ブロックチェーンとは結局なに？初心者にもわかりやすく仕組みを解説します

今、若者の間で人気の仮想通貨。

よし、やってみよう！と思って色々調べてみると、

聞き覚えのない専門用語にとまどってしまうことも多いはずです。

わからないことが多いと、仮想通貨をスタートするのにも二の足を踏んでしまいますよね。

今回は、ブロックチェーンが一体どういうものなのかわかりやすく説明するとともに、関連する用語を解説しながら仮想通貨の背景にある大きな枠組みについて理解していきましょう。

本記事では主にビットコインやイーサリアムに使われているパブリック・ブロックチェーン・ネットワークについての説明をしています。

プライベート型やコンソーシアム型には当てはまらない部分もありますので、ご注意ください。

わかりそうでわからなかった！ブロックチェーンの基本

すでに、様々な記事や書籍などを読んで勉強されている方も多いと思いますが、何回読んでも「結局ブロックチェーンってなんなの？」という疑問を持たれている方も多いはずです。

ブロックチェーンとは簡単にいうと「情報を記録し管理する技術」です。

それが一体、仮想通貨とどんな関係性があるのか、詳しくおさらいしていきましょう。

 ブロックチェーンとは一言でいうと「情報を記録し管理するもの」

わたしたちが日頃使っている銀行の通帳には、いつ・どこで・いくら引き出したか、または預けたかという情報が記録されていきますね。

また、氏名・住所などの個人情報が詰まっており、銀行が管理しています。

ブロックチェーンでも同じように、取引履歴を記録し管理することができますが、通帳と異なる点が2つあります。

ブロックチェーンは、仮想通貨という実体のない「お金」を管理していくために生まれた技術ですが、あらゆる分野に応用されています。

ただし、中央管理者がいないブロックチェーンというのは、後でも説明しますが「パブリック・ブロックチェーン・ネットワーク」という種類のものになります。他の種類では、管理者がいるのでこの特徴には当てはまりません。

ブロックチェーンはビットコインと共に登場し、活用されるようになりました。

その原始の目的は仮想通貨の流通にあります。

これを達成するブロックチェーンこそが、原始のパブリック・ブロックチェーン・ネットワークです。

画像引用:「平成27年度　我が国経済社会の情報化・サービス化に係る基盤整備　報告概要資料」（経済産業省　商務情報政策局　情報経済課）

 ブロックチェーンの仕組み

ブロックチェーンは大きく3つの手順を踏んで生成されていきます。

このように書くとブロックチェーンが生成されるしくみは非常に簡単にみえますが、裏側では膨大なコンピュータが複雑な計算を行っているのです。

例えば、一つのブロックを作るにもパワーのあるコンピュータによる計算が必要です。

この計算のことを「マイニング」と呼びます。

中央管理者がいないはずのブロックチェーンでは、一体だれがマイニングを行うのでしょうか？

答えは、ユーザーです。

マイナーやマイニングプールと呼ばれるマイニングを行う人たちは、ユーザーです。

マイニングを積極的に行う見返りとして、マイナーたちは報酬を受け取ることができます。

膨大なデータを管理者なしで管理し記録するためには、世界中のコンピュータを利用しエネルギーを費やさなければなりません。

このように裏側での大きな動きがあって、ブロックチェーン技術は支えられています。

このスタイルをとるのは、ビットコインなどを支えるパブリックタイプのブロックチェーンに限ります。

誰もが参加することができるオープンなブロックチェーンだからこそ、このように不特定多数の力を使ってマイニングを行うことができるのです。

 ブロックチェーンの種類

何度も申し上げてきましたが、ここまで説明してきたブロックチェーンの内容はほとんどがパブリックタイプに当てはまります。

ブロックチェーンには大きく分けて3つのタイプがあり、他の2つはこれまでの説明には当てはまらない部分も出てきます。

3つの種類の違いを見ながら、ブロックチェーンの種類について理解を深めていきましょう。

パブリックタイプの他に、プライベートタイプとコンソーシアムタイプというものがあり、それぞれネットワークの規模が異なります。

パブリックタイプの場合は、中央管理者が存在しないため誰もがネットワークに参加することができる反面、怪しい人もその中に入ってしまうリスクがあります。

これによって、実はネットワークが脅かされるというリスクも生じてしまうのです。

このリスクを排することができるのが、プライベートタイプとコンソーシアムタイプです。

プライベートタイプはネットワークの幅がかなり狭く、特定の企業や組織の中で利用するに限られます。参加者も内部に限定されるため、参加者に対する信頼性や安全性が高くなります。

この規模をやや広げたのがコンソーシアムタイプです。

単一企業や組織に限らず、複数の企業や組織間で情報を共有することができます。

特に、製造業や物流などの同一の顧客や商品情報を共有しなければならないようなサプライチェーンで有効活用することができます。

どちらのタイプも、パブリックタイプに比べるとネットワークが狭いため処理速度が速くなるという利点があります。

仮想通貨の場合は、世界中の人々に触れてもらう必要があるので、ネットワークが際限なく広げられるパブリックタイプが多いのです。

ブロックチェーンの特徴

ある程度ブロックチェーンの外観がわかったところで、中身をもう少し詳しくみていきましょう。

ブロックチェーンには3つの大きな特徴があります。

これまで述べてきたことと重複する部分もありますが、もう一度おさらいしていきましょう。

それぞれの特徴が、この後紹介するメリット・デメリットにも関わってくることになります。

中央管理者がいないからユーザーがみんなで管理する

ブロックチェーンでは、銀行のような中央管理者がいないためユーザーが情報を共有してみんなで管理するしくみになっています。

このしくみを支えるために、「P2P（ピアツーピア）ネットワーク」というシステムが使われています。

要するに、たくさんのコンピュータをつないでデータを分散して管理するというシステムです。

これまでのように管理サーバーが一つしかない場合（クライアントサーバー方式）は、そこが攻撃されたら情報漏えいやシステム障害が発生しますが、P2Pの場合はどこか1か所が攻撃されたとしても他の端末が残っているので問題が起こることはありません。

改ざんされにくく、透明性が高いのでデータの信頼性が高い！

ブロックは前後のブロックにハッシュ値と呼ばれる暗号化された共通の情報が組み込まれています。

このように、ブロックどうしに関連性を持たせて強固につなげていくことで情報の改ざんがほとんどできない状態になります。

無理やり情報を書き換えようとしても、前後のブロックにも同様の情報が組み込まれており、それをすべて書き換えるのは至難の業だからです。

さらに、これらのデータはP2Pのシステムを利用して複数のノード（ネットワークを構成するコンピュータなど）によって分散して管理されています。

このような改ざんされにくく、透明性の高いデータは非常に信頼性が高いといえます。

ブロックチェーン技術とはそれだけで、非常に信頼性の高いデータを構築することができるといえるのです。

 取引内容は暗号化して公開

情報を共有して管理というと、だれでも簡単に人の取引情報を見ることができるのでは？と不安になりますよね。

そういったことができないように、ブロックチェーンでは取引内容を暗号化しています。

これに一役買っているのがハッシュ関数です。

取引情報をまったく関係のない不規則な文字や数字を羅列して暗号化することで、見ただけではなんのことかわからないようになっています。

さらにこのハッシュ関数を使って生成されるハッシュ値が、前後のブロックで共有されることによってデータの信頼性を高めているのです。

ブロックチェーンのメリット

ブロックチェーンには3つのメリットがあります。

先ほど紹介した特徴のところと重複するところもありますが、より理解を深めていきましょう。

システムを長く安定して維持できる

最近、銀行のATMのシステム障害のニュースがよく話題となっていますね。

これまでだと、銀行のように一つのサーバーによって情報やシステムが管理されてきました。

このため中心となるサーバーがダウンすると、あらゆる方面に障害が発生してしまいます。

ATMが使えなくなるというのもこれが原因です。

ところがブロックチェーンは、情報とともにそうしたリスクも分散させることができるので、従来のように簡単にシステムが落ちたり情報が漏えいしたりということはほぼありません。

これが、大量の情報を記録し管理する上で大きなメリットとなります。

低コストでシステムを提供できる

先ほどの例でいくと、一つのサーバーで大きなシステムを管理するためには性能も必要ですし、維持管理するための優秀なエンジニアも必要です。

その分、コストがかかってしまいますよね。

ブロックチェーンは、P2P方式でつながれた複数のノードによって処理が行われていくので、一つの優秀なサーバーにコストをかける必要がないのです。

このためブロックチェーンを利用したシステムを提供する時には、そういったコストを心配する必要がありません。

圧倒的なセキュリティレベル

これは先程から繰り返し触れていますが、ブロックチェーン技術そのものが強固なセキュリティ性を孕んでいるため、情報の改ざんがしにくい上に正確性が高いという大きな特徴を持っています。

ブロックチェーン技術を利用した仮想通貨の流通で大切なことは、自動で素早く取引を完遂させることです。

そうでなければ、わざわざ実体のない電子データを利用して通貨を流通させる必要がないのです。

これを実現する上で絶対的でなければならないのがセキュリティです。

不正な取引が絶対に行えないというシステムはユーザーに安心感をもたらします。

ブロックチェーンのデメリット

ブロックチェーンには、その特徴ゆえに発生するデメリットが3つあります。

そのデメリットは、今後のブロックチェーン技術や仮想通貨の課題に直結していきます。

3つのデメリットを詳しくみていきましょう。

データの修正・削除が難しい

改ざんがほぼできないほどに強固なセキュリティを持つブロックチェーンでは、記録した情報を修正したり削除宇したりすることができないというデメリットがあります。

生成されたブロックは前後のブロックと強固に結びついているため、削除することができません。

誤った情報が記録されてしまっても、どうしようもないというのが大きな欠点です。

修正が効かないということは、個人情報を記録することにはあまり向いていないと言えるでしょう。

データが増え続け、処理速度に遅延が発生する

ブロックチェーンは取引が発生するたびに新しいブロックが生成されるとともに、過去のブロックと結びついていくため、どんどんブロックが増えていきます。

先ほど言った遠い、一度生成したブロックは削除することができないため、データは増えるしかないのです。

データが増えると、その分処理に時間がかかってしまうこともあります。

迅速に取引を行うための仮想通貨ですから、処理速度が落ちてしまうのは大きなデメリットであるといえます。

誰でも参加できるというリスクが発生する

中央管理者がいないブロックチェーン上では、誰もが取引を行うことができるという大きな利点があります。

ところが、これを悪用する人もいるのです。

既に生成されているブロックチェーンを改ざんすることは困難ですが、例えば新しくできたばかりの仮想通貨ならブロックが少ないため、複数人の手を使えば情報を改ざんできるかもしれません。

こうした悪意を持った人でも、気軽に介入できてしまうというリスクがデメリットの一つです。

ブロックチェーンの問題って？今後はどうなっていくの？

ブロックチェーンにはそのデメリットから派生する課題がいくつかあります。

今回は3つの課題を紹介しながら、ブロックチェーンの今後について考えていきたいと思います。

処理量の限界！スケーラビリティ問題

データが増え続けることによって発生する処理速度の遅延はデメリットの一つであることは紹介しました。

今後どれだけの取引を処理できるか、という限界値を示す言葉がスケーラビリティです。

仮想通貨がこれからますます注目を集めて、ユーザーが増えていくことでスケーラビリティを保障できなくなってしまうという問題を生み出しています。

この問題に対応するために開発されているのが、新型のブロックチェーンです。

処理量を少しでも減らすために、ある一部分の取引の処理をブロックチェーンの外で行うというライトニングネットワークという手法も出てきています。

スケーラビリティ問題を乗り越えることができれば、よりブロックチェーン技術は快適に活用されるようになるでしょう。　　　　

絶対的な信用を獲得できない！ファイナリティ問題

ブロックチェーンには色々な種類がありますが、最も歴史あるコインであるビットコインの場合は、PoWという方法が使われています。

先ほどから説明しているような、ユーザーがコンピュータを利用して複雑な計算をすることによって、ブロックを生成していく方法のことを指します。

計算を行って「承認」というコマンドを実行することで初めてブロックが生成されるのですが、これが一連の決済のファイナリティを脅かしているという問題です。

ファイナリティとは、確実に取引が実行される信用性・確実性のような意味を持ちます。

日本における金融用語では「決済の確定」と訳されます。

特にビットコインを支える方式では、多くのユーザーがブロックを生成するために計算競争を行っています。

つまり、一つのブロックを生成することを競っているわけです。

すると、競争中はある取引についての情報を記録しようとするブロックが複数発生することになりますね。

その中には、実際に取引内容とは異なるものが紛れている可能性もあるわけです。

この誤ったブロックがチェーンで繋がれてしまったら、もうどうすることもできませんよね。

この事実こそがファイナリティを脅かすとして、ブロックチェーンを利用した決済の信用性を下げてしまうのです。

実際には、ビットコインではそうした間違いが起こらないようにきちんと対処されているのですが、問題はこうした「可能性」があることなのです。

ただし、ファイナリティ問題はブロックチェーンの種類によっては起きないものもあります。

今後は、ファイナリティが揺らがないタイプのブロックチェーンが好まれていくでしょう。

 改ざんの可能性は0じゃない！セキュリティ問題

ブロックチェーンは本記事でも何度も、データの改ざんができないということを大きな特徴として伝えてきました。

ところが、その可能性は0じゃない！となれば、ブロックチェーンへの信頼も揺らぎますよね。

ブロックチェーンは本来、複数のノードが働くことによってシステムへの介入やデータの改ざんなどのリスクを分散させています。

ところがこれを上回る強力なコンピュータが出現したらどうなるでしょうか？

ブロックチェーンを生成するネットワークごと乗っ取られでもしたら？

そういう可能性は0ではありません。

現実に、量子コンピュータというかつてないパワーを持つコンピュータの開発も進められています。

現在のブロックチェーン技術は、コンピュータの性能や計算速度に支えられているのです。

より強いコンピュータが出てくれば、地盤から揺らぐというわけです。

「51％問題」と呼ばれる問題がこれにあたります。

ブロックチェーンとビットコインの歴史

ブロックチェーンと仮想通貨が同時に語られる背景には、ビットコインの誕生が関わっています。

ビットコインは、2008年に「サトシ・ナカモト」という名前で発表された論文に端を発します。

サトシ・ナカモトというのが個人なのか企業なのか、実態は現在も謎に包まれたままです。

ビットコインは、中央管理者をもたず実体のないデジタルデータであり、これが仮想通貨の原始となります。

論文ではビットコインという概念を提唱するとともに、サトシ・ナカモトはブロックチェーン技術についても触れています。

しかしブロックチェーン技術については、既に1991年にある研究者によって提唱されていました、このためサトシ・ナカモトのオリジナルアイディアというわけではありません。

どちらにせよ、この論文でサトシ・ナカモトはビットコインという未来の通貨を実現するためには、ブロックチェーン技術を利用するという旨を綴っているのです。

論文発表の1年後、最初のビットコインが発行されます。

その時のマイニングで発生した報酬は50BTCで、これが仮想通貨取引の始まりとなりました。

サトシ・ナカモトの論文（英語）

ブロックチェーン技術の進化

ブロックチェーン技術は2009年に実用化されてから、今日に至るまでに研究や開発を重ねて進化を遂げています。

その進化もあって、多様な分野に活用されるようになってきたのです。

ブロックチェーン1.0と呼ばれる段階では、先ほども述べたようにビットコインの流通を実現するために活用されていました。

その後、ブロックチェーン2.0の段階になると、今度はスマートコントラクト（契約管理）を実現します。

仮想通貨だけではなく、決済や送金などの他の金融サービスにも応用されるようになり、様々なアルトコインが誕生しました。

ブロックチェーン3.0の段階に進むと、Dappsという分散型アプリケーションを実現。

一気にブロックチェーンの活用が、多岐に渡るようになったのです。

仮想通貨だけじゃない！ブロックチェーンの応用

ブロックチェーンは、そもそもビットコインの誕生とともに生まれた技術なので、どうしても仮想通貨と横並びで説明されがちです。

しかし、この技術が活躍するのは仮想通貨に留まりません！

ブロックに記録して保管するデータは、通貨の取引データじゃなくても良いのです。

ブロックチェーン上の情報は簡単に改ざん・削除できないという特性を生かせば、唯一無二の情報を証明する手立てとして使うことができます。

例えば、著作権や特許、土地の所有権など、簡単に改ざんされてはならない情報はたくさんありますよね。

実際に、NFT（非代替性トークン）というデジタル資産は、ブロックチェーン技術を使って様々な作品の制作者や所在を証明できるとして話題となっています。

また、マイクロソフトではブロックチェーンの技術を応用してあらゆる個人情報を証明するIＤを開発しています。

今後は、生活に欠かせないインフラや第一次産業でもブロックチェーン技術が活用され、ますますデジタル社会へ向けて加速していくことでしょう。

ブロックチェーンの仕組みまとめ

仮想通貨を始めるにあたって、最初にぶち当たるのが専門用語の壁です。

特にブロックチェーンに関連する言葉は、初心者にとってはわからないことだらけ！

誰もが最初は困惑します。

しかし、ブロックチェーンとは一体なんなのか？ということを紐解いていく中で、自然と他の用語にも触れていくことになり、そのしくみの大観は見えてきたのではないでしょうか。

仮想通貨の流通のために開発されたブロックチェーンという技術には、データの改ざんや削除ができないという大きな特徴があります。

その大きな特徴がもたらすものは、メリットだけではありません。

デメリットや課題を解決するために、ブロックチェーン技術をより高度なものに進化させるための研究や開発が行われており、まだまだ発展途上の技術であるともいえます。

この技術は既にあらゆる分野で活用されており、わたしたちの生活を今以上に良いものへと導いていってくれる大きな可能性を秘めています。