3分で分かる、ブロックチェーンの仕組み

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しばらく更新が空いてしまいましたが、フィンテック記事の続きになります。

フィンテック、ビットコインのまとめ(フィンテック編)
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今回はビットコインとブロックチェーンについて書いていきますが、ビットコインはブロックチェーンを活用した形態の一種のため、ブロックチェーンから説明します。

実際、フィンテックブームの流行りこそビットコインでしたが、肝心要の目玉技術はこのブロックチェーンであり、応用範囲の広さに改めて注目が集まっています。一言で言うと、ブロックチェーンとは非中央集権化された信用ネットワークなのです。

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ブロックチェーンとは

定義をWikiから引用してみます。

ブロックチェーンとは、分散型台帳技術[1]、または、分散型ネットワークである[2]。……ブロックチェーンは多数のノードに同一の記録を同期させる仕組みである。ノード間の記録に差異が生じた場合には、一定のルールに基づく多数決によって正統な記録を決定することにより、記録の同期を確保していく仕組みとなっている。また、既存の記録(ブロック)に新しい記録を追加する際に、チェーン状に次々と追加していくことから、ブロックチェーンと呼ばれている。

出典:Wikipedia

さっぱり意味が分かりませんね(笑)もうちょっと噛み砕いてみましょうか。

ブロックチェーンの革新性

chain1

(出典:経済産業省)

分散型台帳技術(ネットワーク)とは、要するに、従来のようにデータを一箇所に置くのではなく、世界中にある多数のコンピュータ上にデータを分散して置いておくことを指します。

世界中にデータの在り処が散っているから、データを持っている全コンピュータを破壊しない限りデータ破壊あるいは改ざんが出来ないというロジックが成り立つわけですね。

しかし、分散されているということで色々弊害も出てきます。

例えばデータが悪意をもって複製された場合を考えましょう。

これまではデータが一箇所にあったので、第三者機関が管理者として常に監視し、どちらのデータが正しいのかについて担保していました(取引であれば間に入って、売り手や買い手が不正しないよう、双方の取引の公正を担保(監視)していました)。

この機関がなくなってしまうと、どちらが本物のデータなのか誰も保証出来ないですよね。かといって、今までの仕組みで絶対安全と言えるでしょうか。その役目を担ってきた国や銀行は、どんどん増えるトラフィックと共に管理も大変になっていますし、ハッカーに狙われるリスクも高まり、彼らなら安全と言い切れるわけでもありません。

ブロックチェーンは、この第三者機関を外した上でトランザクションのコンセンサス(合意)を得ることが出来る=互いに信頼関係がない売り手と買い手が直接取引出来る、「決済システム」の仕組みを作ったという点で画期的なのです。

なぜそんなことが可能になるのか。それはネットワーク全体が管理者になっているからなんですね。後のためにもビットコインを例にして考えましょう。

chain2

(出典:経済産業省)

ブロックチェーンを使ったビットコイン取引の仕組みは、以下の3ステップを踏んでいます。

1,電子署名を用いてビットコインを送ること。
2,取引をP2Pネットワークで維持するブロックチェーンに記録すること。
3,ブロックチェーン改ざん防止のため、プルーフオブワークの計算を課すこと。

出典:仮想通貨革命

重要なポイントは3の「作業証明(Proof of Work、プルーフ・オブ・ワーク)」です。同時に、「マイニング」というインセンティブ付与も重要となります。

まず1ですが、ビットコインにおいては、必ず電子署名を用いて送ることになっています。これにより、送金者へのなりすましや金額の改ざんを防止することが出来ます。残る問題は先ほども上げたように、二重の取引が発生すること。こちらはブロックチェーンで解決しなければならない問題です。

そして2ですが、ビットコインにおけるブロックチェーンとは、ビットコインをどのアドレスからどのアドレスに送ったかという取引履歴がP2Pネットワーク上で記録されている台帳です。

ビットコインでは、10分程度の取引履歴をひとつのかたまりとし、それをブロックと呼びます。前後のブロックは時系列的に繋がっている(チェーン)からブロックチェーンというわけ。

ブロックチェーンは全て公開(オープン)されています。このため、あるビットコインの所有者は同じ時に必ず一人だけになっています

そして3の「作業証明(Proof of Work、プルーフ・オブ・ワーク)」と呼ばれる、ブロック更新権限の競争方法によって、ブロックチェーンそのものの改ざんを防いでいます。

ブロックを更新するには、暗号処理の施された負荷の高い数学的問題(ハッシュキャッシュ計算)を解く必要があります。この暗号を解くための効率的なアルゴリズムは存在せず、一方で解読されればその計算結果が正しいことをすぐ確かめられる特徴があります。

最初に答えを見つけた人はそれをP2Pネットワークに放送し、確認されれば更新出来るという仕組みです。そして答えを見つけた人は一定量のビットコインを受け取ることが出来ます(マイニング(採掘)というコンピュータ負荷の高い計算をさせるためのインセンティブ

……なんでこれでブロックが改ざんされないのでしょう。

逆に改ざんする場合を考えましょう。

あるブロックを改ざんすると、再度プルーフオブワークを行い、暗号問題を解く必要が生じます。しかも、前後の取引が繋がっているため、次のブロックもそのまた次のブロックも同じように暗号問題を解いて改ざんしないといけません(適当に書いてますが、後ろのブロックに前のブロックの暗号値が入っているため、再度プルーフ・オブ・ワークが必要になります)。

そうして最新のブロックを追い越すまで改ざんを続けて、やっと改ざんに成功するのです(途中でやめた場合、短い方の取引記録を捨てるというビットコインのロジックに従い、なかったことになる)。

これを実現するためには、ネットワークにある全コンピュータを上回る計算能力を持っている必要があります。でも、もしそれだけの能力があるなら、改ざんなどせずとも最初からブロックチェーンを維持する(マイニングする)側に回ったほうが得をするのです。ここが面白くて画期的な仕組みといえるでしょう。

これ以上は詳しく書きすぎてもあれなので(というか書けないので)、下の本や記事が分かりやすいと思います。

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我ながら意味分かんない説明になってますね。ちょっと噛み砕いて書きたいと思っていたのが、逆に難しくなっていたり。

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