2016年1月21日 更新

ビットコインに使われているブロックチェーンって?

特定の国や企業によって管理されている訳ではありませんが、直接1対1で取引できる架空通貨、ビットコイン。それを可能とするために様々な技術が使用されているようです。その中にはブロックチェーンと呼ばれるものが存在しているようですが、名前を言われただけではわかりませんよね。そこで、今回はブロックチェーンとはどのようなものなのかについて、ご説明いたします。

ブロックチェーンって?

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ビットコインに使用されている多くの技術の中の一つ、ブロックチェーン。それは果たしてどのようなものなのでしょうか。ご説明いたします。
ブロックチェーンとは、P2Pネットワーク上に保存されているの過去の全取引データのことです。ブロックチェーンは、ブロックという一定時間に行われた取引データを含む単位に分けられます。
取引の承認とは、ブロックチェーンにブロックを追加する作業といえます。この作業にはプルーフオブワークシステムが用いられ、セキュリティ保護がなされています。
ブロックチェーンはブロックがつながってできた一本の鎖状のものですが、過去の取引情報を改ざんするなどして、ブロックが分岐することもあります。分岐した時、ブロックチェーンには最も長い鎖(メインチェーン)が選ばれる、という性質があるため、取引情報を改ざんするには、他の全ノードを上回る速度でブロックを追加していかないといけません。
ブロックチェーンは分散型のコンピューターネットワークであり、中央集権を置かずにして信憑性のある合意に到達する方法を可能にする技術です。

ブロックチェーン誕生以前は、全てのトランザクション(取引)はVISAやPayPalや銀行などの第三者機関を通して行わなければなりませんでした。

従来のモデルだと第三者機関が中央集権として絶対的な力を持っていたわけです。ですから、これらの第三者機関が「このトランザクションは有効であり、正しい」と言えばそれが正解になってしまっていたのです。

しかし、ブロックチェーンを使えば第三者機関を通さずにしてトランザクションのコンセンサス(合意)を得ることができるようになりました。つまり、買い手と売り手が直接取引できてしまうのです。

ビットコインのブロックチェーンでは数字を管理しているので、「通貨」として利用することができます。

帳簿が全世界に向けて公開されているので、人それぞれのウォレットにはいくら入っているのか(正確にはいくら使うことができるのか)が分かるようになっています。

したがって、ブロックチェーンを騙すことは基本的にはできません。
残高 - ブロックチェーン

ブロックチェーンは、ビットコイン・ネットワーク全体が頼る公開取引簿です。確認済みのトランスアクション全てが、このブロックチェーンに記録されています。これにより、ビットコイン・ウォレットは支出できる残高を算出し、新しい取引に、コイン使用者が所有するビットコインが使われたと確認できるのです。ブロックチェーンのこの全体性と発生順は 暗号手法でさらに強化されています。
デジタル化されたデータはコピーすることが容易くできてしまいます。例えば、wordで作られた文章はメール添付で送ることができますが、自分の端末にもデータは残り、送付先にもデータが届きます。1つだったデータがコピーされたということです。
ビットコインもデジタル化された通貨であるので、同じように誰かに送金したら2つに増えてしまったとしたらお金として信頼することはできません。
このコピー(二重使用)をいかにして防止するかが仮想通貨が成り立つ必須条件といえますが、ビットコインが採用して革命的だと言われているのが「ブロックチェーン(Block Chain)」と「プルーフ・オブ・ワーク(Proof of Work)」というビットコインの中核技術、仕組みです。
ビットコインの取引では、持ち主が次の持ち主に送金する際に電子署名を付けて渡しますが、元々の持ち主が正しい持ち主であるかを知ることは電子署名だけではわかりません。
そこで登場するのが、ブロックチェーンと呼ばれるビットコインのすべての正確な取引を記録している取引台帳です。ブロックチェーンは、誰でも見ることができる状態になっていて、過去の書き換えはできないような仕組みなっています。
ブロックチェーンとは

 ブロックチェーンはビットコインなどの分散型暗号通貨を支えるコアの技術である。その名の通り「取引の記録」をまとめた「ブロック」を「チェーン(鎖)」のように順次追加していく仕組みである。このブロックチェーンは「取引のすべてを記録した公開取引簿の作成・維持」を、低コストかつ金融機関や取引所といった中央集権的な機関を用いずにネットワーク上で実現するための極めて巧妙なアイデアだ。

 ブロックチェーンを構成するそれぞれの「ブロック」は、「そのブロックと一つ前のブロックに関する情報」を含む【ヘッダ】と、「ある時間内に行われたすべての取引のリスト」を記録した【トランザクション】という二つのパーツで構成されている。
要するにブロックチェーンとは、「誰の支配も受けず」「攻撃に強く」「安全な」通貨システムを作りたかったビットコインのためだけに発明されたプロトコルなのです。しかし、「ビットコインはブロックチェーンの応用のひとつにすぎない」と主張する人々が少なくないように、その本質的な特徴は、他の多くの分野に影響を与えました。
ブロックチェーンは、すでにマイニング(採掘)されて世に存在するビットコインのやりとりのすべてを記録した「ビットコインの取引記録」です。ビットコインはマイニングによって誕生するとブロックチェーンに登録され、その後、取引によって送信され所有者が変わる度にその履歴がブロックチェーンに記録される仕組みになっています。つまり、ブロックチェーンを見れば、ビットコインが誰から誰へと送信されたのかがすべて分かるというわけです。この履歴をたどれることが、ビットコインの信頼性を支えています。ビットコインが増える度に、取引が行われる度にブロックチェーンの内容は書き換えられ、現在、そのデータサイズは約9GBとなっています。
特徴を簡単にまとめると

①ビットコインの全取引履歴が記録されている。

②公開鍵技術によって暗号化されている。

③変更、改ざん不可。

④誰でも見れる。

⑤銀行や証券会社などの第三者機関が要らない。
このサイトでは、ブロックチェーンをわかりやすく説明するための、おもしろい例え話が載っていました。
それは、なんとブロックチェーンを『ワンピース』に登場する「ポーネグリフ」に例えるというものでした。冗談交じりの解説ではありましたが、『ワンピース』ファンの方であれば両者の特徴を説明した上で引き合いに出されたら、納得してしまうかもしれませんね。
ブロックチェーンとは、ビットコインにおける取引を監視・管理するためのシステムなのですね。ビットコイン自体が手に取って触れることのできない架空通貨ですし、ビットコイン自体を管理する特定の国や企業はありません。そのために、ビットコイン自体を管理・監視するシステムが必要だったのでしょう。

ブロックチェーンって悪用されないの?

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ブロックチェーンがビットコインの取引を監視するためのシステムであることは、わかりました。では、これらが悪用されてしまうことはあるのでしょうか。可能性が割と高かったら嫌ですね。ブロックチェーンが悪用されるのか、という疑問についてご説明いたします。
仮に何らかの攻撃者がブロックチェーンを改ざんするとしたら、改ざんしたブロックのノンス値を自分で探し出し、さらに次のブロックも同様に改ざんし、最新のブロックまで改ざんし続けるという、膨大な作業の計算を短時間に行わなければならない。そのためには、善良なマイナーの全CPUパワーを上回る大きなCPUパワーが必要になる。つまり、利用者のPCから集められるCPUパワーが大きければ大きいほど、改ざんが困難になるという訳だ。加えて、もし万が一、攻撃者が強力なCPUパワーを持ち得たとしても、それを改ざんに使うよりも、善良なマイナーとしてP2Pネットワークに加わり、報酬を得た方が大きな利益を得る仕組みになっているのである。攻撃者の心理も巧妙に利用しているのは、ビットコインのユニークなところだ。
ブロックチェーンは取引履歴が記録されたブロックが一本の鎖のように繋がったものと考えることができるが、場合によっては分岐することもある。例えば、悪意ある攻撃者が過去のブロックを改竄した場合や、複数のマイナーが同時にブロックを追加した場合である。
こういった問題を、ビットコインは「最も長いブロックチェーンを信頼する」という原則で解決している。「長い」というのは単純にブロック数が多いという意味ではなく、そのチェーンを構成するのにかかった計算量が大きいという意味である。言い換えれば、計算量を単位とした多数決である。
攻撃者が過去の取引履歴を書き換えても、その履歴が信頼されるためには、そこから派生するチェーンが他のチェーンよりも長くならなければならない。しかし、チェーンを構成するためには大きな計算量が必要となる。善意のマイナーたちは常に最も長いチェーンにブロックを追加し続けているため、攻撃者は、その総計算能力を上回る計算資源を投じ、改竄したチェーンを伸ばしていかなければならない。つまり、単一の攻撃者がネットワーク全体の過半数の計算能力を保持していなければならない。ビットコインに参加するノードの数が十分大きければ、そのような計算資源を確保するのは困難である。ビットコインはこの考え方(プルーフ・オブ・ワーク)に基づいて堅牢性を担保している。
複数のマイナーがそれぞれ個別のブロックを追加し、チェーンが分岐してしまった場合は、ネットワーク上の各マイナーはそのうちどちらかのチェーンを選んでマイニングに取り組む。さらに新しいブロックがどちらかのチェーンに追加された時点で、他方のチェーンは放棄される。
ハッシュ値とは、 必ず任意のデータ →(変換)→ 一定の長さのデータ になる値です。
元となるデータをちょっと変更すると、変換後のハッシュ値は全く違ったデータになります。
この特徴を利用して、ブロックチェーンの文脈では、 ハッシュ値は、取引記録の改ざん対策 として利用されます。
一つ前のブロックのハッシュ値を次のブロックに含めることで、前のブロックが少しでも改ざんされると、次のブロックの中に含まれれるハッシュ値も変わり、そのブロックのハッシュ値も変わります。そのブロックのハッシュ値が変わると、次のブロックのハッシュ値も変わります。
つまり、ブロック内のデータを改ざんすると、その後の全てのブロックのデータを変更されます。これによって、改ざんがすぐにわかります。
実際に改ざんをするためには、他の作業も必要です。詳しくはここでは説明しませんが、マイナーと言われるノードが、Proof of Workといわれる作業を、全部の作業量の51%以上で行う必要があるため、実質不可能とされています。
ビットコインのブロックチェーンのルールとして、Forkができた場合は、最も長いForkを正とするというルールがあるため、攻撃者が2,000番のブロックを採掘したとしても他の採掘者はそれに連なるブロックを採掘しようとはせず、正当な方の分岐の採掘を行おうとします。一方で攻撃者は、自分のみで2,000番のブロックに続くブロックを採掘していこうとするのですが、攻撃者が自分のブロックチェインが正統なほうのチェーンより長く連ねるには、正当な方のチェーンを採掘し続けている残りのネットワーク全部の計算パワーを上回る必要があります。ビットコイン・ネットワークに十分な採掘者が参加していれば、攻撃者単独で残りの採掘者達の計算パワーには勝つことは容易ではありません。(攻撃者が単独で全採掘者の計算パワーの51%を占める必要があります。)そのため、2重支払が出来ない仕組みとなっているのです。
ブロックチェーンを悪用するためには、真面目に正当な取引を行っている方々のCPUを超える必要があるのですね。それを超えるCPUを用意されたらお終いかもしれませんが、それだけのスペックを有する機械を用意する方が大変だ、ということですね。
楽して儲けを独り占めできない以上、ブロックチェーンを悪用される心配はない、と考えて良いでしょう。
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