ブロックチェーンの基本と仕組みを５分で理解する

仮想通貨のビットコインから、その仕組みとなっている「ブロックチェーン」を知る人も多いのではないでしょうか。

しかし、ブロックチェーンがどのような仕組みで動いているのか、目には見えないこともあり、よくわからないという人も少なくありません。

今回は、ブロックチェーンの基本とその特徴、仕組みを理解できるように解説します。

ブロックチェーンとは

全員で情報共有をする

ブロックチェーンでつながっている全てのノードは、同じデータを保存する仕組みになっています。トランザクションデータが投入されると、どのノードが始めにブロックを追加するかが決まります。

ブロックを追加したノードが、他の全てのノードへブロックを送り、全ノードがブロックの内容を検証し、問題がなければ、各ノードへ追加されます。結果として、全ノードには同じデータが保存されます。

問題がある場合はブロックは消え、問題のないブロックのみが追加される仕組みになっていますので、検証された正しいデータのみがブロックとして保存されます。ブロックチェーンは、信頼のプロトコルとも言われています。

ゼロダウンタイムの実現

ブロックチェーンの特徴として、いわゆる一般的なシステムのような中央集権的なノードがありません。
全てのノードが平等につながっているので、全く雄ねじ機能を持っています。

したがって、一部のノードが故障しても、他のノードが正常であれば、全体が停止することがありません。
自律分散システムとも言われていますが、災害やテロにも強いと言えます。

改ざんが不可能に近い

ブロックは、時系列順にチェーンでつながっています。
一つのブロックを改ざんしようとするとつながる全てのブロックを変更しなければ改善自体は成立しません。

ブロックチェーンでは、改ざんが不可能というよりも、改ざんするためのコードを読み解くことが困難に近いため、ハッカーなどによる改ざんがされにくいということです。

トレーサビリティの実現

ブロックチェーンは、変更が不可能なトランザクションデータをブロックとして保存しています。
冗長性によってデータが失われることがなく、時系列順に格納されていることで過去に遡ってデータを参照できるので、高いトレーサビリティがあります。

低コスト

分散されたデータベース間で情報共有が可能なこと、システム全体としてゼロダウンタイムの実現、高い改ざん耐性などがブロックチェーンの特徴ですが、一般的な中央集権型のシステムでこれらを実現しようとすると、相当のコストがかかります。

そういった意味でも、ブロックチェーン技術は低コストで実現が可能です。
但し、まだまだ技術者が不足しているのも事実です。

ブロックチェーンの基本的な仕組み

ブロックチェーンは「分散型」の仕組みで、ユーザ同士が管理を行います。

こういった形式はP2P（ピアツーピア）と呼ばれていて、分散型取引台帳とも言われます。
中央集権を介さず、ユーザ同士でシステムを管理し合う構造になっています。

ブロックチェーンは、複数のコンピュータで分散して管理しているので、取引ごとのリアルタイム更新には対応できていません。
現在、10分単位でまとめて承認作業が行われる特徴があり、技術的にこの時間を縮める開発が急がれています。

ブロックチェーンの取引データはオープン化されているので、誰でも確認することができますが、トランザクションの具体的な取引内容は、ハッシュ関数によって暗号化されています。
ブロックデータは、暗号化されたトランザクションと直前のブロックデータのハッシュ関数が含まれています。そして、ブロックがブロックチェーンへ新たに追加される流れは「承認」と言われています。

ブロックチェーンに記録されている取引履歴は、誰でも確認できます。
但し、ハッシュ関数によって暗号化されているので、取引履歴の内容までは確認できません。 時系列がオープンになっていることが、不正を防げるための一つとして考えられます。

新規ブロックを追加する際は、直前と今回のブロックに含まれている全取引￥データをハッシュ関数によって暗号化します。
整合性が確認され承認するための計算が行われますが、この承認作業をマイニング（採掘）と言います。
不正が行われていない証明は、Proof of Work（仕事の証明）と言われています。

ブロックチェーンの種類

ブロックチェーンは、パブリック型とプライベート型に分けることができます。

パブリック型

パブリック型は、中央集権のような管理機関を持たず、誰でも自由に参加ができます。ビットコインが代表的で、誰でもマイニングに参加できるブロックチェーンを指します。

プライベート型

プライベート型は、管理者がいるのが特徴です。管理者の許可によってマイニングを行うためのコントロールがされています。金融システム管理などでは、活用できるタイプです。

ブロックチェーンのメリット

ブロックチェーンにはいくつかのメリットがあります。ここでは、それらを紹介します。

✔︎中央集権化を妨げる

上述でもあるように、一元管理しないことによってシステムのダウンタイムゼロ化を目指せるメリットがあります。
特定の管理者による独裁的コントロールが避けられることはとても大きなことです。

✔︎海外送金の低コスト化を実現

特定の金融機関を介さないので、海外への送金コストが大幅に削減できます。
例えば、外国人就労者などが自国へ送金したい場合、送金手数料が発生し、送金時間も数日かかる場合があります。これは、送金するたびにコストがかかりますので、ばかになりません。ブロックチェーンの活用によって、直接的な送金の実現で、安価で且つ時間を短縮して送ることができるのです。

✔︎データ改ざんが不可能に近い

上述にもあるように、データ改ざんが実質的に不可能になることです。

ブロックチェーンではデータは暗号化されて分散して保存されます。
改ざんするにはチェーンでつながったブロックを全て読み解かなければいけませんので、ハッカーにとっても大変な労力なわけです。

また、不正が明らかになりやすいこともあり、実質的には改ざんは不可能なのです。

✔︎スマートコントラクトによる契約の効率化

スマートコントラクトの技術によって、契約情報について仲介者を通さないで、契約状況の把握ができます。したがって、既存の契約業務などを自動化できるのです。

まとめ

ここまで、ブロックチェーンについての基本的概念と仕組みについて解説してきましたが、いかがでしょうか。

まだまだ技術的に改善しなければいけないことは多くありますが、あらゆる業界で活用されるかもしれないのが、ブロックチェーン技術です。
インターネットの普及と同様、ブロックチェーンも進化しながら世界に浸透していくと考えられます。

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