ブロックチェーンとは?基礎&活用事例などを解説!

「ブロックチェーンってよく聞くけどいまいちピンとこない」

「ブロックチェーンってどんな特徴があるの?」

ブロックチェーンは、仮想通貨(暗号資産)を運用するための仕組みの一部で、仮想通貨を支える重要な技術です。
もともとはビットコイン(BTC)のシステムとして構築されましたが、メリットが多いことから他分野での活用も注目されています。
ここでは、ブロックチェーンの基礎知識や特徴、メリット、デメリット、活用事例について詳しくご紹介していきます。

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ブロックチェーンとは

ブロックチェーンは、2008年にサトシ・ナカモトによって提唱されたビットコイン(BTC)の重要な技術として誕生しました。

ブロックチェーンとは「分散型台帳技術」を指し、分散型のコンピュータネットワークに、取引の最初から最後までのすべての順序を記録するものです。ブロックチェーンが登場する以前は、取引データを一カ所のデータベースにそのまま保存しているだけの中央集権型の情報管理が主流でした。

ブロックチェーンの仕組みは、取引処理が実行されるとその記録(トランザクション)が残ります。複数のトランザクションは一定の大きさである1つのブロック単位にまとめられ、その時点で存在する最後のブロックの後につなげて保存されます。これを繰り返すことで、トランザクションの集合であるブロックが前後につながり、チェーン(鎖)のように時系列でまとまります。

トランザクションがまとまったブロックチェーンのデータは、一カ所にまとめられるのではなく、同じデータが複数の分散型コンピュータネットワークすべてに保存されていきます。

ブロックチェーンはユーザー同士で管理・監視される

ブロックチェーンは台帳を使っているユーザー全てに分散し、チェーンのように繋がった状態で存在しています。この形式を「P2Pネットワーク」と呼びます。また、マシンパワーを多く提供している人には収入が入ります。そのため参加者が途絶えることはなく、管理も持続されていきます。

また、ブロックチェーンの台帳は常にユーザー間同士で見張り合っています。取引があった場合は、その取引が正常なものかを周りがチェックし、その結果、正常なものと認められたものだけが台帳に書き込まれます。この仕組みにより、台帳には正しい取引の記録だけが残ります。こうした、ユーザー同士で管理し、不正を監視し、正規のものと不正なものを振り分けていく方法を、「コンセンサスアルゴリズム」と呼んでいます。

さらに、ネットワーク内で発生した取引履歴はブロックに格納されます。それぞれのブロックには1つ前のブロックの内容を示す「ハッシュ値」と呼ばれる情報も含まれています。そのため、過去に生成したブロック内の情報を改ざんしようとしても、後続するすべてのブロックのハッシュ値との整合性がなくなるため、すぐに改ざんしたことがわかってしまいます。

ブロックチェーンの種類

ブロックチェーンには異なる種類が存在します。それぞれの特徴を解説していきます。

パブリック型

パブリック型は、インターネットに接続できる人であれば誰でも許可なく取引に参加できる、管理者が存在しないブロックチェーンです。ブロックチェーンの基本がこのパブリック型であり、ビットコイン(BTC)やイーサリアム(ETH)、ライトコインなど多くの仮想通貨がパブリック型です。

パブリック型は完全にオープンであることが特徴で、管理者がいなくてもマイニングと呼ばれる膨大な計算による承認によって取引の正当性が担保されます。

メリットは、誰でもデータを参照できるため透明性が高いこと、管理者や管理組織の意向に左右されないこと、参加者がいる限り取引が止まらないことがあげられます。

一方で、新しい情報を書き込むための合意形成を行うには多くの処理と時間を要します。そのためスピーディーに大量の取引を行うサービスには向かないとされます。実際、ビットコイン(BTC)のブロックの承認ではブロックサイズが制限されていることから約10分の時間がかかります。この処理速度が低下する問題は「スケーラビリティ」による課題として知られています。

さらに、マイニングでは多くのマシンパワーや電力が費やされるため、エネルギーを大量に消費しているとの指摘もあります。また、データが完全に公開されているためプライバシーの保証はありません。

プライベート型

プライベート型は、特定の管理者が存在し、限定されたユーザーのみが利用できるブロックチェーンで、中央集権型のネットワークです。

透明性はないものの、外部に公開されないためプライバシーが確保されます。

不特定多数のノード間で合意形成を行う必要がなくマイニングも行わないため、大量の処理が必要な場合でも迅速に対応できます。一方、管理者が独断的にルールを変更することが可能になるとともに、管理者に何らかの問題や障害が生じたときにはシステムが成り立たなくなる可能性があります。

このような特徴を持っていることから、プライベート型は企業単体や組織内での用途に向いているとされ、とくに金融機関が活用しています。

コンソーシアム型

コンソーシアム型は、複数の管理者が存在するブロックチェーンです。

コンソーシアム型は、パブリック型の分散性という特徴とプライベート型の迅速な大量処理が可能という機能を兼ね備えたブロックチェーンです。管理者が複数存在するためルール変更についても一定数以上の合意が必要となり、セキュリティや耐障害性もプライベート型に比べると強固です。さらに、改ざん防止や分散型台帳といったパブリック型の利点も受け継いでいます。

そのため、コンソーシアム型は同業他社が協力して構築するブロックチェーンに活用され始めています。

ブロックチェーンのメリット

ブロックチェーンはビットコイン(BTC)のシステムとして構築されましたが、他の仮想通貨にも広く活用されることになりました。このようにブロックチェーンが成長した背景には以下のようなメリットがあります。

分散して管理することでリスク分散している

ブロックチェーンは分散型のネットワークにデータをそれぞれ管理し、複数の端末間で通信を行うP2Pテクノロジーのネットワークで構成されています。P2Pとは、中央サーバーを用意せず個々の端末が互いに信頼し合うことで成立するネットワークを指します。このP2Pに参加するコンピュータは「ノード」とも呼ばれます。

ビットコイン(BTC)は、一カ所にシステムを置くのではなく、ユーザー同士でシステムを管理しています。そのため、特定の管理者やサーバに依存することがなく、1つのノードが壊れたからといって、ブロックチェーン技術を活用するビットコイン(BTC)の取引が停止することがありません。

データの改ざんができない

ブロックチェーンは高い改ざん耐性を備えています。P2Pネットワークを利用したデータ共有、ハッシュ値を格納したブロックを時系列順につなげていくデータ構造のどちらも、改ざんを困難にするための仕組みです。ほかにも、不正が行われていないことを証明するPoW、全体の合意形成によって内容の正当性を確認するコンセンサスアルゴリズム、公開鍵や電子署名を用いる偽造防止、暗号化技術などの技術も用いられています。これらにより、ブロックチェーンはサイバー攻撃や内部不正にも強いとされています。

ブロックチェーンのデータを消すことはほぼ不可能

ブロックチェーンは一部のデータが削除されても、そのほかのノードに同一のデータが保存されているため復旧が可能です。ブロックチェーンを完全に止めるには、データを共有するすべてのノードを同時に壊さなければなりません。そのため、ブロックチェーンのネットワークを破壊して、データを消すことは不可能といえます。

取引コストが安い

ブロックチェーンを利用した仮想通貨は、特定の金融機関を介さないため手数料などのコストが安いことも大きなメリットです。一般的に、海外に現金を送金する場合には、多額の手数料が必要になります。しかし、ブロックチェーンを活用した仮想通貨を海外へ送金するのであれば、銀行を通さずにユーザー同士が直接送金できるため、最小限の手数料で済みます。

ブロックチェーンのデメリット

分散型のシステムや取引コストなどの安さから、ブロックチェーンは万能な技術のように見えますが、ブロックチェーンにも以下のようなデメリットがあります。

取引に時間がかかる

ブロックチェーンは、蓄積されるデータが膨大な量になりやすく、取引の処理に時間がかかります。具体的には、ビットコインの取引を1回行うのに約10分の時間が必要です。仮想通貨によっては処理速度や取引速度を向上させる取り組みを行っていますが、金融や証券のように「リアルタイムな取引」が求められやすいケースにおいては、ブロックチェーンは不向きといえます。

データの削除ができない

ブロックチェーンは一部のデータが削除されても、そのほかのノードに同一のデータが保存されているため復旧が可能というメリットがありました。しかし、書き込んだデータを削除できないというのは、間違った個人情報を書き込んだり、アドレスを間違えて送金したりしてしまった場合は、処理の取り消しができないということになります。。ブロックチェーンを使用する際は、「すべての情報が記録される」ということを念頭に置き、注意しながら使う必要があります。

ブロックチェーンの活用

ブロックチェーンがどのような場面で使われているのか、ここでは具体的な事例を紹介していきます。

仮想通貨での活用

仮想通貨はブロックチェーン技術を活用した最初の事例です。

従来はインターネット上の決済は銀行など何らかの金融機関のシステムを利用しなければ実行することができませんでした。しかし、ブロックチェーンという仕組みがあれば、金融機関を介さなくても送る側と受け取る側という2人の当事者間のみで決済を成立することが可能となります。

ビットコイン(BTC)が登場し、その後多くの仮想通貨が誕生し、現在ではブロックチェーンの仕様にもさまざまなバリエーションができています。

著作権保護の活用

ブロックチェーン技術を使って、音楽、映像、コミック、テキストなどのデジタルコンテンツの著作権を守る試みも始まっています。欧米では音楽ストリーミングなどでミュージシャンと消費者との2者間で決済を行うサービスが始まっています。

デジタルコンテンツの売買や貸与などの取引履歴をブロックチェーンに記録して管理すれば、その履歴と合致する本物と合致しないコピー品とを分けることができます。不正なコピーや利用があった場合も、いつどこで不正が発生したのかを特定しやくなります。

日本でもデジタルコンテンツの著作権を管理・保護するサービスが稼働しています。著作物の情報をブロックチェーンに記録すると同時に、著作権を侵害しているウェブサイトを機械学習を用いて探索し、発見するとその情報を証拠としてブロックチェーン上に記録するというものです。

食品や製造業での活用

「改ざんが困難」「データ変更者が明確になる」というブロックチェーンの特性を利用して、食品や製造業のトレーサビリティの信頼性を高めることが可能です。畜産農家から解体業者、加工業者といった各々の工程において、「誰が育てたか」「誰がいつ解体したか」「誰がいつ加工したか」といったデータを改ざんできないかたちで記録するとともに、消費者は小売店に並ぶまでの流通経路を容易に追跡することができます。

マンション管理組合の活用

マンション管理組合の運営においては、組合員には年度報告書のみが公開され、マンション管理会社や業務実施業者、そして、管理会社と組合理事などがどのようなやりとりをしているかが見えにくいというケースがあります。ブロックチェーンを適用すれば、実施業者、管理会社、組合理事、組合員まで、全ての関係者でデータを共有し、利用することができます。これにより、管理業務に関する様々な報告や支払いの透明性や信用性を高めることにつながります。

【まとめ】ブロックチェーンは世界が期待する技術

ブロックチェーンはインターネットにつないでいる人なら誰でも使えて、ユーザー同士で監視し合い、管理している、改ざんが非常に困難な台帳です。

しかし一方で、取引自体に時間がかかることや、データの削除ができないといったデメリットもありました。

現在では、ブロックチェーンは仮想通貨だけでなく様々な領域で用いられ、今後も多くの場面での活用が見込まれます。

こうしたことから、ブロックチェーンは、世界からの注目も大きく革新的な技術で今後も目が離せないでしょう。