初心者のためのブロックチェーン基礎理解

ブロックチェーンに関するニュースを見て、「ブロックチェーンって何だろう？」と疑問に思ったことはありませんか？そしてそれについて調べましたか？今回はブロックチェーンの定義や特徴、技術の限界などを開発者以外でも理解できるように解説していきます。初心者向けのブロックチェーンガイドから始めましょう。

ブロックチェーンの定義

ブロックチェーンはその名のとおり、相互にリンクされたブロックのチェーンです。複数のコンピュータに情報を記録し、暗号化することで登録情報を変更できないようにする分散台帳技術です。ブロック内の情報を変更するには、そのブロックだけでなく、接続されている他のすべてのブロック内の情報も変更する必要があるため、データの改ざんは不可能です。このテクノロジーは、まだ正体不明のサトシ・ナカモトによって 2008 年に公開され、分散化を通じてデータの整合性と透明性を提供し、誰でもブロック内に保存されているすべての情報にアクセスできるようにします。

2000年代初頭、世界的な金融危機により、多くの人々が金融システム内の道徳的危機や問題を認識しました。この認識が「ピア・ツー・ピア電子現金システム」の設計を促し、ユーザーが長年使用されてきた中央集権的な機関やシステムを介さずに直接取引できるようにしました。今日、ブロックチェーン技術は金融だけでなく、物流、流通、社会と文化、公共サービス、その他さまざまな分野でも実装および検討されており、第4次産業革命を牽引する主要な技術となることが期待されています。

ブロックチェーンの主な機能

分散化

皮肉なことに、現在の取引システムにおける最大のリスクは銀行です。世界中の多くの金融ネットワークハッキングの事例が示すように、中央銀行のサーバーが侵害されると、データの改ざんが容易になります。しかし、ブロックチェーンは銀行のような中央管理者や権威者を必要としない信頼できる取引システムを提供します。ブロックに保存された取引記録は誰でも閲覧でき、全員が保持し、すべての参加者によって監視および検証されます。誰も何かを独占することはできません。ブロックチェーンは自由で平等な多数の参加者によって自律的に維持・運営され、過半数の同意を必要とします。この分散化がブロックチェーンの最も際立った特徴です。

前述のとおり、ブロックチェーンをハッキングすることは実質的に不可能です。取引の検証は多数決によって完了し、全員と共有されます。例えば、単一の台帳を操作するためには、100人の参加者のうち51人が協力してデータを改ざんする必要があります。51人の参加者を集めることは一見可能に思えるかもしれませんが、ブロックチェーンネットワークはすでに毎日数千億ドルの取引を記録しており、参加者の数も増え続けています。つまり、圧倒的な数の参加者を集めることは事実上不可能です。たとえ51%攻撃が成功したとしても、検証の問題によりネットワークの有効性が失われるでしょう。

透明性と匿名性 

すべてのブロックチェーン参加者は、すべてのブロックの過去と現在のデータを閲覧することができます。「AがBに1,000ドルを送った」という取引はブロックチェーン上で隠すことができません。しかし、AとBの身元は不明のままです。ブロックチェーンは、誰でも取引記録を確認できる透明な構造を提供しますが、P2P（ピア・ツー・ピア）取引は識別されない暗号化された取引アドレスに基づいているため、関係者は匿名のままです。送信および受信のアドレスや金額は表示されますが、それらのアドレスの所有者を特定することはできません。

ブロックチェーンにおけるトランザクション

あなた（A）が残高100ドルの銀行口座を持っていると仮定しましょう。この残高は銀行のデータサーバーに記録された値です。あなたが友人（B）に50ドルを送金するとどうなりますか？あなたの残高は100ドルから50ドルに減少し、受取人の残高は50ドル増加します。これは単純な残高の変化に見えますが、実際にはいくつかの手順が含まれています。

1. 送金を行うには、銀行アプリで認証プロセスを通じてログインする必要があります。

2. 送金額を入力し、取引記録を作成します。

3. 証明書、パスワード、または生体認証などの方法で取引記録を確認します（契約書に署名するようなものです）。

4. 銀行は、取引を完了するのに十分な残高があるかどうかを確認し、その確認をデータサーバーに保存します。

5. 一度保存されると、取引により銀行のシステム内でユーザーの残高が変更されます。

ご覧の通り、銀行はデータサーバーの記録を変更し、その結果を保証する責任があります。しかし、銀行が実際の残高100ドルを誤って0ドルと記録してしまったらどうなるでしょうか？私たちは、銀行が私たちの口座を正しく管理するという信頼のもとに利用しています。

では、仮想通貨はどのようにして中央集権的な機関やシステムを使わずにブロックチェーン技術を基盤として運営されているのでしょうか？最も有名な仮想通貨であるビットコインを例にとってみましょう。同じ状況で、あなたのビットコインアドレス（銀行口座番号に似たもの）に100 BTCがあるとします。あなた（A）がBに50 BTCを送る場合、データの保存はどのように更新されるべきでしょうか？あなたの残高は50 BTC減少し、Bの残高は50 BTC増加するはずです。これを先に説明した銀行の例と比較してみましょう：

1. 「AがBに50 BTCを送る」という取引記録を作成します。

2. 取引に署名した後（Aがビットコインの所有者であることを確認）、取引がブロックチェーンネットワークに送信されます。

3. ネットワークが取引の有効性を確認し、その後取引記録をブロックチェーンに保存します。

4. ビットコインの残高がそれに応じて更新されます。

基本的な手順と原則は同じです。唯一の違いは、銀行のような中央集権的な機関が取引データの保存と承認を担当するか、ビットコインネットワークのような分散型システムがそれを担当するかという点です。ちなみに、ビットコインコミュニティでは、「ピザデー」を祝います。これは、2010年5月22日にビットコインが現実世界で初めて使用された日を記念したものです。この日、アメリカの開発者がオンラインフォーラムを通じて10,000 BTCで2枚のピザを購入することに成功しました。ビットコインの最高価格に基づくと、その2枚のピザの価値は7億ドルを超えていました。そのピザ店のオーナーがまだその10,000 BTCを保有しているかどうかはわかりません。

あなたは銀行がデータを適切に管理し改ざんしないという信頼のもとで銀行のデータストレージを利用しています。これに対して、ビットコインネットワークは特定の権威への信頼に基づいて運営されるのではなく、ブロックチェーンに保存された取引記録が改ざんされにくいという事実に基づいて運営されています。銀行のような信頼できる機関に依存することなく、ブロックチェーン自体が信頼できるストレージシステムとなります。

ブロックに保存された情報を検証し信頼できるのであれば、サトシ・ナカモトが提案した概念は日常生活に応用できるのです。

ブロックチェーンの信頼性

以下の画像は、ブロックチェーンの構造を示しています。

複数の取引が発生すると、それらはブロックと呼ばれる単位にまとめられます。ビットコインの場合、1つのブロックは10分ごとに生成され、イーサリアムの場合は15秒ごとに1つのブロックが生成されます。各ブロックは内部の取引記録を圧縮し、変更がすぐに検出できる情報を含んでいます。図では、取引（TX）3でCがDに1 BTCを送ると仮定します。もし誰かがTX 3の送金額を2 BTCに変更しようとすると、ブロックのハッシュ値が変わり、改ざんが容易に検出されます。さらに、新しい取引が発生すると新しいブロックが作成され、それぞれのブロックは前のブロックにリンク（チェーン）されるため、過去の取引記録の改ざんを防止します。したがって、この構造により取引記録の改ざんが即座に検出されるため、「ブロックチェーンに保存されたデータは改ざんできない」という主張が強化されます。

ブロックチェーンの欠点

ブロックチェーン技術には多くの利点がありますが、いくつかの欠点もあります。

規制の欠如

ブロックチェーン技術に関連する規制がないため、ブロックチェーンに保存されたデータが盗まれた場合の損失を回復することが非常に難しくなります。例えば、誰かが暗号通貨ウォレットにアクセスした場合、盗まれた資金を回復するための銀行や中央機関は存在しません。さらに、取引で誤ったアドレスを入力した場合、取引をキャンセルまたは逆転させる方法はありません（資金が元のアドレスに戻されるのを祈る以外にほとんど可能性はありません）。

過剰な透明性

ブロックチェーン上のほとんどのデータは多数の人々がアクセスできるため、機密情報の保存には不向きです。ハッシュ技術（元のデータを難読化された文字列で表現する）によってデータ所有者を隠すことはできますが、データ自体は公開されたままです。これが、政府の記録や医療データにブロックチェーンを使用することに対して慎重または保守的な意見がある理由です。

取引承認時間

迅速な取引承認時間も重要ですが、ビットコインの場合、技術的には約11分かかります。さらに、ネットワーク内で承認待ちのブロックが多い場合、30分から60分、場合によってはそれ以上かかることもあり、これは大きな欠点です。

もちろん、これらの問題を克服するために様々な技術が継続的に導入され、顕著な成果を上げています。例えば、2024年1月には米国証券取引委員会（SEC）がビットコインの現物取引サービスを承認し、ビットコインは政府によって公式にデジタル資産として認められた初の暗号通貨となりました。その結果、主要な金融サービス会社によってビットコインを基盤とした金融サービスが開始されました。2023年7月時点で、ビットコインの時価総額は約1141億ドルであり、時価総額で世界のトップ10の投資資産の一つとなっています。その価格の変動性により、通貨の主要な属性の一つである安定した価値の尺度として機能する能力には疑問があるものの、ビットコインがデジタル資産として重要な役割を果たしていることに異論はありません。

過剰な透明性と情報へのアクセスに関する問題は、ゼロ知識証明（この技術により、情報の内容を明かすことなく特定の情報を持っていることを証明できます）と呼ばれる技術を適用することで対処されています。より理解しやすい例として、遊園地で特定の身長以上でないと乗れないアトラクションの標識を思い浮かべてください。ゼロ知識証明は、あなたの身長がアトラクションに乗るために必要な身長を超えていることを、正確な身長を明かさずに証明することを意味します。

取引承認速度を向上させるために、さまざまなブロックチェーンネットワークが立ち上げられ、エコシステムが構築されています。例えば、高速処理で知られるソラナネットワークは、1秒間に最大65,000件の取引（TPS）をサポートしています。これは、VISAの1,700 TPSよりもはるかに高い値です。しかし、VISAのTPSは現実世界で使用される取引数を反映しているのに対し、ソラナのTPSはSPAM取引を含まない技術的な能力を示しているため、まだ改善の余地があることを示しています。それにもかかわらず、15 TPSしかサポートしていないがスマートコントラクトを通じてさまざまな機能を追加できるイーサリアムと比較すると、ソラナの進歩は注目に値します。

結論

ブロックチェーンは、従来の集中型構造に見られる問題の解決策を提供し、通貨とデータの所有権に革命をもたらし、多くの潜在的なユースケースを提供します。ブロックチェーンは進化を続けるため、企業や政府の需要に応えて発展する可能性がありますが、広く普及するには時間がかかることが予想されます。たとえば、現在私たちが使用しているインターネット技術は、1950 年代に ARPANET として始まり、1983 年に現在の TCP/IP パケット伝送方式に移行しました。これは、ブロックチェーンが日常生活の主流になるまでに、大幅な技術進歩が必要であることを示しています。

分散型ブロックチェーンの世界では、個人が自分の情報を完全に管理する責任を負います。ユーザーがブロックチェーンの概念とその原則について明確に理解することが重要です。ブロックチェーンエコシステムの主要なプレイヤーであるD’CENTのようなウォレットプロバイダーは、ユーザー教育に注力する必要があります。さらに、ユーザーをハッキング事件や暗号通貨の誤用に伴う損失から保護するために、関連する規制を確立することが必要です。

既存のエコシステムのデジタル化と、このデジタルエコシステム内の資産のデジタル化が止められないトレンドであることは間違いありません。この急速に変化する世界では、一部の人々はそれを一時的な流行と見なすかもしれませんが、他の人々はその変革を認識し、それに備えたり投資したりするかもしれません。小説家のウィリアム・ギブソンは「未来はすでにここにある。ただ、それが均等に分配されていないだけだ」と言いました。私たちは、ますますデジタル化する世界に賢く備えることを願っています。D’CENTは、初心者が基本的なブロックチェーンと暗号通貨の概念を理解しやすいコンテンツを提供することを目指しています。皆様のご支援とご関心をお待ちしております。

次回のセッションでは、ブロックチェーン技術がなぜ世界を変える革新と見なされ、第二のインターネット革命と呼ばれるのかについて、その重要な哲学である分散化について議論しながら説明します。