ブロックチェーン入門：仕組み、特徴、メリット・デメリットをわかりやすく解説

ブロックチェーンとは、一言で言えば、「データを記録・管理するための分散型システム」です。ブロックチェーンは、一種のデータベースとして機能し、ほとんどの仮想通貨の主要技術として応用されていることで最も広く知られています。

ブロックチェーン技術の目的は、多数の参加者に同じデータを配布し、一部の参加者が不正な取引や操作を行ったとしても、正しい取引が行われるようにしたり、改ざんを極めて困難にしたりすることでセキュリティを保つことです。

ブロックチェーンは、もともと仮想通貨のビットコインを支えるコア技術として発明された概念ですが、「ブロックチェーン」というと、通常はブロックチェーンの特定の活用事例ではなく、この技術全体のことを指します。

ブロックチェーンは、許可されたネットワークメンバーのみがアクセスできる分散型の台帳に保存された情報を提供するため、即座に完全な透明性のある情報を提供するのに理想的です。ブロックチェーンネットワークは、注文、支払い、口座、生産、その他多くの情報を追跡することができます。また、ネットワークメンバーは、取引の詳細を端から端まで見ることができ、より高い信頼性と新たな機会を確立できます。

ブロックチェーンの主な特徴は以下の6つです。

不変性とは、ブロックチェーンが永続的で改ざんが極めて困難なネットワークであることを意味します。ブロックチェーン技術は、ノードの集合体を通じて機能します。

ネットワーク上のすべてのノードは、デジタル台帳のコピーを持っています。取引を追加するには、すべてのノードが取引の有効性をチェックし、大多数のノードが有効な取引であると判断すれば、ネットワークに追加されます。さらに、ネットワーク上のどのユーザーも編集、変更、削除することはできません。

ネットワーク参加者全員が台帳のコピーを持つことで、完全な透明性を確保します。分散型台帳は、以下のような多くの理由により、ブロックチェーンの重要な特徴のひとつとなっています。

• 分散型台帳では、変更がスピーディーに伝播するため、台帳に何が起きているかを追跡することが容易。
• ブロックチェーンネットワーク上のすべてのノードが台帳を管理し、検証に参加しなければならない。
• 台帳に変更があれば数秒から数分で更新され、ブロックチェーンに仲介者が介在しないため、変更に対する検証も迅速に行われる。
• ユーザーが新しいブロックを追加したい場合、他の参加ノードがその取引を検証する必要がある。
• どのノードも、ネットワークから特別扱いや優遇を受けることはない。

ブロックチェーンがあれば、中央管理者が不要になるため、誰かの利益のためにネットワークの特性を簡単に変更することができなくなります。また、ブロックチェーン暗号化技術により、システムのセキュリティはさらに強化されます。

ブロックチェーン技術により、参加者全員の取引履歴のコピーを記録するという特徴から、一部のコンピュータがダウンしても、残りの多くの参加者が記録を保持し続けるため、システム全体がダウンすることはありません。

近年、暗号資産を標的としたサイバー攻撃が増えているので、サイバーセキュリティ対策は重要です。

通常、公開台帳は、取引や参加者に関するすべての情報を含み、すべてがオープンに公開されており、隠れる場所がありません。

ネットワーク上の台帳は、システム上の他のすべてのユーザーによって管理されているため、計算能力をコンピュータに分散させ、より良い結果を得ることができます。

あらゆるブロックチェーンが機能するのは、コンセンサスアルゴリズムがあるからです。コンセンサスとは一言でいうと「ネットワーク上で活動するノード群の意思決定プロセス」です。この特徴により、比較的早く合意に至ることができます。

何百万ものノードがトランザクションを検証する場合、コンセンサスはシステムが円滑に動作するために絶対に必要です。ノードはお互いを信用しないかもしれませんが、その中核で動いているコンセンサスアルゴリズムは信用できます。だからこそ、ネットワーク上のあらゆる判断が、ブロックチェーンの魅力をさらに引き上げるのです。

従来の銀行システムはかなり時間がかかります。すべての決済を終えてから、取引を処理するのに何日もかかることもあります。一方、ブロックチェーンは、従来の銀行システムと比較して、より高速な決済を提供します。これにより、ユーザーは比較的速く送金することができ、長い目で見れば多くの時間を節約することができます。

ブロックチェーンのもう一つの魅力は、スマートコントラクトの仕組みです。スマートコントラクトにより、どんな種類の契約でも、より速く決済することを可能にします。また、第三者が介在しないため、最小限の手数料での送金が実現します。

ブロックチェーンは、「ハッシュ」と「スマートコントラクト」、「コンセンサスアルゴリズム」、「P2P（ピアツーピア）ネットワーク」という技術により、データの改ざんを容易に発見できる仕組みになっています。

ブロックチェーンは、その名の通り一連の「ブロック（取引履歴）」で構成されています。ブロックとは、ブロックチェーンのコード内のデータ保存の単位を指します。各ブロックには、その前にあるブロックの固有番号が含まれており、これがブロックの「連鎖（チェーン）」を形成しています。

ブロックチェーンの取引履歴は、特定の管理主体が存在する通常の中央集権型システムとは異なり、複数のシステムがそれぞれ情報を持ち、常に同期している分散型台帳システムで管理されるため、1つのシステムが停止したり故障したりしても、システム全体の運用・稼働に与える影響を最小限に抑えることができます。

ブロックチェーンが革新的な技術である背景には、どのようなメリットがあるのでしょうか？

P2P（ピアツーピア）のネットワークシステムのため、ブロックチェーンに保存されたデータを他人が改ざんすることは困難です。一度チェーンに組み込んだ情報は、何年経ってもそのデータの完全性、正確性は比較的信頼できます。

ほとんどのブロックチェーンは非常に透明性が高く、外野がチェーン上に保存されたデータを閲覧することができます。これは仮想通貨にとって特に重要なことです。ブロックチェーンウォレットを通じたお金の流れの追跡は、個人の銀行口座を通じたお金の流れの追跡よりもはるかに簡単です。この透明性により、詐欺師を特定し、追跡することが容易になります。

ブロックチェーン技術は、非中央集権という考え方に基づいて構築されています。銀行やクレジットカード会社のような大組織に頼らず、データやお金を扱うことができるのです。その代わり、P2Pの台帳システムにより、一個人や一組織がブロックチェーンを過度に支配することを避けることができます。

前述の通り、ブロックチェーンにはたくさんのメリットがありますが、問題点や課題も存在します。ここからは、ブロックチェーンのデメリットや問題点を見ていきましょう。

ブロックチェーン技術は規制が緩いため、ブロックチェーンに保存したデータが盗まれた場合、損失を取り戻すのが非常に困難です。ブロックチェーンのウォレットに通貨を入れていて、誰かがウォレットにアクセスできたとしても、お金を取り戻すための銀行や中央機関が存在しないのです。これが、一般の人々の多くが仮装通貨とその技術を信頼するのに苦労している大きな原因です。

ブロックチェーンのメリットのひとつである透明性には、マイナス面もあります。ブロックチェーン上のほとんどのデータは多くの人がアクセスできるため、機密情報を保管する場所としては適していません。ハッシュ化することでデータの所有者であることは隠せますが、データそのものは盗み見される可能性があります。

そのため、政府の記録管理や医療データにブロックチェーンを利用するのは最適ではありません。

ブロックチェーンは取引の履歴を保存するため、取引が多いほどデータ量も多くなります。集中管理型であればハイスペックなサーバーが必要でしたが、P2Pネットワークの場合、処理は参加者個人の接続機器に依存します。

たとえば、ビットコインの場合、1回の取引が完了するまでに10分も要します。ブロックチェーンは、金融機関での取引や証券取引など、スピードが要求される取引には現状では不向きだと考えられています。

ここでは、ブロックチェーンの3つの種類とその仕組み、特徴や違いを、図解を用いて解説します。

パブリック型とも呼ばれるパブリックチェーンは、最も一般的な種類のブロックチェーンで、誰もが参加可能です。仮装通貨はこれらのチェーン上で実行されています。

不特定多数の参加者がいるため、不正を行う者や正しく運用しない者が含まれていることを前提に運用する必要があります。

プライベートチェーンは、パブリックチェーンのような極端な分散化を行わずに技術を利用したい企業や組織に適しています。この種類のブロックチェーンは、ネットワークへの参加に許可が必要な許可型ブロックチェーンで、悪質なデータが書き込まれるリスクを回避できるという特徴があります。

一企業の中にデータベース管理や監査などのアプリケーションが含まれている場合もあるため、一般的な読み取り権限は必要ない場合も多いですが、そうでない場合は公開監査性が必要となる。

コンソーシアムチェーンは、プライベートで許可されたブロックチェーン（許可型ブロックチェーン）のようなもので、複数の組織で共有されます。この特徴により、たとえば複数の企業や政府機関がブロックチェーンネットワークのノードを維持する責任を負うことができます。

比較的プライベートに保つことができますが、関係するすべての組織のメンバーが保存されているデータにアクセスできます。

ここからは、具体的にどのようなビジネスやサービスでブロックチェーン技術が活用されているのか、ブロックチェーン技術の使い方やユースケースを見ていきましょう。

ブロックチェーンは、仮想通貨のBitcoin（ビットコイン）の中核技術として発明されましたが、現在ではEthereum（イーサリアム）、Dogecoin（ドージコイン）などの仮装通貨でも、ブロックチェーン技術を使って取引が記録されています。これらのデジタルコインが交換されるたびに、そのやりとりはブロックチェーン上のブロックに記録されます。

つまり、ブロックチェーン上に保存されている誰かの暗号通貨ウォレットを見つけることができれば、その人の取引の履歴を見ることができるのです。ブロックチェーンは透明性が高いので、誰がウォレットを所有しているかはわからなくても、その人の行動は確認できます。

しかし、前述のとおり取引は公開されますが、誰が取引を行っているかの詳細は、ハッシュと呼ばれる暗号化処理により非公開となっています。

NFTは「Non-Fungible Token（非代替性トークン）」の略で、デジタルアートや音楽、コレクターズアイテムなど、ユニークで代替不可能なデジタル資産の所有者証明をブロックチェーン上に記録し、固有の価値を与える仕組みです。

各トークンはブロックチェーン技術により、改ざん・偽造ができなくなるため、唯一無二の価値を持つことができます。

NFTも仮装通貨もブロックチェーン技術を採用していますが、両者の大きな違いは、仮想通貨は代替可能であるのに対し、NFTは代替不可能である点です。この特徴により、NFTはデジタルコンテンツに物理的な貨幣や美術品と同じような「オンリーワンの価値」を与えることができます。

一部の企業は、ネットワークのすべてのノードが自社の管理下にあることを条件に、ブロックチェーン技術を社内の記録管理に使用することに前向きです。これは、データの完全性と正確性というメリットを維持しながら、透明性に関するいくつかの問題を回避する良い方法です。

許可型ブロックチェーンやコンソーシアムチェーンのようなシステムでは、複数の企業や政府機関が1つのノードネットワークを維持することができます。これにより、情報を記録し、一般に公開することなくブロックチェーン上で共有することができます。

ブロックチェーンは多くの潜在的な用途があり、すでに仮装通貨やデータの所有権に革命を起こしています。しかし、その変革力についての熱狂的な予測にもかかわらず、今すぐに多方面で採用されることはなさそうです。

ブロックチェーンの最大の利点である非中央集権性と透明性は、仮装通貨分野以外の多くのユースケースには適さないということもあります。ブロックチェーンは今後も普及し続け、企業や政府のニーズに合わせて進化していく可能性がありますが、その潜在的な可能性はまだ十分に発揮されていません。