仮想通貨、NFT、DeFi、DAO・・・。これらWeb3のメインプレイヤーたちに欠かせない基盤が「ブロックチェーン」です。中央管理者が不在でデータを事業者に預けずに分散管理でき、しかも低コストとあってインターネット上だけでなく実生活でも大きな変革を巻き起こしています。
ブロックチェーンの開発や運営にかかわる人材の需要もうなぎ登りに上昇しています。ただブロックチェーンという言葉には馴染みがあっても、そのメカニズムやメリットについてはよく分からないという方も多いのではないでしょうか。
そこで今回は、ブロックチェーンの仕組みや使用例、メリット・デメリット、さらに将来性についても解説します。
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ブロックチェーンとは？
ブロックチェーンとは、ネットワーク上のすべての取引データが収集され、ブロックとしてデータベースに格納されるシステムです。サーバーを介さずにコンピューター同士が一対一でつながるのが特徴です。
すべてのデータはプロジェクトに参加する全コンピューター内で台帳のように共有されます。そのため、日本語では「分散型台帳」と訳されます。
ブロックが生成されると、順次鎖のごとくつなげられることからブロックチェーンと命名されました。
一度ブロックが追加されると、他の人がそのブロックを変更したり削除したりすることはできません。さらに、全てのブロックは順番に記録されているので、過去のブロックの変更履歴をたどることができます。
金融取引やサプライチェーン管理、データの保存など、様々な分野でブロックチェーン技術が活用されています。
「ブロックチェーン＝仮想通貨」ではない
仮想通貨は、ブロックチェーンの仕組みを利用して開発された通貨と同等の役割を果たす電子データです。
ブロックチェーンと聞くと瞬時に「仮想通貨（暗号資産）」を思い浮かべる方が多いかもしれません。中には同義と理解されていることもあるようですが、それは誤りです。
仮想通貨は、あくまでブロックチェーンの仕組みを利用して開発された電子データの総称です。世界初の仮想通貨であるビットコインによってブロックチェーンの名が一挙に広まったため、混同されるケースが少なくないようです。
こちらの記事でビットコインの仕組みと今後の活用方法について詳しく解説していますので併せてご覧ください。
ブロックチェーンの仕組み
ブロックチェーンの仕組みについて以下の重要ポイントから詳しくみていきましょう。
- 非中央集権的管理システム
- ハッシュ
- 電子署名
- コンセンサスアルゴリズム
それぞれのポイントについて説明します。
非中央集権的管理システム
ブロックチェーンは、クライアントサーバーの存在しない「非中央集権的管理システム」です。プロジェクトに参加しているすべてのノード（コンピューター）がP2P（ピア・トゥー・ピア）でつながります。
一般的にネット上でアプリやサービスを利用すると、それらを提供する企業に個人データが提供され、さまざまな用途に活用されています。とりわけ、GAFAをはじめとする巨大テック企業によるマーケティングや広告へのデータ転用はプライバシーを侵害するとして、しばしば批判の的となっています。
ところがブロックチェーンの場合は、各ノードで個人情報は管理されます。そして、P2Pで個人同士のやりとりになるため中央集権的管理者にデータ利用されたり、個人情報が漏洩されたりといったリスクがいっさいありません。
ブロックチェーン技術を活用したプロジェクトでは、ガバナンストークンを用いて、コミュニティ参加者が意思決定に関わることもできます。
こちらの記事でガバナンストークンの仕組み、活用事例について詳しく解説していますので併せてご覧ください。
ハッシュ
すべてのブロックは、必ず現在のチェーンの隣につながっている（ひとつ前の）ブロックのハッシュ値を含む仕組みになっています。ハッシュ値とは、前のブロックのデータから算出された規則性のない大きな数値です。
ハッシュ値はハッシュ関数から作成されます。何らかのデータをハッシュ関数に入力するとハッシュ値が出力されますが、同じデータを入力すれば必ずハッシュ値は同じになる性質を持っています。ですから、別のデータを入力するとハッシュ値も必ず異なる結果になります。
しかし、ハッシュ値から入力データを逆算することはできません。この不可逆的なハッシュ値を次に繋がるブロックに含ませることで、データの正確性が担保されます。
もし悪意をもった第三者がデータを改ざんしようとしても、ハッシュ値が変わることにより後続のブロックで整合性が維持できません。すると、書き換えた内容の正当性が他のノードから承認されることはまず困難で、すぐに改ざんがバレてしまいます。したがって改ざんはほぼ不可能といってよいでしょう。
電子署名と公開鍵暗号方式によるセキュリティ
ブロックチェーンでは、データのやり取りに公開鍵暗号方式と電子署名を利用しています。
支払いなどの取引データは秘密鍵を使って署名され、そのデータの送信者が本物であることが証明されます。受信者は公開鍵を使って署名を検証し、データが改ざんされていないことを確認できます。
受け手は秘密鍵の唯一のペアである公開鍵を事前に受け取っています。公開鍵を使って復号し、そのデータの正しさが確認されます。
公開鍵でデータが復号できるということは、相手がその暗号を作るための秘密鍵を保有している証明となるのです。暗号化に使用される公開鍵と復号化に使用される秘密鍵の2つの鍵によって、ブロックチェーンは悪意ある第三者の介入を防ぎます。
コンセンサスアルゴリズム
ブロックチェーンでは、PoWやPoSと言ったコンセンサスアルゴリズムによって取引の合意形成を行います。大前提として、ブロックチェーン上では、基本的に誰も信用することはできません。名前も顔も身分も国籍もまったく把握できないからです。
もちろんそのブロックチェーンプロジェクトに参加している目的もさまざまでしょう。そこで取引に不正がないかどうかを参加者全員で監視し、怪しい存在は排除しながら正しい情報だけをブロックに記録するために合意形成を行います。そのルールにあたるのが「コンセンサスアルゴリズム」です。
コンセンサスアルゴリズムには代表的なものとしてPoW（プルーフ・オブ・ワーク）やPoS（プルーフ・オブ・ステーク）などがあります。以下が比較表です。
| プルーフ・オブ・ワーク (PoW) | プルーフ・オブ・ステーク (PoS) | |
|---|---|---|
| 概要 | マイナーが難しい数学的問題を解くことで報酬を得る | 持っている仮想通貨の量や保持期間に応じて報酬を得る |
| セキュリティ | 高い計算能力が必要で、攻撃に対して堅牢 | コインの保有量に応じた影響力で、不正行為を抑制 |
| エネルギー効率 | 低い（大量の電力を消費する） | 高い（計算能力に依存しないため、エネルギー効率が良い） |
| インセンティブ | 高い計算能力を持つマイナーに有利 | コインの保有量や保持期間に応じた報酬 |
| 分散性 | 大規模なマイニングプールが力を持つ傾向があるので集中化の問題がある | より分散化されたネットワークを実現 |
| 代表的なブロックチェーン | ビットコイン | イーサリアム（PoWから移行中） Polygon カルダノ |
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ブロックチェーン3種類
ブロックチェーンには、以下の種類があります。
- パブリック型
- コンソーシアム型
- プライベート型
上記が主要な分類ですが、ブロックチェーン技術は進化し続けており、上記を組み合わせたハイブリッド型ブロックチェーンや、特定の機能や目的に特化したブロックチェーンも存在します。
それぞれについて解説しましょう。
パブリック型
だれでも参加可能なブロックチェーンがパブリック型です。パブリックブロックチェーンは、完全な分散型であり、中央機関の管理がなく、誰でもトランザクションを行ったり、ネットワークの検証やセキュリティに参加できます。
ビットコインやイーサリアムをはじめとする多くの仮想通貨プロジェクトがこれに当たります。
| メリット | 全取引履歴がだれでも閲覧できる 公共性・透明性に優れている 多くの参加者による合意形成アルゴリズムにより不正がすぐに発覚する |
| デメリット | 承認作業に時間がかかるため取引の処理が遅い |
こちらの記事でブロックチェーンの代表格ビットコインの仕組みについて詳しく解説していますので併せてご覧ください。
こちらでは、ビットコインに続いてブロックチェーンの代表格であるイーサリアムの仕組みについて詳しく解説しています。
コンソーシアム型
複数の企業や組合、特定のコミュニティ参加者のみで構築するブロックチェーンプロジェクトがコンソーシアム型です。パブリック型と異なり、管理者が存在します。
代表的な例として、R3社のCordaやHyperledger Fabricがあります。Cordaは、主に金融業界を中心にビジネス向けのブロックチェーンソリューションを提供することを目的としています。
Hyperledger Fabricは、Linux Foundationが主導するプロジェクトです。企業向けの様々な業界や用途に適用できるように設計されています。
| メリット | 同じ目的をもつ参加者で運営するため、改ざんや不正リスクが少ない 処理スピードが速い |
| デメリット | 参加条件を明確かつ公正にしなければ不公平となり法的問題に発展する恐れ |
プライベート型
企業をはじめとする組織内だけで利用されるブロックチェーンがプライベート型です。限られた人物しか参加することができません。
より高いプライバシーと制御が可能で、運営者がアクセス権限を厳密に管理できます。ただし、分散性は低くなります。
プライベート型ブロックチェーンは、主に内部的なデータ管理や運用効率の向上を目的として使用されます。
| メリット | 機密性が保たれる 処理スピードが速い 低コストで運営できる。 |
| デメリット | 合意形成に参加できる人とできない人が存在する 管理者の都合によるルール変更の可能性がある |
ブロックチェーン3つのメリット
ブロックチェーンのメリットについて整理しましょう。具体的には以下になります。
- 透明性・信頼性が高い
- 低コストで利用できる
- システムダウンが起きにくい
それぞれについて解説しましょう。
透明性・信頼性が高い
ブロックチェーンでは、すべての取引履歴が記録されるうえ参加者全員がその情報を平等に閲覧することができます。これにより信頼性と透明性が担保されます。
ハッシュ値を使った高度な暗号技術により改ざんを防止できる堅牢性も大きなメリットです。
低コストで利用できる
ブロックチェーンでは、金融機関やその他サービスベンダーを経由せずに取引することができます。そのため、余分な手数料を支払う必要が少なく、低コストでの利用が可能となります。
システムダウンが起きにくい
ブロックチェーンでは、システムのダウンはほぼ起きません。複数のノードがシステムを稼働しているからです。
仮に一部のノードが故障したとしても、ブロックの生成作業や合意形成、取引履歴の保存に問題はなく、システムがダウンすることは極めてまれです。
ブロックチェーンの使用例
ブロックチェーンの使用例を以下に紹介します。
- トレーサビリティ
- 権利証明
- 金融サービス
- NFT
- ブロックチェーンゲーム
- 電力取引
それぞれの使用例を説明します。
トレーサビリティ
医薬品や食品、その他の製造物の流通プロセスにおける安全性と透明性を確保するトレーザビリティのためにブロックチェーンが活用されています。
資源や材料の調達、加工、梱包、出荷して商品としてエンドユーザーに届けられるまでの全工程で、「どこで」「だれが」「何を」「どのように」行ったかといった内容を共有し、産地偽装や異物混入を完全にシャットアウトするのです。
コンソーシアム型やプライベート型で運営し、関係者のみが情報を閲覧できるようにするのが一般的です。これにより何らかのトラブルが生じた際にどの工程で問題があったのかを特定しやすくなり、いち早く被害の拡大を食い止めるのにも役立ちます。
権利証明
著作権や成績証明情報の管理や真正性の証明のために、ブロックチェーンを活用することも可能です。
例えば音楽著作権なら、ブロックチェーンを使うことで透明性の高い来歴管理と、著作権料の徴収過程の可視化が可能になります。
成績証明についてもブロックチェーン特有の耐改ざん性が真正性を強く担保するため、企業や教育機関などが対象者（中途や新卒者、受験生など）の履修記録を確認したい場合に役立ちます。
金融サービス
ブロックチェーン上でさまざまな契約を自動実行できるスマートコントラクトを活用すると、仮想通貨を使った金融サービスの提供が可能になります。
こちらの記事でスマートコントラクトの仕組み、活用事例について詳しく解説していますので併せてご覧ください。
融資や保険、資金調達などが金融機関をはじめとする管理者不在の状態で可能になります。銀行を経由するより送金が速く、手数料も極めて安価です。
また、身分証明が必要ないため銀行口座をもてない途上国の人々にも金融サービスが提供できる利点があります。仮想通貨を使った金融サービスは「DeFi（分散型金融）」と呼ばれます。
こちらの記事でDeFiの仕組み、活用例について詳しく解説していますので併せてご覧ください。
NFT
スマートコントラクトを使うと、画像や動画、音楽といったデジタルコンテンツの唯一無二性と所有権を証明するNFT（非代替性トークン）をブロックチェーン上で発行・管理・売買できるようになります。
デジタルコンテンツはだれでも簡単に複製できるため、どれがオリジナルでだれに所有権があるかを客観的に証明することは困難でした。しかしブロックチェーンの非改ざん性と透明性により、コンテンツの真正性を証明したり、取引履歴の追跡をしたりすることが可能となります。
売買のたびに原作者にロイヤリティが支払われる二次流通に対応できる点も注目に値します。
こちらの記事でNFTの仕組み、今後の将来性について詳しく解説していますので併せてご覧ください。
ブロックチェーンゲーム
ゲーム内のキャラクターやアイテムをNFTにしてプレイしたり、ブロックチェーン上で売買したりできるのがブロックチェーンゲームです。
仮想通貨によって価値の裏付けをするため、プレイヤーはゲームを楽しむだけでなく自身のもつキャラクターやアイテムを売ることで（仮想通貨による）報酬が得られる点が大きな魅力となっています。
この仕組みはプレイしながら稼ぐという意味の「Play to Earn」や「GameFi（ゲームファイ）」という言葉を生みました。これからはメタバースとも連動してますます活用の幅が広がっていくでしょう。
こちらの記事でGameFiの仕組み、実現に寄与した技術について詳しく解説していますので併せてご覧ください。
電力取引
ブロックチェーンを使った電力取引（P2P取引）の自動化についての実証実験が国内外で積極的に実施されています。
スマートコントラクトを使って太陽光発電をはじめとする再生可能エネルギーを売りたい側と買いたい側のマッチング、および電力取引を可能にします。管理者不在で取引ができるため、売り手からすると少ない手数料または無料で販売できる点が魅力です。
ブロックチェーン3つのデメリット
ブロックチェーンのデメリットについて解説します。具体的には以下が挙げられます。
- 個人情報の取扱ルールが決まっていない
- 法整備が追いついていない
- 取引に時間がかかる場合がある
それぞれのデメリットについて説明します。
個人情報の取扱ルールが決まっていない
ブロックチェーンでは、個人情報の取り扱いルールが決まっていません。個人情報は自己管理することになります。ただパブリック型の場合、どのような取引をしたかは当事者以外にだれでも閲覧することができます。
個人名が知られることはありません。それでも、特に仮想通貨取引については個人情報の取り扱いルールが決まっていないため、ユーザーIDやアドレスが他人に知られないようにしておく必要はあるでしょう。
また、いったん書き込んだ個人情報は二度と書き換えることができないため、修正可能性がある情報は入力しない方が無難です。
法整備が追いついていない
特に仮想通貨については完全な法整備が追いついていないのが現状です。国によっては法定通貨に指定されている例がある反面、取り扱いそのものを禁止しているケースもあります。
ハッキング被害に遭っても補償されない場合も多く、その点に対する法的強制力もないため、基本的には自己責任となる点を認識しておかなければなりません。
取引に時間がかかる場合がある
ブロックチェーンでは、プロジェクトによっては処理に時間がかかることがあるでしょう。トランザクションごとにブロックの生成と合意形成が必要になるからです。
そのため、プロジェクトによっては処理に時間がかかって実質の使用には向いていないかもしれません。特に仮想通貨については、取引が混み合うと手数料が高騰するケースも少なくありません。
ブロックチェーンの将来性
ブロックチェーンは「第二のインターネット」とも呼ばれ、Web3においてその役割が大いに期待されています。とくにNFTやブロックチェーンゲームはメタバースとの親和性が深いため、今後のビジネス利用の拡大が注目されます。
また、ブロックチェーンの特性が発揮できる用途は以下のように数多く存在します。
- 医療データの管理と共有
- 不動産や証券取引
- 災害時の情報共有
- 各種給付金の支払い管理
- 貿易取引プロセスのデータ管理と共有
これらの分野での活用例が増えてくれば、ブロックチェーンによるWeb3がいよいよ本格化することになるでしょう。
ブロックチェーンでよくある質問まとめ
- ブロックチェーンとは？
-
ブロックチェーンとは、ネットワーク上のすべての取引データが収集され、ブロックとしてデータベースに格納されるシステムです。サーバーを介さずにコンピューター同士が一対一でつながるのが特徴です。すべてのデータはプロジェクトに参加する全コンピューター内で台帳のように共有されます。そのため、日本語では「分散型台帳」と訳されます。詳しくはこちらにジャンプ。
- ブロックチェーンの仕組みは？
-
ブロックチェーンの仕組みについて以下の重要ポイントからみていきましょう。
- 非中央集権的管理システム
- ハッシュ
- 電子署名
- コンセンサスアルゴリズム
詳しくはこちらにジャンプ。
まとめ
ブロックチェーンの透明性、安全性、非改ざん性といった特長は、さまざまなビジネスや行政施策に大きなメリットを与えます。その真価はこれから発揮されると考えてよいでしょう。
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