仮想通貨で用いられるブロックチェーンとは。その仕組みやメリット・デメリットを解説

ブロックチェーンという言葉は知らなくても、仮想通貨なら聞いたことがあるのではないでしょうか？　仮想通貨はコインや紙幣とは異なり、電子データのみでやりとりされる通貨のことです。日本でも近年、キャッシュレスのQRコード決済、スマホ決済が普及しつつあるので、こうした電子データによる支払いと捉えると、理解しやすいのではないでしょうか？　通貨は国が発行していますが、仮想通貨では基本的に管理する国や中央銀行のような組織が存在しません。ユーザー同士で取引情報を管理し合うことで、成立しています。そんな仮想通貨の基礎技術がブロックチェーンです。ここではその仕組みやメリット、あるいはデメリットについて解説します。

ブロックチェーンとは仮想通貨を構成する基盤技術のこと

ブロックチェーンの技術は2008年にサトシ・ナカモトという人物が発明したと言われていますが、詳しい素性がわかっておらず、真偽は定かではありません。またブロックチェーンは仮想通貨の基礎になる技術です。どんな特徴を持った技術なのか、簡単に説明しましょう。

ブロック＝1つの取引の塊のことを指す

ブロックという名前が示すように、ブロックチェーンでは一定期間の取引記録をひとつの塊＝ブロックにまとめ、それをつなぎ合わせることで、正しい記録として蓄積する技術だと言われています。またこのブロックには、誰がいつどんな量の取引をしたのかを記録した「取引データ」、過去の取引を暗号化したデータ「ハッシュ値」、そしてマイニングと呼ばれるブロックをつなぐためのデータ「ナンス値」の３つが入っています。

相互に支え合い監視し合う台帳のようなもの

ブロックチェーンでは、つながったブロック同士が同じデータを持っています。そのためたとえ1つのブロックが壊れてしまったとしても、ブロックチェーン自体が壊れることはありません。また正しいデータであるか、繋がったブロックで相互に確かめ合うことでデータの改ざんを防いでいます。

ひとつひとつのブロックのデータを書き換えることは可能ですが、書き換えた次のブロックのハッシュ値も変わってしまいます。したがって、データを改ざんするなら、次々と変わっていくハッシュ値もすべて計算し直さなければいけません。厳密にいえば、それらをすべて計算し直すこともできますが、莫大なコストがかかり、そこまでして不正を行う意味がなくなるため、“事実上”ブロックチェーンは改ざんが不可能と言われているわけです。

様々なシーンで活用され始めている事例がある

さまざまな情報がアナログからデジタルデータに置き換わったことで、私たちの生活は飛躍的に便利になりました。その一方でデジタル化はデータの不正との戦いでもありました。改ざんされることによるダメージも大きく、信頼を揺るがすことにもなるからです。ブロックチェーンはデータを集約させて管理するのではなく、複数の拠点で共有し合うことで、改ざんや不正に強いシステムを作り上げることに成功しました。そのためブロックチェーンはインターネットの登場以来の発明と呼ばれることもあります。現在では、こうした高い安全性をいかして、不動産情報の共有などさまざまな場所・シーンで活用されはじめています。

ブロックチェーンを構成するデータの種類

ブロックチェーンでは一定期間の取引記録をひとつのブロックにまとめ、それをつなぎ合わせることで、データベースのように記録を蓄積することができますが、ブロックには3種類のデータが入っています。それが「取引データ」「ハッシュ値」そして「ナンス値」です。それぞれどんな役割を持つデータなのか、簡単に説明します。

取引データ

ブロックに含まれる一つ目のデータが取引データです。特定の取引に関する情報が入っており、仮想通貨でいう送金額などがこれに当たります。なお、ブロックチェーンでは複数のコンピュータで分散管理する仕組みなため、リアルタイムでは更新できないというデメリットがあります。たとえばビットコインでは10分単位で取引の承認作業が行われており、10分に1つ新しいブロックが追加されていきます。

ハッシュ値

ブロックに格納されている二つ目のデータがハッシュ値です。ハッシュ値は、元のデータから一定の計算方法によって算出される規則性のない値のことで、その値だけを取り出してみても、何を示しているのかは判断できません。同じデータからは必ず同じハッシュ値が算出されますが、少しでもデータが変わると、異なるハッシュ値が算出されるという特徴を持っています。規則性がないため、どんなハッシュ値が出力されるのか、予想することはできません。

このハッシュ値を求める操作のことをハッシュ関数と呼びますが、ビットコインでは、必ず直前のブロックのデータを変換したハッシュ値を、新しいブロックに記録するルールになっているため、改ざんがないか、チェックしたり、そもそも改ざんするのを防ぐ暗号のような役割をしています。

ナンス値

3つの目のデータが、ナンス値です。ナンス値は「number used once」の略で、特定のハッシュ値を生成するために使われる、使い捨ての数値です。また、ナンス値を探し当てる作業をマイニングと呼びますが、最初に正しいナンス値を発見したマイナー（マイニングをする人）には新しいブロックチェーンに書き込む権利が与えられますが、ナンス値を書き込むことで承認されたことになり、マイナーには一定のビットコインが報酬として支払われることになります。

なぜマイニングが行われるかといえば、仮想通貨の世界には国や中央銀行のような管理者がいません。そのため安心して取引ができるように、第三者が取引情報をチェックして承認する仕組みになっています。この取引を承認する作業をマイニングと呼んでおり、そのときに必要な値がナンス値ということになります。ちなみにナンス値を探し当てるためには膨大な量の計算が必要で、マイナーたちは高性能なコンピュータを大量に用意して、競い合うように計算合戦を繰り広げています。パソコンを動かす電力や、熱を帯びるハードウェアを冷却する設備、そして非常用のバックアップ電源など、電気を大量に消費するため、電気代の安い国や寒い国に大規模な施設を建設して、マイニングが行われていると言います。

ブロックチェーンが成立する要素

インターネット以来の発明と言われるブロックチェーンですが、データを分散し、複数のコンピュータで管理し合うなど、独特の技術として知られています。ブロックチェーンが成立するためにはどんな要素が欠かせないのでしょうか？

スマートコントラクト|契約の自動化

スマートコントラクトとは、あらかじめ設定したルールに沿って、契約や取引を自動的に実行することを指します。ブロックチェーンによる取引はデータの改ざんに強く、安全性が高い仕組みを採用しています。また、中央集権的な管理から離脱する新しい技術です。そのためできるだけ取引の信頼性や透明性を高めるため、人の手を介しない自動的な取引を目指しています。

偽造防止・暗号化技術

ブロックチェーンでは、全体を管理する国や中央銀行的な存在がいないため、偽造防止や暗号化技術によって、安全な取引が行える環境を整えることが重要です。ハッシュ関数による暗号化もそのひとつで、もし改ざんがあっても、すぐに検証できる仕組みになっています。また、利用者同士が情報を共有することによって、取引の透明性を担保しています。

コンセンスアルゴリズム｜全体の合意で正当性を確認する

コンセンスアルゴリズムとは「合意方法」という意味になります。ブロックチェーンでは絶対的なルール、権力を持った中央集権的な管理者が不在で、それが自由で透明性の高い取引を実現する、要因にもなっています。一方で、そのようなシステムでは意見の食い違いや不正への対応が問題なりますが、そんな条件下においても参加者の合意を取りつける方法をコンセンスアルゴリズムと呼びます。

P2Pネットワーク｜中央的な位置づけのサーバーを持たない

現在、インターネットにおけるほとんどのデータのやりとりは、特定のサーバーや取引相手と行います。たとえば、オンラインバンキングでも口座を持つ銀行を介して、すべての取引が行われています。したがって、銀行のサーバーがダウンすれば、送金も引き落としもすべてできなくなるわけです。対するブロックチェーンでは、P2Pネットワークと呼ばれる、特定のサーバーを持たずに相互に直接通信を網の目のように構築することでデータのやり取りを行う仕組みになっています。もし1箇所のサーバーが攻撃されても、複数のユーザーと情報共有を行い、システムを維持することができるため、システムダウンに強いという特徴を持っています。

ブロックチェーンの分類

ブロックチェーンの仕組みを解説してきましたが、ブロックチェーンは特性によっていくつかのタイプに分類することができます。

パブリック型ブロックチェーン

パブリック型のブロックチェーンは、基本的に誰でも参加することができます。管理者が存在せず、誰でも取引をしたり、承認のためのマイニングに参加することができるのが、特徴です。ノードと呼ばれる、ブロック同士に面識がなく、常に増えていく（例えば10分おきに）ため、改ざんが難しいというメリットがある一方で、参加者が多いため、合意を得るときには時間がかかりやすいデメリットもあります。

プライベート型ブロックチェーン

管理者がいないのが、ブロックチェーンの特徴だと説明しましたが、管理者を置いているタイプのブロックチェーンも存在します。管理者によって許可されることで、ネットワークに参加でき、クローズドな分だけ、合意形成までの時間が短いというメリットを持っています。

コンソーシアム型ブロックチェーン

コンソーシアム型はパブリック型とプライベート型の特徴を兼ね備えたようなもので、特定の管理団体がブロックの生成を主に担当します。複数の企業がブロックチェーンに関する実験が行う際に立ち上げられることが多く、関係者のみが参加できるケースが多いようです。

ブロックチェーンのメリット

ブロックチェーンは、これまでにない仕組みを採用しており、さまざまな分野への応用も期待できます。あらためてブロックチェーンが持つメリットを理解しておくと良いでしょう。

メリット1｜システムダウンせず改ざん耐性が高い

ブロックチェーンの最大の特徴は、管理者がいなくても、データをお互いに保管し合うことで信頼性や改ざんを防ぐことができる仕組みです。ひとつのサーバーとのやり取りが主体の従来の方式とは異なり、網の目のようなシステムを構築するため、データが1箇所に集中しません。したがって、システムダウンせず、改ざんされることも理論上ないと言われています。

メリット2｜公的な記録を正しく残すことができる

情報がデジタル化し、ひとつのサーバーで管理することによって、不正や改ざん、それを狙ったサイバー攻撃が発生します。その点、ブロックチェーンでは共通のデータを分散させて保管するため、改ざんすることが理論上、不可能です。そのため、信頼性の高い記録を安全に保管することができるというメリットがあります。

ブロックチェーンのデメリット

一方で、ブロックチェーンのデメリットを指摘する声もあります。どんな懸念が上がっているのでしょうか？

デメリット1｜個人情報の管理などには向いていない

データを分散して管理するため、公開したくないような個人情報の管理には向いていません。改ざんが難しいことからもわかるように、もし、本人から個人情報の削除を求められたとしても、消すことすらできません。データ自体は暗号化されているため、内容が他人に見られることはありませんが、チェーンでつながった複数の参加者に情報が行き渡ってしまうことになります。

デメリット2｜合意形成に時間がかかるため買い物の決済などには向いていない

取引データを一箇所で管理している決済システムなら、すぐに決済処理を行うことができますが、ブロックチェーンでは取引情報が分散していることによって、合意形成に時間がかかってしまいます。ビットコインでも承認され、新しいブロックが生まれるのにおよそ10分かかります。そのため、即時決済ではクレジットカードのようなキャッシュレスのほうが優れているといえます。