「ビットコインのブロックチェーンという言葉を最近耳にすることが多いけれど、一体何のことなのだろう・・・?​」

そう思ってはいませんか?

この記事を読めば、ビットコインを支えるブロックチェーンの仕組みについてしっかり理解できるようになります。

ブロックチェーンの特徴を中央サーバーを持つ銀行との比較を通して説明し、メリットや問題点についても解説していきます。

ビットコインのブロックチェーンを理解して、仮想通貨マスターへの道を一歩踏み出してみましょう!


ビットコインのブロックチェーンとは?

「ブロックチェーン」は、ビットコインをはじめとする仮想通貨を支えている仕組みのことを言います。

近年では、このブロックチェーン技術に注目が集まり、仮想通貨のみならず海外送金、物流システムやヘルスケアなど、他領域での活用も増え始めています。

ブロックチェーンは、分散型の台帳と言われるように、簡単に言うと「誰もが見ることのできる台帳」です。「AさんからBさんに100万円を送金しました」といった取引の履歴を鎖のようにつないだ仕組みであるため、「ブロックチェーン」と呼ばれています。このように記録された情報には誰もがアクセスすることができ、この点がブロックチェーンの大きな特徴として知られています。


ブロックチェーンと中央サーバー(銀行)との違い

それでは、ブロックチェーンの仕組みについてさらに理解しやすくするために、中央サーバーで取引データを管理している銀行との違いを図解してみましょう。

上の図のように、銀行では取引を管理する中央サーバーが存在します。そして、この中央機関がそれぞれの顧客の台帳(残高・入出金履歴など)を一括で管理しています

例えば、Aさんが不正をして通帳を偽造し、本来は10万円しかないはずなのに100万円の残高があると書き換えたとしましょう。この場合には、Aさんが偽造した通帳を銀行に持っていき100万円を下ろそうとしても、それはできません。なぜなら、Aさんの通帳の情報は中央サーバーによって管理されており、これを変えるには中央サーバーを改ざんする必要があるからです

​顧客の情報が書き換えられないようにするため、中央サーバーを持つ銀行は多額の資金をかけてセキュリティを守っています。しかし、このたった一つの中央サーバーが改ざんされてしまうと、顧客の取引情報の全てが書き換えられてしまう危険があります。

これに対して、ブロックチェーンは全く異なるアイデアで取引の情報を管理する仕組みとなっています。

ブロックチェーンの仕組みには、取引を管理する中央サーバーが存在しません。その代わりに、ブロックチェーンでは顧客の台帳をネットワークを通して不特定多数のコンピューターに共有し、互いの取引を監視する仕組みをとっています。

​誰が、いつ、どのような取引をしたか、ということが(匿名の状態で)ネットワーク上の全てのコンピューターに共有されることになるので、個人が自らの通帳の中身を改ざんした場合にはすぐにバレてしまいます。

先ほどのAさんの例で言うと、たとえAさんが自分のコンピューター上の取引データを改ざんしたとしてても、他のコンピューターの情報は変わりません。そのため、Aさんが不正をしようと思ったら、不特定多数の全てのコンピューター上にある情報を書き換える以外に方法はありません。これは、極めて難しく、ほぼ不可能と言って良いでしょう。

ブロックチェーンの仕組みを用いると、中央サーバーの力がなくとも取引上の不正を防ぐことができるのです。


ビットコインが暗号通貨と呼ばれるのはなぜ?

ブロックチェーンのネットワークの仕組みを知って、「取引がネットワーク上の全てのコンピューターに共有されたら、自分の情報が他人にわかってしまって危ないのでは?」と思った方もいるでしょう。しかし、そこで重要になってくるのがビットコインの暗号化技術を用いた仕組みです。

ビットコインは暗号通貨と呼ばれ、取引の情報を暗号化する仕組みを用いて情報の保護をしています。

ビットコインの取引では情報の送信者から受信者の元へ暗号化された形で情報が受け渡されるため、受信者はこの暗号化された情報の暗号を解く必要があります。逆に、この暗号を解く鍵がないことには、他者は取引者の情報についてはアクセスすることができません。

このような暗号技術を用いることで、ビットコインはセキュリティーを高め、安全な取引をすることを可能にしているのです!

​それでは具体的に、ビットコインの暗号技術の中心となっている公開鍵・秘密鍵の役割について見ていきましょう。

公開鍵

ビットコインの受取人が暗号化された情報にアクセスするために用いられるのが、「公開鍵」です。​この鍵は、その名の通り一般公開されている鍵で、送金を行う側が持つ「秘密鍵」から作られるものです。

例えば、AくんがBくんに100ビットコインを送ったとしましょう。Bくんは暗号を解くために、Aくんから教えられた公開鍵を使って暗号を解きます。そうすることで、Bくんはお金を受け取ることができます。

秘密鍵

秘密鍵とは、例えるなら自分の金庫を開ける暗証番号のようなもので、絶対に人に知られてはいけないものです。他人に秘密鍵がバレてしまうと、自分の持っているお金を全て盗まれてしまう危険性があります。

この秘密鍵は、自分のお金を送るときに必要になります。秘密鍵を用いて取引情報の暗号化を行い、受取人のもとに送ります。受取人は、この秘密鍵を使って作られた公開鍵によって暗号を解くことでお金を受け取るという仕組みです。

ただし、ここで重要となるのが、秘密鍵から公開鍵を作ることはできても、公開鍵から秘密鍵を推測することはできないということです。この不可逆性によって、秘密鍵の安全性は守られているのです。

以上のような公開鍵・秘密鍵を用いた取引を行うことで、ビットコインの安全性は守られているのですね。

公開鍵・秘密鍵の仕組みについてより詳しく知りたい方はぜひこちらの記事を参照してみてください。 

仮想通貨取引において公開鍵と秘密鍵は避けて通ることができません。仮想通貨を安全に送るためにはこの2つの鍵が必要になります。公開鍵と秘密鍵はそれぞれ何なのか、管理する時に何に注意すればいいのか、どう管理すればいいのかを解説します!


ビットコインのブロックチェーンの詳しい仕組み

ここからは、ブロックチェーンの仕組みについて深く話していきます。

ブロックを繋げるマイニング

ブロックチェーンにおいて、新しいブロックを繋ぐ作業、すなわち、新しく台帳に取引の記録を書き込むことができるのはマイニングという取引の承認作業に成功した人だけです。このマイニングは、世界中で多くの人が速さを競って行い、一番最初にマイニングを成功させた人のみが新しくブロックを繋げることができます。

そして、新しいブロックが繋がれると他の人もその記録を反映して、みんなで同じ台帳が共有されている状態を保つようになっています。

このマイニングの作業には膨大な計算力を必要とするので、世の中の半数を越える計算力を持つような人でないと取引の改ざんができないという仕組みになっています。

ハッシュ関数

マイニングをもう少しよく理解するために、「ハッシュ関数」​についても説明していき​ましょう。ハッシュ関数とは、あるデータを代入すると、それが特定のデータに変換され、その変換されたデータからはもとのデータがわからなくなる関数のことを言います。

例えば、「Coin Otaku」をハッシュ関数にかけてみたとすると、全く意味不明の文字の羅列、ハッシュ値に変換されます。この例で言えば、「Coin Otaku」から右のハッシュ値に変換することはできても、ハッシュ値から「Coin Otaku」を導き出すことができない、というのがハッシュ関数の特徴です。このように一度ハッシュ化されたデータからは元データを導くことができない上に、元データが一文字でも異なると全く違うハッシュ値が出てくるのです。


ブロックチェーン改ざんの不可能性

ブロックチェーンのブロックには、正解のナンス、​前のブロックのハッシュ値今回承認したいブロックの取引をまとめた値​​のデータが入っています。​

マイニングを行うマイナーの人たちは、このうちのナンスを見つけ出すことによって新しいブロックを繋げることができます。

​具体的に言うと、マイニングを行う人たちは、ランダムなナンスをハッシュ関数の計算式に代入して計算することで、正解のナンスを見つけることを試みるのです。

​​しかし、このプロセスにおいては、ナンスを当てずっぽうに代入していく以外には方法がありません。そのため、このマイニングの作業においては幾度にもわたる膨大な量の計算が必要になってくるのですね。

このような過程を経て、一番初めに正解のナンスを見つけた人だけがブロックをつなぐことができます。

それではここで、誰か悪意のある人が過去の取引のデータを改ざんしようとした場合を考えてみましょう。

上で述べたように、マイニングを行うときには、ハッシュ関数にナンスの他に前のブロックのハッシュ値今回承認したいブロックの取引をまとめた値​も代入します。過去の取引を改ざんすると、これらの値が変わってしまうため、なんと次のマイニングによって探すべきハッシュ値の「ある特定の値」自体​が変わることになります。

その結果、一つ改ざんをするだけで、それ以降の正解のナンスの値が全て変わってしまうことになり、また全て計算し直す必要が出てくるのです。これは、実質的にほぼ不可能と言って良いでしょう。

ブロックチェーンは以上のようなマイニングの仕組みによって成り立っているため、改ざんが不可能となっているのです!


マイニングで報酬がもらえる!

ただ、ここまでの説明を聞いてきて「どうしてみんなマイニングをしたがるのだろう?」と疑問を持った方もいるでしょう。

確かに、マイニングをして取引を承認すること自体にはメリットはあまりないですよね。

しかし、ブロックチェーンでは、一番初めにマイニングを成功させた人に対して報酬が払われる仕組みになっているのです!

​この仕組みがあるため、世界中の人々は競い合うようにマイニングを行い、自分が一番に計算問題を解き終わることを目指します。ブロックチェーンの仕組みでは、マイニングに支払われる報酬が取引承認へのインセンティブとして働き、安全性を維持するシステムが守られているのですね。

マイニングについてさらに詳しく知りたい方は以下の記事を参考にしてみてください。

最近巷でよく聞くマイニング、儲かるとかいう人はいるけど実際どうすればいいのか全然わからない、まずマイニングってなんぞやという人向けにマイニングの初歩から発展的なことまで、コインオタクがマイニングについて解説してみました!

ブロックチェーンのメリット

これまでの部分で仕組みを詳しく説明してきたブロックチェーンですが、これを用いるとどのようなメリットがあるのでしょうか?

ブロックチェーンのメリットとしては、安全性が高い・手数料が安いといったメリットがあるのです。

ブロックチェーンのメリット

  • 安全性が高い
  • 手数料が安い

 


​安全性が高い

ブロックチェーンには、まず安全性が高い、というメリットがあります。​

たとえ誰かが過去の取引データの一部を改ざんしようとしても、それ以降すべてのデータを変更しなくてはならなくなるため、それは非常に困難です。さらに、ネットワークに繋がるすべての人が取引データにアクセスすることができるため、リアルタイムでお互いの取引を監視することができます。このように、ブロックチェーンでは取引の安全性が確保されているのです

手数料が安い

​さらに、ブロックチェーンのメリットとして挙げられるのは、何と言っても手数料が安い、という点です。

ブロックチェーンの仕組みを用いると、取引の管理を行う中央サーバーが不要になります。通常、中央サーバーを用いて顧客の台帳管理を行う銀行は不正が行われないように多額の資金をかけてセキュリティ保護を行っていますが、ブロックチェーンはその必要がありません。

このように、セキュリティにかけるコストが安くで済むため、ビットコインでは送金手数料や決済手数料などを抑えることができるのです。これは、ユーザーにとって大きなメリットと言えるでしょう!

 

ブロックチェーンの問題点

ビットコインのブロックチェーンは理論だけで言えば欠陥のほとんどない画期的な発明ではあるものの、実用化してみるといくつかの問題点があります。

ブロックチェーンの問題点

  • 機密性が低い
  • ブロックサイズが小さい
  • チャージバックができない

 


機密性が低い

​ブロックチェーンの仕組みでは、機密性が低いというデメリットが指摘されています。

取引を行った人物や機関についての情報は匿名ではありますが、取引の履歴自体や金額については公開され他人に知られてしまうことになります。そのため、取引に関する金融関連情報を他者に推測されてしまうリスクがあります。

この点から、ブロックチェーンは秘匿性の高い情報を扱うには不向きというデメリットがあると言えるでしょう。

ブロックサイズ(容量)が小さい

ブロックチェーンのブロックは10分に1つ生成されることになっていますが、そのブロックに書き込めるデータのサイズには上限があります。はじめはブロックのサイズが問題になることはなかったものの、利用者の増加に伴って、10分間に行われる取引の数がブロックの上限を越えてしまうようになりました。すると、なかなか取引の承認が行われないという事態が頻繁に起こることになります。ビットコインは新しい通貨を目指すものですから、取引が遅れることは実用上大きな問題になります。これをビットコインのスケーラビリティ問題といいます。

最近ではSegwitという新技術の導入によって、取引のデータサイズを小さくできるようになり、スケーラビリティ問題は改善に向かいつつありますが、利用者はどんどん増えていくのでこれは長い間問題になるでしょう。

チャージバックができない

クレジットカードのような決済手段では、不正に自分のカードが使われてしまった時にその分のお金を取り戻せるチャージバックという制度がありますが、ビットコインではチャージバックをすることができません。チャージバックは取引を仲介する業者がいるからこそできるものです。ブロックチェーンによって実現されているのはそういった業者を挟まない個人間の自由な取引なわけですから、チャージバックなどできるわけありません。言い換えれば、消費者を保護する制度がビットコインには存在しないというわけです。

 

ビットコインのブロックチェーンまとめ

ブロックチェーンはビットコインの存在を支える画期的な分散型台帳技術であるということが分かっていただけたでしょうか?様々な問題点はあるものの、日々進化し、広まり続けているビットコインのブロックチェーンの将来に期待しましょう!

ブロックチェーンの仕組みまとめ

  • ブロックチェーンは、取引の管理者となる中央機関が存在せず、ネットワークで共有される分散型台帳
  • ネットワークに繋がる人々が互いの取引を監視することにより不正を防ぐ
  • 複雑な計算問題を解くマイニングにより取引が承認され、改ざんは不可能