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ブロックチェーンとは? 仕組みや技術を初心者向けに解説

仮想通貨を成り立たせている「ブロックチェーン」というシステムをご存知でしょうか?聞いたことはあっても、仕組みがわからない方は多くいらっしゃるでしょう。今回は「ブロックチェーンシステム」の仕組み、今後の可能性についてより詳しく開設しています。

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ブロックチェーンとは

ビットコインネットワーク

仮想通貨は「ブロックチェーン」という根幹技術によって支えられているといっても過言ではありません。

ビットコインをはじめとするほとんどの仮想通貨はブロックチェーンを利用しています。


ブロックチェーンとは、簡単に言うと「ブロックのチェーン」のことです。

つまり、ブロックチェーン以前に「ブロック」といわれるものが存在し、そこには取引履歴をはじめとしたさまざまな情報が保存されています。

そして、そのブロックは過去のものから現在、未来のものへと綿々とつながっています。

このつながりのことを「鎖」すなわち「チェーン」と表現しているわけです。


この記事では、仮想通貨やブロックチェーンについて詳しく知らないという方を対象に、ブロックチェーンに関する基礎的な知識を具体的にご説明します。

ブロックチェーンの仕組み

グッドアイディア

ブロックチェーン技術は、仮想通貨の信用性を確保するのに非常に重要な技術だといわれています。

仮想通貨初心者の方には「仮想通貨は、国家や中央銀行の後ろ盾がないのに、なぜ価値があるのか」ということについて疑問に思われる方もいらっしゃるでしょう。


確かに仮想通貨になぜ価値があるのか、というのは難しい問題です。

しかし、それに対する答えの一つとしてブロックチェーン技術があるのは間違いないでしょう。


そしてブロックチェーン技術は現在仮想通貨以外の分野でも利用されたり、仮想通貨自体に「通貨としての機能」以外の様々な機能を搭載するなどの状況が見られます。

この点についても基本的な部分は後述しますが、まずは仮想通貨分野におけるブロックチェーンということで、その主な特徴について具体的にご説明します。

P2P(ピアツーピア)方式

P2P(ピアツーピア)方式とは、簡単に言えば「分散型ネットワーク」です。

通常のウェブサイトの閲覧では「サーバー」という特定のものが存在し、これがダメージを受けてしまうとウェブサイトが閲覧できなくなったり、不具合が生じてしまいます。

しかし、ブロックチェーンの場合には仮想通貨の情報が世界中のパソコン(マイニングを行うパソコンのこと:後述)に保存されていますから、仮にそのうちの数台がハッキング被害にあったり、改ざんされたとしてもビットコイン自体はダメージを受けません。

P2Pというと「ウィニー」などのように、あまりよくない印象を持っている方もいらっしゃるかもしれませんが、少なくとも仮想通貨分野においては画期的なシステムだということができます。

ブロックをハッシュ関数で暗号化

ハッシュ技術も分散型ネットワークであるブロックチェーンの信用性を確保するために重要なものです。

ハッシュといえば、あるデータを入力するとそのデータを計算してある値を出力するというもので、入力する値が少しでも異なると出力されるハッシュ値は全く異なる値になるというのが特徴です。

また、ハッシュ値から元のデータを計算することは基本的に不可能とされているため暗号技術分野において活用されています。


ブロックチェーンにおいては、その改ざんやハッキングを検出するためにいたるところでハッシュ技術が使われています。

なお、ハッシュ値を計算するためには「ハッシュ関数」というものを使用します。

ビットコインの場合にはSHA-256やRIPEMD-160といったものが使用されていますが、ほかの仮想通貨ではその他の関数が使用されていることもあります。

非中央集権型システム

ビットコインをはじめとするブロックチェーンを使用する仮想通貨は「非中央集権型システム」と呼ばれることがあります。

非中央集権型システムのメリットは、仮想通貨の価値を利用する皆で担保することで中央機関の制限を逃れ、より民主的な通貨システムを構築できることにあります。

実際、仮想通貨をトレードする人々や開発者たちは「非中央集権型システム」にこだわりを持っていることも多く、それが原因で仮想通貨コミュニティが分裂することもあるくらいです。

ただし、非中央集権型システムといっても万能というわけではありません。

とりわけマイニングの仕組み(後述)によっては、過半数が特定の誰かに握られるという可能性もあり、そうなるとその人によって仮想通貨の履歴が自由に書き換えられてしまうというリスクもあります。

中央集権型システムと非中央集権型システムの違い

ビットコインとスマホ

ブロックチェーンを採用する仮想通貨はすべて「非中央集権型システム」を採用しているということができます。

しかし、リップル(時価総額第3位:2018年3月28日執筆時点)などの一部の仮想通貨は、特定の機関(リップルの場合にはリップル社)が仮想通貨の価値を担保し、また通貨の需給を調整しています。

こういった特定の中央機関が存在するシステムのことを「中央集権型システム」と呼びます。


※ただし、注意が必要なのは一見すると非中央集権型システムのように見えても、実質的には中央集権型システムに近い運用がされている仮想通貨もあるということです。


非中央集権型である仮想通貨のメリットは、特定の権力者の思惑によって通貨のあり方が変容することがなく、人々で協力して通貨を運用していけることにあります。

実際、法定通貨を含め中央集権的な仮想通貨では、特定の権力者を利するようにシステムが構築されているといわれることもあります。


ただし、中央集権型システムの場合にはその通貨を代表する機関が存在するわけですから、**信用を得やすいというメリットがあります。

今後、真に非中央集権型システムといえる仮想通貨が生態圏を広げていけるかがポイントです。

マイニングとは

ビットコインと世界地図

「マイニング」という用語は、次の2つの文脈で使われることが多いです。

1つは「仮想通貨を得るために行うこと」というを説明する場面で「マイニングをすれば無料で仮想通貨がもらえる」という風に言われます。

まず、この点についてですが実際に世界ではビットコインをはじめ仮想通貨のマイニング業者まで立ち上がっており、高性能な専用機材を何台も動かして世界規模でマイニングが行われています。

※それだけに、個人のレベルでビットコインのマイニングをしてビットコインを得ることは極めて難しくなっています。

※また、マイニングを行う場合にはパソコンや専用機材を動かす必要があり(Pow:プルーフオブワークの場合)、電気代もかかります。


もう1つは、仮想通貨を維持するために「マイニングを行う」という文脈もあります。

こちらがむしろ仮想通貨技術にとっては本筋に当たります。

仮想通貨の取引履歴は、ブロックチェーン上に保存されていきますが、その取引履歴を承認し新たにブロックを生成する作業が「マイニング」です。

ビットコインなどの多くの仮想通貨が採用しているPow(プルーフオブワーク)というシステムでは、複雑な計算を最も早く解いた人に新規ブロックと、新規発行の仮想通貨を与えることとしています。

ビットコインマイニングに関する記事

安全な暗号とは

暗号

仮想通貨はその取引の安全性に関しても、すべてが各自の自己責任となります。

つまり、不正送金を防ぐために暗号技術が必要になるというわけです。

※前述の「ハッシュ関数」はブロックチェーンそのものの改ざんを防ぐ暗号であり、この項目でご説明するのは各人の資産を保護するための暗号です。


ただし、暗号といっても「誰にも絶対に知られない」というのでは、仮想通貨を送受信できませんから「秘密鍵」と「公開鍵」の2種類を使い分けることになります。

秘密鍵とは

秘密鍵は、仮想通貨の安全性確保のために絶対に必要な暗号のことです。

簡単に言うと「仮想通貨のパスワード」であり、これを相手に知られたり教えることはその仮想通貨へのアクセス権を与えるに等しいこととなります。

そのため、秘密鍵は絶対に誰にも知られてはならず、また紛失もしてはいけません。

※秘密鍵を紛失すると、その仮想通貨にアクセスできなくなり、結果的にかなりの大金を失った例も多いです。


なお、秘密鍵は通常1つ(シングルシグ)ですが、あえてこれを複数(マルチシグ)にすることで、セキュリティをより強化しようとするものもあります。


実際、取引所の安全性を測る際にはこの「秘密鍵」をいかに管理しているのか、ということに注目することが重要です。

公開鍵とは

公開鍵とはその名の通り「皆に公開されている暗号」のことです。

簡単に言うと、秘密鍵がパスワードならば公開鍵はログインIDやメールアドレスに相当するものです。


つまり、仮想通貨を送受信する場合には「どこに送金するのか」という送金先の情報が必要になりますが、公開鍵はこの送金先アドレスのもととなるもののことです。

※厳密には送金先QRコードとは異なるのですが、この点については割愛します。


したがって、公開鍵はほかの人に教えても問題ありません。


一見すると公開鍵は銀行口座番号と同じもののようにも思えますが、仮想通貨の公開鍵は個人情報との紐付けがないため、公開鍵から個人を特定することは困難です。

このように、仮想通貨の公開鍵は匿名の取引を促進して安全な取引を行うために不可欠であるともいえます。

ブロックチェーンのメリット・デメリット

てんびん座

ビットコインをはじめとするブロックチェーンを利用する仮想通貨は、通貨の在り方をさらに進歩させようとしています。

そのために知っておくと理解に役立つのは「仮想通貨の3つの世代」です。


すなわち第1世代は、通貨のデジタル化に成功した「ビットコイン」です。

そして第2世代では、金融分野において通貨以外の機能を実現した「イーサリアム」などの仮想通貨です。

そして第3世代では、さらに金融以外の様々な分野でブロックチェーンを活用する仮想通貨が登場しています。

メリット

ブロックチェーンの最大のメリットは「匿名取引の実現」にあるといってもよいでしょう。

上述の通り、公開鍵は個人情報と関係がないため個人の特定が難しく、より束縛や監視なくお金を使える「自由」を実現することができます。


また、第2世代以降の仮想通貨では、ブロックチェーン上に取引履歴以外の情報を保存することも可能になっています。

例えば「イーサリアム(時価総額第2位:2018年3月28日時点)」には「スマートコントラクト」という技術が採用されており、ブロックチェーン上に契約内容を保存し、自動的に契約内容を実行できるようになっています。


さらに、第3世代の仮想通貨ではブロックチェーンの技術を金融以外の分野に拡大し、食品の管理や農業分野(後述)などでもデータの管理に活用できるようになっています。

デメリット

ただし、メリットの裏返しであるデメリットも存在します。

例えば「匿名取引」に関してですが、ビットコインをはじめとする仮想通貨はしばしば違法取引(ダークウェブ)で使用されることもあります。

特にゼロ知識証明というシステムを導入しているZcash(ジーキャッシュ)は実際にダークウェブでの決済に使用されました。

通常の銀行送金であれば、紐づけされた個人情報をもとに犯人を特定できる可能性がありますが、ブロックチェーンの場合には公開鍵から個人を特定することは非常に難しく、結果的に犯罪者を利する結果となってしまいます。


またブロックチェーンを支える「マイニング」に費やされる消費電力も世界的な問題となっています。

現在ビットコインのマイニングには、大規模な機材が何台も使われているため、マイニングのし過ぎで電力不足になるなどの問題が発生しています。


これら以外にも、利用者数増大による送金の遅れなどの送金性能にまつわる問題(スケーラビリティ問題)もあります。

ブロックチェーンの活用分野

契約場面

ブロックチェーンは非中央集権型システムの分散型ネットワークであるため、その特徴はこれまで主として仮想通貨分野で用いられてきました。

しかし「1か所にすべてのデータを保管する必要がない」「データを改ざんすることが極めて難しい」などのメリットは、仮想通貨以外の分野でも活用することが十分に可能です。


以下、ブロックチェーン技術が仮想通貨分野以外でも活用されている実例をご紹介します。

不動産取引

不動産の購入に仮想通貨(≒ビットコイン)が用いられるというニュースもありますが、不動産に関するデータ管理もブロックチェーン上で行おうという動きがあります。


不動産は、これまでの売買履歴や改築・修繕履歴などがその価値を決めるために非常に重要な要因となります。

ブロックチェーン技術を活用することで、これらの不動産の履歴情報を簡単に一覧できるようにし、調査から売買契約に至るまでの流れを大幅に簡略化することが期待されています。

食品管理

食品もまた不動産取引と同様に「どこからきてどこに行くのか」という履歴情報の管理が重要になります。

これまで食品に関しては、産地偽装やデータの改ざんなど、消費者の信用を揺るがす様々な問題が起こってきました。


食品管理分野にブロックチェーン技術を応用することで、不動産取引と同様に情報管理がしやすくなり、かつ透明性も確保できるため「食の安全」に大いに貢献することが期待されています。

農業支援

農業もまたブロックチェーン技術による情報管理の活用が期待できる分野です。

上述の「食の安全」のほか、過剰な農業による環境破壊を防ぐために農業活動に対する認証をデジタル化し、それをブロックチェーン上に保存することで、環境保護のための監視コストを削減することができます。


それ以外にも、農業活動に関してはこれまで手作業で管理してきたデータが多いため、これらを一括して管理できるようにすることで、農業融資などもより円滑に行えるようになるでしょう。

国家戦略

ブロックチェーン技術は、国家システムの在り方にも影響を及ぼすでしょう。

例えば税金のシステムや、不動産などの登記、医療記録の管理にもブロックチェーンを活用することでデータの透明性を高め、また管理コストも削減することで国家にとっても利益になることが期待できます。


さらに、国家戦略において非常に重要である「軍事分野」においても「ブロックチェーン上のデータの信頼性」は注目されており、軍事利用も真剣に研究されています。

ブロックチェーンまとめ

手とビットコイン

いかがだったでしょうか。

仮想通貨の技術において、最も重要といえるブロックチェーン技術ですが、この知識は開発者のみならず、仮想通貨の売買を行ったり、仮想通貨を実際の取引で使用したいという方にとっても非常に有用です。


というのは、現在の仮想通貨界隈ではブロックチェーンのデメリットを克服するために、さまざまな技術が開発されているからです。

そのニュースの内容によっては、仮想通貨に対する信頼性が高まり、結果として価格変動に影響を与えることもあります。


また、自分が利用しようとしている仮想通貨や取引所が信頼に値するものかどうかを把握することも非常に重要です。

とりわけこの記事でご紹介した「暗号技術(秘密鍵の管理)」に関しては、必ず押さえておくべき知識とも言え、この知識をもとにウォレットや取引所、また投資先の仮想通貨を検討してください。

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