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ブロックチェーンってなに?ビットコインの仕組みを徹底解説!

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ブロックチェーンって何?

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ブロックチェーンという言葉は仮想通貨の世界で頻繁に語られるため、ブロックチェーンについて聞いたことのない人はほとんどいないかと思います。ですが、ブロックチェーンとは一体何なのか、説明するとなるとこれはまた難しいかもしれません。

この記事では、ビットコインとも深い関わりがあるブロックチェーンについて、その仕組みをわかりやすく徹底解説していきます!

ブロックチェーンの起源

論文の発表

まずは、ブロックチェーンの起源に関して、簡単に説明します。一般的には、2008年10月末に論文として公開された「サトシ・ナカモト」の論文が起源とされています。

発表された論文には、ブロックチェーンというインターネット上の仕組みがいかにして実現可能であるか、そしてビットコインというものを生み出すことができるかについて書かれていました。

サトシ・ナカモトとは一体誰か?

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そして、サトシ・ナカモトの論文を元に作られた初めての仮想通貨が、ビットコインというわけです。ビットコインは、一人の科学者のたった一つの論文から始まったというわけですね。驚くべきことは、この論文を発表したサトシ・ナカモトなる人物の正体が、実はまだはっきりとわかってはいないということです。

名前からすると日本人のような気もしますが、論文が流暢な英語で書かれていたりしたこともあり、サトシ・ナカモトとは、一体何者なのかという推測が様々されているようですね。

ブロックチェーンの発明者は?

少し話はそれますが、『仮想通貨とフィンテック』という書籍を書いた、苫米地英人博士という方は、実は彼自身1990年代にブロックチェーンの大本となる理論を提唱しているといいます。ブロックチェーンという技術は、実はそれほど難しい技術ではなく、ただ単にそれを実現するだけの、コンピューターのハード的な技術が足りなかっただけだそうです。

ブロックチェーンの核となる、単調性データ構造というシステムを初めて開発し、それを世に出したのは、苫米地博士だったそうです。苫米地博士は、そのブロックチェーンシステムで作った初めての仮想通貨を「ベチユニット」と名付けて使用していたみたいですが、この通貨はまさにゲームで仮装空間でしか使うことのできない、いわゆるポイントのようなものだったそうです。

こうして考えると、ひょっとすると「サトシ・ナカモト」は苫米地博士なのかもしれませんね。真相のところは、もはや誰もわからないかもしれませんが。

ブロックチェーンは帳簿

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それでは本題のブロックチェーンの説明に入っていきます。

ブロックチェーンを簡単に説明すると、帳簿のことです。帳簿というのは、銀行の通帳などをイメージするとわかりやすいかもしれませんが、すなわち取引に関する情報が書かれたデータのことです。

もちろん銀行の場合、通帳は紙媒体として存在し、銀行に行けば通帳に記入して、自分の取引の流れをそのまま見ることができますね。それに対して、ブロックチェーンはインターネット上に存在するものなので、もちろん紙媒体ではなく電子データとして帳簿が稼働していくことになります。

分散型の帳簿

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ブロックチェーンの構造として、分散型というものがあります。
例えば、銀行の通帳では、自分行った取引は自分の通帳に記入され、過去を遡れば、自分が一体どんな風に資金を使ったのかが明確にわかります。その一方、ブロックチェーンの帳簿には、自分専用の帳簿というものがありません。自分専用ではないということがどういうことかというと、他の人と帳簿を共有しながら使用しているということです。

みんなで同じ帳簿を利用して、一つの帳簿にデータを書き連ねていくことになれば、これはまさに、みんなで帳簿を「分散して」利用しようとする、分散型の性質を持っていることがわかると思います。

ただ分散型には非常に大きなデメリットがいくつかあり、それを一つ一つ解決していかなくてはならないのですが、そのデメリットを解決することができた技術が、現在のブロックチェーンだということです。分散型の帳簿のデメリットは主に3種類あると考えています。それは、過去データの改ざん、なりすまりによる詐欺、同一通貨の重複使用です。

ハッシュの利用で改ざん防止

そもそもビットコインなど仮想通貨というものは、根本的には紙幣や硬化とは異なるものです。名前からわかる通り、もともと通貨としての実態がないのです。すなわち仮想通貨は帳簿として、過去のデータが書き換えられることなく存在することで、過去にどんなやりとりが行われたのか、間違いなく記すことができ、通貨として使用可能となります。

このため、過去のデータが改ざんされるようなことがあっては困ります。例えば、3日前に10000円の取引をしたはずなのに、いつの間にか3000円の取引に改ざんされてしまったら、7000円分は取引が行われなかったことになってしまいます。

そこでブロックチェーンとして利用されているのが、ハッシュというものです。ハッシュはブロックの一部なわけですが、ハッシュについて説明する前に、ブロックの構造について説明したいと思います。

ブロックの構造

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ブロックというのは、取引の際に作られるデータの塊と考えるといいでしょう。ブロックには主に、前のブロックのハッシュと、そのブロックのハッシュと、ノンスと言われるデータと、トランザクションのデータが格納されています。

トランザクションとは取引の内容のことで、具体的には、送信者のアドレス、受信者のアドレス、送金金額、手数料などのデータが含まれます。そして、取引全般の内容が書かれたトランザクションには、必ずハッシュとノンスが紐付けされているということです。

ここで大事なことは、一つのブロックには、鎖として繋がっていた前のブロックのハッシュが刻まれていることです。前のハッシュで紐付けされたブロック、すなわち前のブロックにも、さらにその前のハッシュが記録されています。つまり、一つずつハッシュを遡っていくことで、過去の取引データがまで全てが鎖として繋がっているのです。

したがって、一つのデータを改ざんしようとしても、連鎖のように繋がっている他の
データとも繋がりがあり、他のユーザーにすぐに見つかってしまうため、ハッカーなどが容易には改ざんできないようになっているのです。この意味で、ブロックチェーン構造は、セキュリティが非常に高いと言えます。

ビットコインは暗号化されている

なりすましによる改ざんが難しいことも、分散型帳簿であるブロックチェーンの特徴です。なぜ「なりすまし」が難しいかというと、ブロックチェーンでは、高度な暗号が施されているからです。

実際、ビットコインの暗号に役立つ鍵は2種類あります。それは、データを送る側の「秘密鍵」とデータを受け取る側の「公開鍵」になります。ブロックチェーンにおいては、あなたが取引を行う際に秘密鍵を利用していて、その後他のユーザーはあなたの取引を公開鍵によって閲覧することができます。

秘密鍵はあなたしか知らない

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秘密鍵とは何でしょうか。秘密鍵は、文字通り秘密にされている鍵ということです。つまり、秘密鍵とは取引を行うあなたしか知ることのできない鍵になります。この鍵を利用すると、取引情報は暗号化されて、新しいブロックの中に取引情報が組み込まれます。そして、この秘密鍵を知っていれば、あなたはあなたのアカウントで取引を行うことができるわけです。

逆に言えば、この秘密鍵を知らなければ、他のユーザーは決してあなたのアカウントになりすまして取引を行ったりできないということになります。この取引時の秘密鍵によって、なりすましができないような仕組みになっているのです。

秘密鍵は、ごく当たり前のことで、例えば銀行でも似たような構造をしているので、わかりやすいですね。例えば銀行で振込を行う際に、あなたの銀行口座のアカウントには暗証番号があるはずです。そしてこの暗証番号を知らない赤の他人は、あなたのアカウントになりすまして振込を行うことができないというわけです。

ただ、じゃあブロックチェーンって普通じゃん?と思うかもしれませんが、実は秘密鍵と公開鍵の組み合わせがすごいということになるのです。

公開鍵は誰でも使える

ビットコインの取引を考えてみてください。取引では、取引の改ざんなどができないように施されており、ユーザー同士が違いに監視し合うシステムになっていることはすでに説明しました。この時、改ざんできないのであるから、情報が公開されてしまっても構わないと言えるでしょう。

つまり、誰が、レートいくらで、どのくらいのビットコインをやりとりしているか、他の
ユーザーは簡単に知ることができるのです。実際、ブロックチェーンを辿っていけば、全ユーザーの取引情報を見ることができます。

この時に、秘密鍵によって暗号化されている他人の取引情報を、公開鍵によって開くことができます。すなわち、公開鍵は誰でも知ることができる鍵ですので、誰でも他人の取引情報を確認できるわけです。

また銀行の例を考えて見ます。当たり前ですが、あなたの振込の内容、すなわち振込金額や、誰に振り込んだかなどは、赤の他人が閲覧することはできません。そんなことができてしまったら、セキュリティー上かなり問題がありますよね?ですがブロックチェーンを使ったビットコインの取引では、振込情報を赤の他人が誰でも簡単に閲覧できるというわけです。

これが問題にならないのは、先ほど述べたように、取引情報を改ざんできないようになっていること、あとは取引情報に個人情報は含まれていないため、ブロックチェーンで
発見した取引が現実世界の誰が行っているものかは判別できないことが要因だと考えられます。

なりすまし不可能でブロックチェーンが作れる

秘密鍵と公開鍵を使うと、他人のなりすましができない一方、他人の取引情報をみて、ブロックを鎖状に形成していく作業が実現できるのです。この両方を同時に実現することができた点は、ブロックチェーンの画期的な仕組みと言えるでしょう。

秘密鍵を使えば、アカウントの本人しか取引を行うことはできず、取引が行われたら、公開鍵を使ってその情報は誰もが閲覧できる。これがブロックチェーンでの取引の全体像になります。

マイニングで重複取引が不可能

分散型帳簿が可能になるもう一つの要素として、ブロックチェーンの仕組み、マイニングを利用することで、同じ通貨の重複取引が防げるというものがあります。

取引データを多くの人と分散的に共有するわけなので、普通に考えると、一瞬の間に同じ取引で2種類の取引が行わそれそうな予感がします。例えば、自分が10,000万円を払って0.02ビットコインを買うとします。このとき、一瞬の間に取引したい人が2人いたとします。この2人をAさん、Bさんとすると、同時にAさんともBさんとも取引が行われ、2人から0.02ビットコインずつもらえる可能性も考えられます。

すなわち、10,000円で本来の0.02ビットコインの2倍の0.04ビットコインもらえてしまうかもしれないのです。ですがこんな重複取引を許してしまったら、当たり前ですが大きな混乱が生じてしまいますよね。そこで利用されているのが、あなたも聞いたことがあるでしょう、マイニングという仕組みになります。

マイニングはPOW

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ではマイニングに関して解説をしていきましょう。

マイニングというのは、ブロックチェーンにおいて、これまでのブロックに繋げることのできる、新しいブロックを発見するという作業になります。そしてこの発見の作業には、圧倒的なコストがかかるのです。

POWというのは、Proof of Workのことで、コストをたくさんかけた人が偉いというものです。つまり、コストをたくさんかけて新しいブロックを発見した人には、報酬がもらえるという仕組みになっているのです。

新しいブロックを発見するには、ブロックの中に含まれているノンスというデータを使います。先ほど軽く登場したノンスですが、覚えているでしょうか?ノンスがどんな値になっているかは、実は誰もわからないのです。そして正しいノンスの値を見つけると、新しいブロックを生成することができるのです。

そのためには、ノンスとして考えられる値をひたすら計算式に代入していき、正しいノンスの値を探すことになります。つまりノンスを発見するために、マイナーと呼ばれる人は、ひたすら大変な計算を、大量のパソコンをフル稼働させて計算しまくっているというわけです。だからマイニングの作業はPOWになってしまうわけですね。

そして誰よりも早くノンスを発見した人が報酬を手に入れることができ、報酬を手に入れた人がブロックを新しいブロックに繋げるわけです。したがって、ブロックは2つ以上のブロックに繋がることは決してなく、同時に重複取引も存在しないということになるのです。

ブロックチェーンはセキュリティ性が高い

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最後のノンスの話などは、少し難しい部分もありましたが、これがビットコインに関するブロックチェーンの全貌になります。

これまでみてきたように、ブロックチェーンがいかにセキュリティの高い仕組みであることかわかったと思います。分散型の帳簿にして、誰もが全てのデータにアクセスできる状態を作っておきながら、これだけのセキュリティ的対策を実現できたことは、非常に誇れることだと思います。

改ざんがおきることもない、なりすましで勝手に取引されることもない、重複して取引が怒ってしまうこともない、しかも超短時間で決済が行われるという素晴らしい仕組みです。

ブロックチェーンのこれからの課題

ビットコインにおけるブロックチェーンのこれからの課題として考えられるものは、POWによる多大なコストと、ブロックの大きさ、取引量などでしょう。

NEMという別の仮想通貨では、POWではなく、より低コストで行うことのできるPoIというシステムが導入されています。現在ビットコインへの新規参入が毎日のように行われ、どんどん仮想通貨利用者の人口が増加していく中で一番大変なことは、増えていく取引量をいかにコントロールできるかでしょう。

取引量が増えれば、当然その分だけマイニングの作業も増えていくわけで、今でもコストが高いPOWを採用しているビットコインのマイナーたちが、いかにして対処していくかということになります。あるいはPOWの手法を諦めて、新しい手法に乗り換えることも十分考えられます。

またビットコインの分裂が騒がれているのは、取引量の増加にいかにして対応するかという点が問題になっているからです。そのため、ブロックの大きさを大きくしたり、新しい手法を導入したりと、現在進行形で様々改革が行われているのです。

ビットコイン、そして他の仮想通貨に関しても、日々どんどん新しいシステムやルールが導入されていき、仮想通貨の世界はどんどん変貌を遂げていくことでしょう。

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