ビットコインの基礎知識

今注目されているブロックチェーンとはどのような技術なのか?

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ビットコインにも使われているブロックチェーンは安全で低コスト

ブロックチェーンがどのような技術かはご存知ですか。ビットコインが注目を集めるようになり、ブロックチェーンもさまざまなニュースや雑誌などで取り上げられるようになりました。
また、多くの企業がブロックチェーンを活用した技術・システム開発を進めています。

ブロックチェーンがどのような仕組み・技術なのか、ブロックの承認のされ方や手数料と承認作業時間の関係性、ハッシュ値や分散型のメリットなどについて紹介します。

ブロックチェーンとはどんな仕組み・技術?「分散型台帳」について

ブロックチェーンとはどのようなシステム・仕組みのことなのでしょうか。
多くの業界でさまざまな用途へ向けて開発や実験が進められています。「大きく革命を起こす技術」とも言われており、従来のシステムにはない高い安全性と低コストなサービス運用が可能です。

ブロックチェーンは「分散型台帳」、従来のシステムは「中央集権型」

ブロックチェーンとはビットコインのベースとなる技術で、ビットコインの登場により知れ渡りました。
これまでにない技術で改ざんがされにくい事やデータが消えにくいなどの特徴を持つためさまざまな業界で注目されています。ビットコインを考案したとされる「サトシナカモト」によってブロックチェーンも発明されたとされています。

従来、お金のやり取りをする際の取引履歴は、金融機関などの用意するコンピュータシステム上で管理をしてきました。
この仕組は、金融機関などが一元的に取引データを管理することから「中央集権型システム」とも呼ばれます。中央集権型システムは他の人が台帳を見ることはできませんし、中核的なサーバーが不正アクセスを受けると大規模な障害が起こりやすいです。

さらに、巨額な費用をかけてシステム構築や運用を行うためサービスコストも高くなる傾向があります。

一方、ブロックチェーンは「分散型台帳」と呼ばれています。
ブロックチェーンの場合は、中央集権型システムのように金融機関などの取引データの管理者が存在しません。ユーザー同士が管理し合います。取引データは特定のサーバーに書き込み、ネット上で保管されます。管理者がいないため、巨額のシステムも必要なく低コストでサービスが提供でき、大勢のユーザーがデータを共有するため改ざんもされにくく、大規模な障害にもつながりにくいです。

ブロックチェーンはネットワーク内の世界中にあるパソコンにデータを置きます。つまり、取引データが管理者のコンピュータ1ヵ所に記録されるのではなく、Aさん、Bさん、Cさん、Dさん、、、など、ネットワークで繋がっているユーザーそれぞれが取引台帳を管理します。
1つの場所にデータを置かないことで、壊されることのないネットワークを作り上げます。

そして、悪意を持った攻撃や不正に対応するために、作業証明であるプルーフオブワーク(Proof of Work)によって、台帳の正当性を証明しています。

複数の未承認のトランザクションをまとめてブロックごと承認していく

トランザクションとは何のことでしょうか。そして、ブロックチェーンをベースとして仮想通貨のビットコインは、どのようにトランザクション・ブロックを処理していくのでしょうか。
ビットコインのトランザクション・ブロックの処理方法や仕組みを知ることで、他の仮想通貨やブロックチェーンへの理解を深めることが可能です。

ブロックに保存されているトランザクションとは何のこと?

トランザクションとは「業務上の処理」のことで、ブロックチェーンで言うところの「取引データ」を示します。複数のトランザクションをまとめたものをブロックと言って、それらのブロックをチェーンのように繋げているためブロックチェーンと言います。

ビットコインはトランザクションのまとまったブロックを10分に1度マイニングする

ビットコインは、ある程度のトランザクションをまとめてブロック化して、そのブロック単位でマイニングという合意形成・承認作業を行います。
ビットコインは、このマイニング競争に勝った人に報酬として新たなビットコインが発行され支払われる仕組みです。マイニングを行うのはマイナーと呼ばれる人たちで、高性能のコンピュータを使ってビットコインを得るために計算競争を行います。

ビットコインの1つのブロックのマイニングにはおよそ10分の時間がかかりますが、仮想通貨によってマイニングにかかる時間は違います。ビットコインの場合は10分ごとに発行されて、4年に1度発行量が半減していき、元々決まっている発行枚数上限の2,100万枚に2140年に達する予定です。

ハッシュ関数・ハッシュ値によって暗号化して改ざん対策している

ハッシュ関数・ハッシュ値という言葉を聞いたことありますか。ブロックチェーンには改ざん対策としてハッシュ値が利用されています。ハッシュ値を上手く各ブロックに含めることで、改ざんがあったとしてもすぐに分かるような構造になっているのです。

ハッシュ関数で生成されたハッシュ値をブロックチェーンでは活用する

ブロックチェーンはハッシュ値を利用します。ハッシュ値とは改ざん対策として使われるもので「データを元に生成される適当に見える値」のことです。データを元に一定の計算を行って生成された固定長の値で、計算手順のことをハッシュ関数と言います。
ブロックチェーンは、ハッシュ関数によって作られたハッシュ値を上手く使って改ざんされたとしても、すぐに分かるような構造になっています。

手数料が高くなるとマイナーによる承認作業の優先順位が上がる

マイナーによる承認作業は、取引が行われた順番にされるわけではありません。
実は手数料の金額によって承認作業されるまでの時間が変わってきます。単純に手数料を高く支払うと承認作業もスピーディーですし、手数料が安いと承認作業までの時間も遅いです。つまり「手数料の金額=承認作業の優先順位」ということです。

なぜ、手数料が承認作業の優先順位に影響を与えるのでしょうか。手数料0円だった場合は承認作業されないのでしょうか。

手数料が高い方が優先的に承認されるが手数料0円でも必ず承認されるルール

例えばビットコインでは、手数料0円でも送金できますし、手数料約30円程度でも送金できます。
送金する際の手数料は受け側が決めるのではなく、送金する側が送金リクエストする際に好きなだけ手数料を設定することが可能です。手数料0円と30円では何が違うかというと、承認されるまでのスピードが異なります。

手数料とは承認作業をしたマイナーの収入となるため、マイナーは少しでも手数料収入が高いものから承認作業を行っていきます。
マイナーは1番に承認作業を終えることで新規発行のビットコイン+手数料収入を得れるのです。そのため、手数料が少ないと後回しにされてしまい承認までに多少の時間がかかります。ビットコインは4年に1度発行量が半減していきますが、手数料収入もあるため、承認作業を行うマイナーの存在がなくならないような仕組みになっています。

また、仮に手数料0円で送金リクエストをしたとしても「一定時間を経過すると必ず承認作業をしないといけない」というルールがあるため、必ず承認作業が行われます。0円だと後回しになり永遠に承認されないのでは?ということはありません。

手数料を高めに設定すれば素早く承認してもらうことができる

上記に通り、手数料はマイナーの収入になるため、すぐに承認して欲しい場合は高い手数料を上乗せして送金リクエストをすると効果的です。多少時間がかかってもいい時は手数料0円にするなど、状況によって使い分けましょう。

ブロックがチェーンのように繋がっているのには理由がある

ブロックチェーンはなぜチェーンを構成しているのでしょうか。ブロックを繋げていることにはどんな理由があり、効果があるのでしょうか。実は、ブロックを繋げているのはブロックチェーンのポイントでもあり、「改ざんできない」「安全」と言われる理由でもあります

ブロックチェーンは過去の取引記録が1本のチェーンのように記録されている

ブロックチェーンは、トランザクションをまとめたブロックをチェーンのように繋げて保存したものです。
チェーンのように繋げることで、データの改ざんなどをできなくしています。ただし、実際にチェーンのようになっているわけではなく、1個前のブロックのハッシュ値が次のブロックに入っていて、まるでチェーンのように繋がっているかのような構造なため「ブロックチェーン」と言われます。

ハッシュ値とは、元のデータに対して生成された適当に見える値のことで、取引記録改ざん対策として利用されます。
このハッシュ値が、1つ前のブロックで生成されたものが次のブロックに入っているのがポイントです。仮に前のブロックが改ざんされた場合は、次のブロックにあるハッシュ値が変わってしまいます。

さらに、そのブロックにあるハッシュ値も変わって、次のブロックのハッシュ値も変わります。つまり、1つのブロックが改ざんされることで、その次以降のブロックすべてが変わるため改ざんされたことがすぐに分かるということです。

ブロックチェーンは同じデータをあちこちに分散して保存する

ブロックチェーンは1ヵ所にデータを保存していく中央集権型システムではなく、複数のコンピュータに保存をする分散型です。なぜ、わざわざ複数の場所に同じデータを保存するのでしょうか。そうすることでどんなメリットがあるのでしょうか。

ブロックチェーンは一元管理されるのではなく複数のコンピューターに保存する

先述の通り、ブロックチェーンは従来の中央集権型システムのように、1つの場所に保存するのではなくネットワークに参加している各コンピュータに分散をして保存します。
中央集権型であれば1ヵ所に保存されたデータが何らかの障害で壊れてしまったら終わりですが、分散されていると1つのデータが壊れても別の場所に同じデータがあるため安心です。

また、リスクが分散されるだけでなく、コストも分散されるため低コストでサービス運営ができます。中央集権型でないため、取引データの閲覧も自由にできてすべてがオープンです。

ブロックチェーンは「安全」で「低コスト」な技術・仕組み

ブロックチェーンは従来の中央集権型とは違い、データを分散させて保存するためリスクが軽減でき、送金手数料などのコストも安いです。
複数のトランザクションを1つのブロックにまとめ、マイナーに承認作業をしてもらいます。この際、手数料が高い方が承認作業の優先順位が高くなるため、状況に応じて手数料を上乗せするなどの工夫が必要です。

ブロックチェーンは、1つ前のブロックのハッシュ値を次のブロックに含ませるなどして改ざん対策も行うなど「安全」「低コスト」な技術として、さまざまな業界で注目されています。
これからブロックチェーンを活用した新たな技術やシステムがどんどん出てくるはずですので、遅れないように抑えていきましょう。

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