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仮想通貨の基軸、ブロックチェーンの仕組みと役割とは?

ビットコインを始めとした仮想通貨は今やその価値が広く認められ、世界中で活発に取引がされています。仮想通貨の取引を安全に行い、通貨という価値として成り立たせている重要なシステムが「ブロックチェーン」です。

仮想通貨は現金のように実物がないネット上にのみ存在する通貨であるため、きちんとしたセキュリティがなければ、持っている通貨をコピーして増やしたり、情報を操作して他人の通貨を自分のものにしたりという不正が簡単に起こってしまいます。

取引の不正を不可能にするブロックチェーンの仕組みは仮想通貨を支える重要なセキュリティシステムであり、仮想通貨を始めるのならばぜひとも知ってほしい知識です。

仮想通貨の取引履歴は全てブロックチェーンが管理する

ブロックチェーンとは、一言でいうと「全ての取引を記録する台帳」のことです。

「ブロック」は一定期間の取引記録のまとまりを指し、「チェーン」はそのブロック1つ1つの繋がりを意味します。
仮想通貨の王様「ビットコイン」でもブロックチェーン技術を採用しており、2009年1月3日に誕生してから現在までの全ての取引情報が、止まることなくブロックチェーンに記録されています。

ブロックチェーンは単純な取引履歴の管理だけでなく、安心して仮想通貨の取引を行う上での重要な役割を担います。

ブロックチェーンに記録された取引データは常に全世界に公開されており、その取引データが正しいかどうか仮想通貨を所有する者全員で、それぞれのコンピュータで管理・監視しています。

その為、二重取引を実行することは不可能だと言えます。二重取引とは、1BTCしか持たないにも関わらずAさんとBさんにそれぞれ1BTCずつ送金するといった不正行為のことで、データ上に存在する仮想通貨は現金よりも簡単に複製が行えてしまうので、二重取引を防がなければ通貨としての価値がなくなってしまいます。

ブロックチェーンはデータの改ざんや消去といった不正やハッキングを行うことが難しく、安全面において高い信頼性を持ちます。

ブロックチェーンのメリットとデメリット

ブロックチェーンは、銀行を通して行う海外送金や決済などの取引時に発生していた仲介手数料が大変安く抑えられるというメリットがあります。

一方で、デメリットもあります。

一つは複数のデータベースを持つために、データの同期や更新といった作業に時間がかかってしまい、処理速度が遅いということが挙げられます。

また、ビットコインのような知名度が高く取引量が多い通貨では、取引データがブロックの容量をオーバーしてしまうという問題も起こりました。
取引データが増え続け容量をオーバーしてしまうと、取引が遅れてしまったり、最悪の場合取引が不可能となってしまう可能性があります。

この問題を解決するために新たに「ビットコインキャッシュ」という仮想通貨が生まれており、分散型ネットワークである為、オンライン上での使用に限られるというデメリットも将来的には改善されていくと考えられます。

仮想通貨の取引時にどのようにブロックに記録されるのか

ブロックチェーンでは、一定時間ごとに新しいブロックが形成され、そのブロックに取引記録である「トランクザションデータ」が書き込まれます。

さらに、そのトランザクションデータには直前のブロックの「ハッシュ値」というものが含まれています。ハッシュ値とは取引の内容を暗号化した値であり、ブロック同士を連携させるための重要な情報です。

この「ハッシュ値」と、次のブロックを作る際の必要な値「ナンス」、「トランクザションデータ」の3要素がそろってはじめて1つのブロックとなり、正しい取引と認められるとチェーンに繋がれるという仕組みになっています。

取引の透明性が最大の武器!ブロックチェーンを騙すことは出来ない

仮想通貨の取引記録であるブロックチェーンは、そのデータを世界中に公開し、誰もが閲覧できるようになっています。この透明性がブロックチェーンの最大の強みであり、その土台となっている仕組みが「P2Pネットワーク」です。

P2Pネットワークとは、一言でいうと「分散型ネットワーク」のことです。

分散型ネットワークとは、メインコンピュータ(中央機関)が存在せず、個人が所有するコンピュータ同士が互いに直接繋がり合って成り立つシステムのことです。

この仕組みは、SkypeやLINEといった私たちの身近なサービスにも活用されています。

これまで銀行などの金融機関で採用されてきたネットワークシステムでは、1つの大きなメインコンピュータが中心となって情報を管理し、その他のコンピュータがそれにアクセスする形をとっていました。
このシステムでは高性能で高価なコンピュータが必要になるほか、それを維持するための手数料の発生、さらにはメインコンピュータにトラブルが生じるとシステムが機能しなくなるという問題がありました。

対して、P2Pネットワークでは情報の管理や不正の防止を行うメインコンピュータが存在せず、その役割を個々のコンピュータ(「ノード」と呼ばれる)が分散して担っています。

ビットコイン等の仮想通貨では、P2Pネットワークを用いて不正な取引を防止しています

例えば、「AさんからBさんに1BTC送金した」という取引が行われた時、P2Pネットワークによってそのデータが各コンピュータに送信され、それぞれのブロックチェーンに記録されます。
もし一部のコンピュータがハッキングされ、そのデータが消されたり改ざんされたりしても、「AさんからBさんに1BTC送金した」という正しい取引データが別の多くのコンピュータで共有されているため、本来同一であるべき取引情報の相違によって不正が発覚します。

また、すべてのブロックチェーンのデータを書き換えれば、不正を正しいデータとして成り立たすことも出来ますが、そのためには莫大な電力と計算処理が必要になるため、実質的に不可能です。
P2Pネットワークを利用して仮想通貨の取引データ(ブロックチェーン)をたくさんのコンピュータで共有することによって、セキュリティの安全性をより高め、何が起こっても正しいデータが保たれていく仕組みになっています。

とは言っても、取引情報をネット上で誰でも見れるというのは、少し怖いですよね。
「誰が・誰に・いくら送金したのか」という仮想通貨の取引情報(ブロックチェーン)は世界のコンピュータで共有・公開されます。この透明性がセキュリティ面の強化につながっているのですが、仮想通貨の取引データは特殊な暗号(ハッシュ値)で表されているため、他社とは区別できるが特定の個人までは判別できないものになっています。

また、仮想通貨の送金の際に必要となるパスワード(秘密鍵)は公開されていないので、自分のコインを勝手に使われることはありません。

ブロックチェーンのおかげで仮想通貨は安心して利用できる

ブロックチェーンの3つの要素「トランクザションデータ」「ナンス」「ハッシュ値」の中でも、正しい取引データが記載されたブロックかどうかを判別する重要なポイントが「ハッシュ値」です。 仮想通貨の取引では、「ハッシュ関数」という関数を用いてデータを暗号化しています。

ハッシュ関数は、あるデータを変換して一定の長さの数値に変換して得られるデータであり、得られた値は「ハッシュ値」と呼ばれます。
ハッシュ関数は、元のデータに戻せないことからパスワード等の重要なデータを保存する際に使われたり、元のデータが少しでも変わると変換後のハッシュ値も全く異なるという特徴から、データが破損したり改ざんされてないかを調べる方法として利用されてます。

このデータの改ざんを不可能にするハッシュ値によって不正が未然に防がれ、安心して通貨の取引が行うことができます。

ハッシュ値と同じく、安全な取引に欠かせない技術が「公開鍵暗号」です。ビットコインの送金などで使われています。

公開鍵暗号では2種類の鍵が存在し、一つは「公開鍵」と呼ばれます。公開鍵とは、「銀行の口座番号」のようなもので、英数字の文字列やQRコードで表されます。自分のウォレットにコインを送ってもらう際に相手に知らせるものなので、誰に知られてもOKです。

もう一つの鍵が「秘密鍵」と呼ばれ、「銀行口座の暗証番号」のようなものです。口座の暗証番号を他人に教えないのと同じく、秘密鍵も自分以外の誰にも知らせてはいけません。なぜなら、コインの所有者としてブロックチェーンに情報を記録される際に、秘密鍵から生成される署名が一緒に記録され、その署名がコインの所有権を証明できる唯一のものであるからです。もし秘密鍵が流出してしまった場合、資金の流出を意味します

仮想通貨の取引において、公開鍵と秘密鍵、2つの鍵がそろってはじめて有効な取引と認められます。

例えば、AさんからBさんにビットコインを送金する場合、Aさんの「公開鍵」と「秘密鍵から生成された署名(生成するごとに異なる)」が取引データとして発信され、ブロックチェーンに記録されます。その際に新しくビットコインの所有者となったBさんの署名も一緒に記録されます。

もし第三者であるCさんがBさんのビットコインを奪うために嘘の署名をしても、すでに所有者としてブロックチェーンに記録されているBさんの署名とは当然一致しないため、Cさんが新たな所有者になることはできません。

このように、ブロックチェーンにはコインの所有者の署名が必ず記録されており、署名が一致しない限り所有者の書き換えはできない仕組みになっています。

ブロックチェーンとマイニングの繋がり

ブロックチェーンについて知る上でもう一つの欠かせない知識が「マイニング(発掘)」です。
マイニングとは、ブロックチェーンの3要素の一つである「ナンス(次のブロックを繋ぐためのパスワード)」を見つけ出す作業のことです。

この作業を行う人を「マイナー(発掘者)」と呼びます。

マイニングの役割は、莫大な量の計算の中からナンスを見つけ出すことによってブロックの認証を行うこと(この認証方法を「PoW」と呼んでいます)で、
最も早くナンスを見つけ出したマイナーには、報酬としてマイニングで生成された新たなコインを保有する権利が与えられます。

マイニングによって、ブロックに書き込まれる取引データが正しいものかどうかの確認が行われ、正しさが証明されるとチェーンに繋がれるという仕組みになっています。

仮想通貨以外のセキュリティにも使用されている、ブロックチェーンの今後

ブロックチェーンはセキュリティが高い上に低コストでダウンすることがないシステムを実現できるため、仮想通貨以外にもさまざまな業界で注目され、取り入れようとする動きがあります。

例えば、「REX」は不動産取引にブロックチェーンの技術を用いたサービスです。
従来の取引では、取引完了までに多くの時間と手間がかかっていました。それらをすべて自動化・電子化し、ストレスなくしかも短時間で不動産取引を行えるようにする画期的なシステムです。

また、食品管理においても、食品がいつどこで作られ、どのように流通して、誰が加工したのかという情報をブロックチェーンに記録し、それを誰でも気軽に読み取れるようにするというサービスがアメリカで検討されています。

金融を意味する「ファイナンス」と技術を意味する「テクノロジー」を合わせた「フィンテック」という言葉ができるほどIT技術との融合が活発な銀行業界でも、ブロックチェーンの導入には積極的です。

三菱UFJフィナンシャル・グループをはじめとしたアジアの銀行3社が共同でブロックチェーン活用に向けた研究を行っています。
具体的には、銀行と取引する個人または企業の契約をデータ化することで、今まで数週間かかっていた複雑な業務を簡素化・効率化できるため、銀行側にとっても私たち利用者側にとってもメリットがあると言えます。

ブロックチェーンの実用化に向けた取り組みは始まったばかりであり、これからますます進んでいくと思われます。そのためには、法整備などの国家単位での課題もあり、今後社会に与えうる影響は非常に大きいと言えます。

ブロックチェーンについてのまとめ

ブロックチェーンは、仮想通貨の核心と言ってもいいほど重要なセキュリティシステムです。
ハッシュ関数や公開鍵暗号などで不正取引を防ぎ、P2Pネットワークによってデータを分散・保存することによって、通貨に関わる者全員でシステムを支えるという仕組みで成り立っています。

この仕組みによって安心して仮想通貨の取引ができるだけでなく、その他のさまざまなビジネスにも今後活用されていくと思われます。

今回ご紹介したブロックチェーンの技術は、日本では欧米等に比べるとまだまだ浸透していないのが現状ですが、日々当たり前のように使っているインターネットやスマートフォンのように私たちの生活をより快適にしてくれる技術であることは間違いありません。

そのため、将来的にはブロックチェーンを使った海外送金や不動産契約が当たり前の日常になる日も近いかもしれません。


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