「みんなで学ぼう」ブロックチェーンの基礎知識をわかりやすく解説

この記事は”約20分”で読めます。

どうも！まえたくです。

今回はブロックチェーンについてわかりやすく解説していきます。

このような疑問にお答えします。

仮想通貨を知っていく中で、よく目にする「ブロックチェーン」という技術。

結論からいうとブロックチェーンとは、箱(ブロック)の中に取引履歴を1本の鎖(チェーン)のように繋げて、正確な取引履歴を維持する技術のことです。

この記事を読めばブロックチェーンの技術をざっくりと学び、身近にいる人に説明できるほどの知識がつきます。

わたしが初心者のころ、「こんな記事がほしかった」と思えるぐらいわかりやすく書いたので、ぜひ最後までご覧ください！

ブロックチェーンの基礎知識

すごく簡単にまとめると、「ブロックチェーン」とは、第三者不要かつ改ざんできない状態で管理する技術です。

今や、世界中でブロックチェーンを活用したビジネスが開発・研究されています。

まさしく今流行りの「ビットコイン」や「NFT」なんかも、ブロックチェーンの技術によって動いているんです！

そんなブロックチェーンの基礎知識を下記に詳しく解説していきます。

資産を仮想通貨として代替可能

ブロックチェーンでは、あらゆる資産を仮想通貨として管理できます。

例えば、土地や家の不動産も、専用の仮想通貨を発行し、ブロックチェーン上で管理できる仕組みも作ることが可能です。

第三者不要

ブロックチェーンでは、特定の管理者は不要な設計となっています。

なぜなら、管理者が存在すると不正や改ざんを行う可能性があるためです。

では、ブロックチェーンの管理は誰もやっていないの？

と疑問が残ると思います。

答えは「No」です。

特定の管理者はいませんが、しっかりと管理はされています。

管理方法は、管理者ではなくネットワークに接続されているコンピューターによって管理されています。

ちなみに、管理しているコンピューターのことを「ノード」と呼びます。

改ざんや不正が極めて困難

「特定の管理者が不要＝不特定多数の管理者が存在している」

ということになります。

ブロックチェーンを管理しているコンピューターは、世界中にあり非常に多く存在しています。

そして、すべてのコンピューターが同じ資産データを保有しており、一つの資産データをコピーや改ざんをしても、その他のコンピューターと照らし合わせて、異なるデータと判断した場合、データを削除する設計となっています。

もっと簡単に言うと、一人が不正なデータを承認しても、周りの人のデータが正しければ不正なデータは削除され、正しいデータのみ記録されていく仕組みというわけです。

また、ブロックチェーンを破壊することも困難な仕組みとなっています。

仮に破壊するなら、世界中のコンピューターを同時に破壊しないといけないため、ほぼ不可能に近いです。

そもそも、そんな面倒なことをする人はいませんよね笑

資産を移動させる仕組み

仮想通貨を移動させるには、秘密鍵と公開鍵を使う「公開鍵暗号」という仕組みを活用しています。

簡単にこの仕組みを解説しますね。

そもそもブロックチェーンには、仮想通貨が保存されていません。

では、何が保存されているのか？

ブロックチェーンに保存されているのは、移動履歴のみです。

移動履歴は「公開鍵」を使用することで、誰でも閲覧が可能です。

また、自分の保有する仮想通貨を移動させるには「秘密鍵」が必要となります。

つまり、秘密鍵で仮想通貨を移動させ、公開鍵で移動履歴を確認するということです。

そして、この仕組みこそが「公開鍵暗号」というわけです。

ブロックチェーンはマイニングによって形成される

マイニングについて、簡単に解説します。

ブロックチェーンの各ブロックは、仮想通貨の移動履歴が記録されていることは、上記でも説明しました。

その移動履歴が正しいのかを検証することで、また新たなブロックが形成されます。

この検証作業こそが「マイニング」です。

そして、マイニングをする人たちを「マイナー」と呼びます。

つまり、仮想通貨を管理している運用はいないですが、世界各国のマイナーによって管理されていることになります。

まさに、非中央集権を実現できていますね！

通信方式はP2P方式

ブロックチェーンが使用する通信方式は、「Peer – to – Peer（PtoP、P2P）」と呼ばれます。

P2P型では、コンピューター同士が直接繋がることで通信しています。

そのため、サーバーやデータベースが存在していません。

特徴として、すべてのコンピューターで管理しているため、故障等で一つ停止になっても、ネットワークには影響ありません。

いわゆる、ゼロダウンタイムが実現できています。

※ゼロダウンタイムとは、サーバー負荷やメンテナンスなどによる、一時的にサービスが利用できなくなる現象

つまり、Twitterで大量ツイートした時、たまにサーバーダウンで利用できなくなりますよね？（バルス祭りとか）

そもそも、ブロックチェーンではサーバーが存在しないので、サーバーダウンによる利用停止がないということです。

ブロックチェーンの種類

ブロックチェーンには、様々な種類があります。

様々な用途で使い分けられているので、一つずつ解説していきます。

パブリックチェーン

「パブリックチェーン」とは、データがすべて公開されている状態で無数のコンピューターによって管理されているタイプのブロックチェーンです。

特定の企業や運営者が存在せず、非中央集権をしており、取引データもすべて公開されているので透明性が高いといえます。

まさに、ブロックチェーンの王道ですね。

代表的な例として、ビットコインやイーサリアムが該当していますよ！

しかし、課題としては、ブロックチェーンのルール変更をしたい場合は、一定以上の合意が必要なため、何ヶ月も時間を要することになります。

プライベートチェーン

「プライベートチェーン」とは、特定の運営者が存在するタイプのブロックチェーンです。

ブロック内の記録されるデータの編集や削除が可能で、非公開状態となっていることが特徴的です。

ですので、パブリックチェーンとは違い、中央集権的な要素があるといえます。

主に、組織内や金融機関などの取引を記録する際に使われることが多いです。

コンソーシアムチェーン

「コンソーシアムチェーン」とは、特定多数の運営者によって管理されているタイプのブロックチェーンです。

まさに、パブリックとプライベートの間に位置するブロックチェーンといえます。

つまり、「パブリックチェーンのようにすべてのデータを公開するのはプライバシーの問題があるが、プライベートチェーンではブロックチェーンの特徴を活かしきれない」という場面でコンソーシアムチェーンが使われます。

記録データはその運営者にだけ公開しているので、プライベートチェーンと何が違うの？と疑問を持つと思います。

コンソーシアムチェーンは特定多数の運営者がいるので、その点がプライベートチェーンと違うといえますね。

ブロックチェーン最大の発明とは

パブリックチェーンでは、特定の管理者は存在しません。

マイニングによって、ブロックチェーンを管理しています。

ですが、ボランティアではマイニング作業はしてくれません。

マイニングしてもらう動機付けが必要ですよね？

そこで、マイニングの報酬に仮想通貨をあげます！という仕組みができました。

下記にさっくりと解説します。

どうして仮想通貨が報酬として機能するの？

どうして仮想通貨が報酬として機能するのか？という疑問ですが、報酬＝受け取って価値があるものでなければいけません。

仮想通貨は、法定通貨に換算できる価値がついているので、報酬として機能します。

さらにこの報酬は、管理者(マイナー)が不正を行わないための対策でもあります。

ブロックチェーンの開発状況も、仮想通貨の価格決定の要因となっています。

マイナーが不正すると、仮想通貨の価格が下落するため「報酬の価格を自ら下げる人はいない」という心理学などを用いて開発されています。

ですので、不正が起こりにくいのです。

ブロックチェーンと分散型データベースの違い

データベースとは、デジタル情報を記録しておくための台帳です。

Webサービスは、一つのデータベースだけで情報を管理していることはほとんどありません。

なぜなら、操作ミスや自然災害などでデータベースが壊れてしまう可能性があるためです。

壊れてしまうと、保存していた情報がなくなってしまい、サービスが利用できなくなるため、分散させています。

仮想通貨の場合、取引情報をブロックチェーンに記録しているため、データベースの一種だといえます。

ブロックチェーンは分岐します

多くのコンピュータが全く同じ計算作業(マイニング)を同時に行います。

そのため、頻繁に誤差が発生します。

この誤差こそが、ブロックチェーンを分岐させる原因となっています。

なぜなら、異なる計算作業を行うことで、異なるブロックが形成されるからです。

しかし、永久に分岐したままではありません。

ブロックチェーンでは「最も長いものを正しいものとする」というルールが存在しています。

つまり、マイナーは分岐したブロックチェーンの中で、正しいと思ったブロックチェーンを探し、新しいブロックを連結させていきます。

また、ブロックチェーンの分岐にも種類があるので解説していきます。

ソフトフォーク

ブロックチェーンの各ブロックの形成ルールを強化するために、ブロックチェーンが一時的に分岐することです。

ハードフォーク

想定されたルールを緩和するためにブロックチェーンが永久に分岐することです。

しかし、ブロックチェーンの特徴でもある、「システムに単一障害が存在しない」「ゼロダウンタイムを実現」「ネットワークが一時遮断になっても問題なく通信できる」を損なう可能性があります。

なので、受け入れないマイナーが多数でてくるので、強制的に実行されることが多いです。

また、仮想通貨自体の分裂も発生します。

例えば、「ビットコイン」のブロックチェーンが過去にハードフォークを強制実行されました。

当然、同意しないマイナーが多くいたため、結果として新しい仮想通貨「ビットコインキャッシュ」が誕生しました。

ブロックチェーンの課題

ブロックチェーンにも採用されているP2P方式も、様々な課題があります。

下記に解説していきます。

リアルタイムでは情報が一致しない

P2P通信方式によって構築されているため、すべてのコンピューターに同一データが伝わるためには少し時間がかかります。

即時処理には向いていない

コンピューターの数が増えると、同一のデータを保持しないといけないため、処理に時間がかかります。

そのため、即時処理が必要な決済場面では向いていません。

二度と情報を削除できない

ゼロダウンタイムとは、言い換えれば「稼働を止められない」ことになります。

間違って個人情報を記録してしまうと、二度と削除ができなくなってしまいます。

まとめ

今回は、ビットコインなどでも利用されている「ブロックチェーン」について解説しました。

ざっくりまとめると、

これで身近な人に説明できる知識が付いたかと思います。

忘れないうちに、家族にでも記事の内容をアウトプットしてみましょう！

より理解が深まるはずです。