように調整されているのです。
ブロックチェーンの種類
ブロックチェーンは大きく「パブリック型」と「プライベート型」に分けることができます。
パブリック型
「パブリック型（パブリックチェーン）」は、中央集権的な管理機関を持たず、不特定多数の誰でも自由に
参加でき、誰でもマイニングに参加できるブロックチェーンを指します。
ビットコインが代表的です。
プライベート型
「プライベート型（プライベートチェーン）」は、管理者がいるのが特徴です。
マイニングを行うためには、管理者の許可によってコントロールできるため（パブリック型はマイナーの
賛同を得なければならない）、金融システムの管理などに活用できるでしょう。
ブロックチェーンの特長
1.海外送金の低コスト化が実現する
1つ目のメリットは、特定の金融機関を介さないことによって海外への送金コストが大幅に削減できるこ
とです。通常、金融機関を経由することで数百円から数千円の手数料が発生します。かつては送金回
数が増えるほどコストが嵩んでしまいました。しかし、ブロックチェーンによって ユーザー 同士の直接的な送金が実現し、最小限の手数料で済むようになります。
2.データの改ざんが不可能になる
2つ目のメリットは、データの改ざんが実質不可能になることです。先にも紹介してきたとおりブロックチェーンは暗号化され、分散して保存されています。
また、その暗号化されたデータは不可逆性があるため、特定することはできません。意図的に改ざんすれば、分散したデータとの整合性が取れないため、すぐに不正が明らかになるのです。
3.スマートコントラクトによる契約の効率化と改ざん防止
3つ目のメリットは、スマートコントラクトという技術によって契約の効率化と改ざん防止に役立てられる点です。
スマートコントラクトによって契約に関わる第三者機関（仲介者）を通さず、約定照合や契約状況の把握ができるため既存の契約業務を自動化できます。
また、2つ目のメリットとして挙げた、暗号化、分散管理によって契約内容の改ざんも防げるのです。証券や不動産取引、ローンのような契約が複雑化しやすく第三者機関による審査や照合が必要な領域において活用が期待されています。
ブロックチェーンの課題
ブロックチェーンは、まだ活用されはじめた段階の技術です。
今後の課題として挙げられるのが、処理速度です。
データを分散管理することや、リアルタイムでの処理が行えないため、実店舗のような即時決済を行うようなシステムでの活用は今後の課題となるでしょう。
一方で、ブロックチェーンの特性である「分散型」と「不可逆性」によるセキュリティ面のメリットは非常に大きいと言えます。
従来の中央集権型タイプの場合であれば、サーバへの負荷が大きく、システムがダウンしてしまうシチュエーションでも耐えることができるからです。
新しい技術ゆえに課題はありますが、得られるメリットが大きいため今後に期待が集まる技術と言えます。
まとめ：安全で透明性の高い取引の実現が期待されるブロックチェーン
ブロックチェーンは、仮想通貨などフィンテックを語る上で欠かせない技術です。
政府や銀行などが介入せず、取引に関するデータが分散し、すべての人がデータを確認できることから改ざんが起こりにくいというメリットがあります。
また、プライベート型のブロックチェーンは、そういったメリットをいかしつつ特定の管理者を置けることから企業での決済サービス運用などの活用が期待されています。
今後、仮想通貨だけではなく、ブロックチェーン技術が導入された様々なものが出てくるでしょう。
