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超わかりやすいブロックチェーンの基礎知識

超わかりやすいブロックチェーンの基礎知識
出典:Blockchain Business & Solution

ブロックチェーンとは?仕組みを分かりやすく解説【投資家なら知っておきたい】

ブロックチェーンとは

ブロックチェーン

出典:日本ブロックチェーン協会

  • 管理する主体がいない
  • 取引記録の改ざんが困難
  • システムが止まらない

①管理する主体がいない

ところがブロックチェーンの場合は特定の政府や企業によって管理されているのではなく、 不特定多数のブロックチェーンネットワーク参加者によって共同管理されているのです。

ブロックチェーンとは

②取引記録の改ざんが困難

そのため参加者の誰かが取引履歴を改ざんしようとしても、他の参加者によって不正が発覚してしまうのです。

③システムが止まらない

それに対してブロックチェーンはネットワークを稼働させる参加者を分散させているため、こうしたシステムダウンのリスクも分散できます

ブロックチェーンみたいにシステムが止まらずに動き続けることを「ゼロダウンタイム」と呼ぶワン

ブロックチェーンの仕組みとは?【マイニング】

仕組み

では、なぜ彼らはブロックチェーンに協力するのでしょうか

その理由は、 ブロックチェーンの取引記録に協力することで報酬を獲得できるため です。

そして「正しい内容である」と承認された取引内容だけがブロックチェーンに記録され、記録を手伝うと報酬を受け取れるのです。

このようにブロックチェーンの取引内容が正しいかを検証・承認して記録し、報酬を獲得することを 「マイニング」 と呼び、マイニングをする人を 「マイナー」 と呼びます。

ブロックチェーンのメリット・デメリット

メリット・デメリット

【メリット】

【デメリット】

  • 取引速度が遅い
  • 秘密鍵を無くすとウォレットを利用できなくなる

メリット① ハッキングされにくい

ブロックチェーンは仲介者を不要とし、ネットワーク上で利用者を直接繋げるため、 顧客の資産を誰かが代わって預かることはなく、P2P(個人間)での取引が可能です。

過去の仮想通貨ハッキング事件はブロックチェーンではなく、仮想通貨取引所がハッキングされた事件なんだワン!

メリット② 送金コストが低い

ブロックチェーンの情報サイト「BitInfoCharts」によると、ビットコインの取引手数料の中央値は0.0000087BTC(約60円)です(2021年11月22日時点)。

また、仮想通貨の取引は仮想通貨取引所でも可能であり、Coincheckではユーザー間の送金手数料は無料です。

ブロックチェーンでの送金は、従来の国際送金の代替手段となる可能性も高いですね。

デメリット① 取引速度が遅い

例えばビットコインの場合は、取引処理に10分程度必要になります。

そのため、いずれはブロックチェーン上で素早い決済手段が登場する可能性もありますよ。

デメリット② 秘密鍵を無くすとウォレットを利用できなくなる

ブロックチェーンのデメリットの2つ目は、秘密鍵を忘れてしまう可能性がある点です。

ブロックチェーンを利用するためには「ウォレット」「秘密鍵」が必要になります。

ウォレットを作成する時に秘密鍵が表示されるので、利用者は秘密鍵をメモして忘れないようにしておかなければいけないのですが、 もし秘密鍵を紛失してしまうと、ウォレットを利用できなくなってしまいます 。

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ブロックチェーンは大きく分けて2種類

ブロックチェーンは2種類

ブロックチェーンには大きく分けて、「パブリックチェーン」「プライベートチェーン」があります。

2つの大きな違いは、 ネットワークに参加できる範囲が限られているかどうか です。

パブリックチェーンプライベートチェーン
中央管理者なしあり
ネットワーク参加者誰でも参加可能組織の関係者のみ
取引の承認速度遅い速い

パブリックチェーンはこれまで解説してきたブロックチェーンの特徴と同様ですが、プライベートチェーンは会社など「組織」での活用が想定された仕組みになります。

また、プライベートチェーンの中には複数の組織間で同じブロックチェーンを取り扱う「コンソーシアム型」と呼ばれる仕組みもあります。

ブロックチェーンの活用事例

活用事例

1つ目は仮想通貨取引所「コインチェック」が提供している NFTプラットフォーム「Coincheck NFT」 です。

そもそもNFT(Non Fungible Token)とは、画像や音楽・動画といったデジタルデータの権利関係を記録する、ブロックチェーン上のトークンのことです。

詳しく知りたい方は

2つ目のブロックチェーン活用事例は、企業間情報連携推進コンソーシアムの「NEXCHAIN」です。

NEXCHAINは複数の企業間で情報交換に活用できるコンソーシアム型の「プライベートチェーン」で、NTTドコモ・積水ハウス・損害保険ジャパン・東京ガスなど多くの企業が入会しています。

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【まとめ】ブロックチェーンとは

まとめ

  • ブロックチェーンとは「分散型台帳技術」と呼ばれる技術の一つ
  • ブロックチェーンならハッキングされにくく、送金コストも低い
  • 仮想通貨の取引をするならコインチェックがおすすめ

ブロックチェーンは仮想通貨以外にも、ゲームや不動産・金融など、あらゆるジャンルでの活用が期待されています。

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ブロックチェーン(blockchain)とは何か?仕組みや特長をわかりやすく解説!

ブロックチェーンとは、分散型台帳とも呼ばれる新しいデータベースです。P2P通信やHash関数などの暗号技術を組み合わせることで、取引データ等の情報を改竄・喪失リスクをヘッジしながら複数のコンピュータに同期できることが特長です。過去5年間で市場を急拡大させた後、現在は、セキュリティ上の課題を抱えつつも、中国を始め、金融・非金融を問わず、あらゆる産業での応用、ビジネス活用が進んでいます。ブロックチェーン 技術は、IoTやAIと補完しながら、今後どこに向かうのか?徹底解説します。

目次

ブロックチェーンとは?

ブロックチェーンは新しいデータベース(分散型台帳)

ブロックチェーン(blockchain)は、2008年にサトシ・ナカモトによって提唱された「ビットコイン」(仮想通貨ネットワーク)の中核技術として誕生しました。

ビットコインには、P2P(Peer to Peer)通信、Hash関数、公開鍵暗号方式など新旧様々な技術が利用されており、それらを繋ぐプラットフォームとしての役割を果たしているのがブロックチェーンです。

ブロックチェーンの定義には様々なものがありますが、ここでは、「取引データを適切に記録するための形式やルール。また、保存されたデータの集積(≒データベース)」として理解していただくと良いでしょう。

一般に、取引データを集積・保管し、必要に応じて取り出せるようなシステムのことを一般に「データベース」と言いますが、「分散型台帳」とも訳されるブロックチェーンはデータベースの一種であり、その中でも特に、データ管理手法に関する新しい形式やルールをもった技術です。

ブロックチェーンは、セキュリティ能力の高さ、システム運用コストの安さ、非中央集権的な性質といった特長から、「第二のインターネット」とも呼ばれており、近年、フィンテックのみならず、あらゆるビジネスへの応用が期待されています。

ブロックチェーンの特長・メリット(従来のデータベースとの違い)

ブロックチェーンの主な特長やメリットは、①非中央集権性、②データの対改竄(かいざん)性、③システム利用コストの安さ④ビザンチン耐性(欠陥のあるコンピュータがネットワーク上に一定数存在していてもシステム全体が正常に動き続ける)の4点です。

これらの特長・メリットは、ブロックチェーンが従来のデータベースデータとは異なり、システムの中央管理者を必要としないデータベースであることから生まれています。

分散台帳とは.jpg

従来のデータベースの特徴ブロックチェーンの特徴
構造 各主体がバラバラな構造のDBを持つ各主体が共通の構造のデータを参照する
DB それぞれのDBは独立して存在するそれぞれのストレージは物理的に独立だが、Peer to Peerネットワークを介して同期されている
データ
共有
相互のデータを参照するには新規開発が必要共通のデータを持つので、相互のデータを参照するのに新規開発は不要

ブロックチェーンは、後に説明する特殊な仕組みによって、「非中央集権、分散型」という特徴を獲得したことで、様々な領域で注目・活用されているのです。

ブロックチェーンの仕組み

ブロックチェーンの基礎構造

ブロックチェーンは、その名の通り「ブロック」を「チェーン」のように順番に繋いだ形をしています(下図)。

ブロックチェーン構造.jpg

「ブロック」とは、1MB分の「Tx(Transaction、トランザクション)」、つまり一定量に取りまとめられた取引データに、日付などのメタ情報を付与したものです。

具体的にいうと、各ブロックには、日付(タイムスタンプ)に加えて、「Hash(ハッシュ、ハッシュ値)」「nonce(ナンス)」「ターゲット」と呼ばれるメタ情報が付与されており、これらの情報をもとにして、ある一定のルールのもとで前のブロックと後ろのブロックがまるで鎖のように連結されています。

さらに、より細かく見れば、「公開鍵暗号方式」と呼ばれる方法によって、引き出しごと(つまりトランザクションごと)にも個別に鍵がかけられています。

公開鍵暗号方式とは、「暗号化と復号(暗号から元のデータに戻すこと)に別個の鍵(手順)を用い、暗号化の鍵を公開できるようにした暗号方式」のことです。

ブロックはどうやってつくられるか?

ブロックチェーンネットワークでは、世界中に散らばるノード(=ネットワーク参加者)によって新しくつくられたブロックが、ノード間で伝播することにより、リアルタイムでのデータ同時共有が実現されています。

ノードは、「コンセンサスアルゴリズム」と呼ばれる合意形成のルールに基づいて、特定の条件を満たすことでブロックを生成することができます。

コンセンサスアルゴリズムとは、中央管理者が不在であるブロックチェーンにおいて「どのデータが正しいか?」を決めるための、不特定多数のノードによる合意方法のことです。

  • ビットコイン:PoW(Proof of Work、プルーフオブワーク)
  • イーサリアム:PoS(Proof of Stake、プルーフオブステーク)
  • ネム: 超わかりやすいブロックチェーンの基礎知識 PoI(Proof of Importance、プルーフオブインポータンス)
  • リップル:PoC(Proof of Consensus、プルーフオブコンセンサス)
  • PoWの原理①(1つ目の役割:ブロックの生成条件)=「ブロックのメタ情報に関する計算に成功するとブロックを生成できる」
  • PoWの原理②(2つ目の役割:フォークへの対応)=「複数のブロックが生成された場合、最も長いチェーンを正統とし、その中に含まれるブロックを正しいと認める」…”ナカモト・コンセンサス”

まず、1点目として、PoWでは、ブロックの生成過程で、「マイニング」と呼ばれる、ブロックのメタ情報(「Hash」「nonce」「Target」)を用いた計算作業をノードに課しています。

平たく言えば「ある条件を満たす数字を見つけましょう」という計算ですが、この問題を解くためには莫大なコンピュータの電気代がかかるため、簡単にはブロックをつくることはできません。

とはいえ、ビットコインでは、ブロックを無事に生成できると報酬として仮想通貨を手に入れることができるため、多くの人がブロックづくりに挑戦し、同時に複数のブロックが生まれてしまうこともあります(「フォーク」と呼ばれる事態)。

そこで、2点目として、PoWでは、複数のブロックが生まれた場合は、「最も長いチェーンに含まれるブロックが正しい」という基本原理を採用しています(ナカモト・コンセンサス)。

P2P(Peer 超わかりやすいブロックチェーンの基礎知識 to Peer)通信

ブロックチェーンに利用されている最も代表的な関連技術が「P2P(Peer to Peer、ピアツーピア)通信」です。

P2Pとは、パーソナルコンピューターなどの情報媒体間で直接データの送受信をする通信方式のことで、従来のデータベースの「クライアントーサーバ型」と対比されます。

Hash(ハッシュ値、ハッシュ関数)

Hashは少しでも入力値が変わると全く異なる出力となるという特徴があります。

また、その他に出力値の長さが入力に関わらず一定であること、出力から入力を類推できないという特徴があります。

ブロックチェーンの種類

ブロックチェーンの分類方法

代表的なブロックチェーンの種類

ブロックチェーンプラットフォーム例.jpg

開発基盤としてのブロックチェーンプラットフォーム

プラットフォーム名誰向けか?用途例
Ethereum(イーサリアム)エンタープライズ向け(toC企業)トークン、ゲーム、etc
EOS(イオス)エンタープライズ向け(toC企業)ゲーム、etc
NEM(ネム)エンタープライズ向け(toC企業)ゲーム、etc
Ripple(リップル)エンタープライズ向け(銀行)銀行間送金(特化)
Corda(コルダ)エンタープライズ向け(toB企業)銀行間送金、企業間プラットフォーム、etc
Quorum(クオラム)エンタープライズ向け(toB企業)企業間プラットフォーム、etc
Hyperledger Fabric(ハイパーレジャーファブリック)エンタープライズ向け(toB企業)企業間プラットフォーム、etc
Bitcoin Core(ビットコインコア)個人向け個人間送金

ブロックチェーンの市場規模

  1. 価値の流通・ポイント化・プラットフォームのインフラ化
  2. 権利証明行為の非中央集権化の実現
  3. 遊休資産ゼロ・高効率シェアリングの実現
  4. オープン・高効率・高信頼なサプライチェーンの実現
  5. プロセス・取引の全自動化・効率化の実現

ブロックチェーン技術の応用事例

トークンは、ビジネスの文脈上では「交換対象を限定した小さな経済圏を回すための使い捨て貨幣」といった意味で用いられる概念で、非中央集権的なブロックチェーンとセットでビジネス活用されます。

区別のポイント

トークンの種類

意味

身近な例

Non Fungible Token

例えば、ICO(Initial Coin Offering、イニシャル・コイン・オファリング、新規仮想通貨公開)やSTO(Security Token Offering、セキュリティ・トークン・オファリング)といった資金調達方法であったり、ファンコミュニティ専用の共通貨幣などに用いられています。

スマートコントラクト

スマートコントラクトは、1994年にNick Szabo(ニック・スザボ)という法学者・暗号学者によって提唱され、Vitalik Buterin(ヴィタリック・ブリテン)がEtheruem基盤上で開発・提供し始めたコンピュータプロトコルで、「契約(コントラクト)の自動化」を意味しています。

自動販売機にも例えられるスマートコントラクトの技術を用いることで、「プロセス・取引の全自動化・効率化」を実現し、世の中の不便や非効率を無くしていくためのブロックチェーンの思想を社会実装していくことが期待されており、例えば、DEX(分散型取引所)や投票システムなどに利用されています。

ブロックチェーンのビジネス活用

ビジネスソリューションとしてのブロックチェーンは、金融/非金融/ハイブリッドの3領域に分けて考えることで、事業化に取り組みやすくなります。

第一の領域である金融領域は、暗号資産(仮想通貨)の利活用を目的としたビジネス領域です。

第二の領域である非金融領域は、暗号資産(仮想通貨)を使わない領域のことです。

台帳共有や真贋証明、窓口業務の自動化など、既存産業のDX(デジタルトランスフォーメーション)の文脈で、今、最も注目を集めている領域と言えるでしょう。

  • 自律分散型図書館DAOLIB構想
  • 職歴証明のWorkday Credentials
  • 医療用品の寄付の追跡ポータル
  • Socios.com(サッカーファントークン)
  • 医療データプラットフォームのメディカルチェーン
  • 国連、難民・ホームレス等向けIDサービス

その結果、実は、前述の経済産業省によるブロックチェーン関連市場規模予測でも、全体67兆円のうち、いわゆる金融領域はわずか1兆円で、残りの66兆円は非金融領域に含まれるマーケットです。

最後に、第三の領域であるハイブリッド領域は、金融×非金融、つまり暗号資産を非金融領域での課題解決へと応用している領域で、乱暴に言えば、「実ビジネスに仮想通貨決済を導入させたい領域」とも言えるでしょう。

中国ブロックチェーンの動向

出典:BLOCK INSIGHT

たとえば、2020年に、中国の国家ブロックチェーンインフラプロジェクト「BSN(Blockchain-Based Services Network)」が、イーサリアムやイオス、テゾスなどを含む6種類のパブリックブロックチェーンを統合することが判明しました。

出典:Blockchain Business & Solution

ブロックチェーンの今後(AIとIoT)

ブロックチェーンの今後を考える上で外せないのが、DX(デジタルトランスフォーメーション)という考え方と、その前提条件となるIoT、AIという2つの概念です。

DXは、ビッグデータの活用を前提としています。

そして、IoT、ブロックチェーン、AIという3つの概念は、この「ビッグデータ活用を前提としたDX」というより大きな社会動向の要素として、下記のように相互に関連づけることができます。

  1. ビッグデータを集める → IoTによるハードウェア端末でのデータ収集
  2. ビッグデータを保存・管理する → ブロックチェーンによるデータベースの統合・管理
  3. ビッグデータを分析する → AI(機械学習)による大量情報の処理
  4. ビッグデータを活用する(社会実装する)

このように、今後のブロックチェーンは、ビッグデータを利用したDXというより大きな枠組みのもと、IoTやAIといった相互補完技術と協働しながら、これまで活用されてこなかった大量のデータを分析するためのデータ基盤として利用が進んでいくでしょう。

ブロックチェーンの課題

それは、ブロックチェーンの社会普及です。

この中でも、特に重要かつ深刻なのが、スケーラビリティの問題です。

ブロックチェーンは、その仕組み上、従来のデータベースよりもスケーラビリティが低くならざるを得ないという課題を抱えています。

一般に、スケーラビリティは「tps(transaction per second、1秒あたりのトランザクション処理量)」で定義することができますが、実際に、代表的なブロックチェーンネットワークは、次のように不十分なスケーラビリティだと言われています。

  • 一般的なクレジットカード:数万tps
  • ビットコイン(コンセンサスアルゴリズムがPoW):7tps
  • イーサリアム(コンセンサスアルゴリズムがPoS):15~20tps
  • コンソーシアム型のブロックチェーンネットワーク(コンセンサスアルゴリズムがPoA):数千tps

このように、ブロックチェーンは、オープンで分散的なデータベースとして期待を集めている一方で、ネットワーク参加者が増えるとスケーラビリティが担保できなくなるという課題を抱えています。

この課題に対して、金融領域では、「ライトニングネットワーク(Lightning Network)」という新しい概念に注目が集まっています。

ライトニングネットワーク(英: Lightning Network)とは、少額決済(「マイクロペイメント」)等の小規模かつ多数回行われる取引の処理をブロックチェーン外で行い(「オフチェーン取引」)、最初と最後の取引だけをビットコインのブロックチェーンにブロードキャストして確定させる、ビットコインネットワークの新しい手法のことです。

【超初心者向け】ブロックチェーンの仕組みをやさしく、わかりやすく徹底解説


まずは、超初心者でもわかる簡単な説明で、ブロックチェーンとは何かをざっくりと理解しましょう。

ブロックチェーン=台帳みたいなもの

ブロックチェーンをものすごく大雑把に一言で言ってしまえば、インターネット上の「台帳」のようなものです。

実は、ブロックチェーンでは、取引の記録は一定期間ごとにまとめて(=ブロックにして)、それらを繋ぎ合わせて(=チェーンにして)管理しています。

ブロックチェーンについてもう少し詳しく解説


ブロックチェーンについて、もう少し詳しくみていきます。

特徴① ブロックチェーンはみんなで利用できる

でも、ブロックチェーンはそんな事はなくて、世界中誰でもインターネットさえあれば利用することができます

このように「みんなで使える」ということを「オープンソースである」と言ったりするので覚えておくといいかもしれません。

特徴② ブロックチェーンはみんなで運営している

世界中にあるコンピュータのパワーを少しずつ繋ぎ合わせて運営をしています。この仕組みのことを「P2P(ピアツーピア)」と呼びます。

特徴③ ブロックチェーンはみんなで監視している

このチェック作業のことを「マイニング(採掘)」と呼び、チェックを行う人のことを「マイナー(採掘者)」と呼びます。

特徴④ ブロックチェーンは改ざんが不可能

どうしてかというと、詳しい仕組みはこのあとマイニングの仕組みで解説しますが、簡単に言ってしまえば「情報を書き換えるには膨大な計算をこなせるスーパーコンピューターが必要だから」です。

ブロックを新たに作る作業:マイニングとは?


ブロックチェーンでは、マイニングと呼ばれる仕組みが採用されています(※されていないものもありますが、一旦は無視してOKです)。

マイニングの仕組み

マイニングの実際の作業とは、非常に難しい計算問題を解く作業です。

ちなみに、この計算に使われる関数を「ハッシュ関数」と呼び、マイナーが計算して出した答えの値を「ハッシュ値」と呼びます。

要約すると、マイニングとは、各取引に紐づいたハッシュ関数に対してそのハッシュ値を求める作業のことです。

ブロックチェーンの仕組み:まとめ


ブロックチェーンとは、ザックリ説明すると以下のようなものです。

書き換え不可能な公開された台帳
その改ざん不可能性は全てのブロックが繋がることで実現している
マイニングは、ブロックのハッシュ値を含めた計算を行うことによって実現されている

ブロックチェーンについてのおすすめの書籍


今回は、初心者の方に向けて「ブロックチェーンとは?」というところで、なるべく難しい専門用語や詳細な部分には触れずに解説をしました。

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