ブロックチェーンとは何か、その仕組みは？

ブロックチェーン技術とは、分散型台帳技術（DLT）の一種で、暗号通貨の基幹となる技術です。簡単に言うと、ブロックチェーン技術は、データのブロックを時系列に保存し、すべてのブロックがタイムスタンプを打ちながら最後のブロックのハッシュを含む前のブロックにリンクしているデータベースです。また、ブロックチェーンネットワークは、コンピュータのノード間で運用・共有されるため、分散型ネットワークと考えられています。

ブロックチェーンネットワークのデータは時系列に分散して保存されるため、データの改ざんが非常に困難であり、理論的には不変であるとされています。

なぜブロックチェーン技術なのか？

ブロックチェーンは、1991年にStuart HaberとW. Scott Stornettaがタイムスタンプ付きデータベースの可能性と利用法を研究したことから始まりました。しかし、2009年にサトシ・ナカモトという無名の人物がビットコインを発明するまで、このような技術の普及と実用化をようやく目にすることができるようになりました。

ブロックチェーン技術や暗号資産には、その後も多くの創造的な利用方法があり、さらに発展しています。人々がブロックチェーン技術について話すのをやめられない理由を理解するには、ビットコインとその仕組みについて理解する必要があります。

ビットコインはデジタルな通貨であり、暗号化技術で保護されたブロックチェーン技術上のピアツーピア電子キャッシュシステムです。ビットコイン以前の暗号資産は、二重支出や中央集権といった問題が避けられず、多くの人が発明に失敗していました。

暗号資産は、お金を出して使う物理的なお金とは異なり、取引記録の集合体です。したがって、この台帳を管理する人は、すべての取引記録の項目を変更できるため、技術的にはすべてのお金を所有することになります。簡単に言えば、「信頼」が暗号資産が従来のお金に完全に取って代わることを阻んでいるのです。しかし、ブロックチェーン技術は、この「信用」の問題を完全に解決することができる。

ブロックチェーンはどのように機能するのか？

さて、ブロックチェーンが分散型台帳技術に基づいていることはわかりましたが、どのように分散しているのでしょうか？バックアップデータベースとどう違うのでしょうか？

データベースミラーとも呼ばれるバックアップデータベースを持つことと、ブロックチェーンネットワークの決定的な違いの1つは、後者のノードが通常異なる場所や別々の事業者の手に渡って広がっていることです。

ネットワーク内のすべてのノードがブロックチェーンの全系統を管理し、定足数を通じてコンセンサス決定に達する必要があります。つまり、単一の権威・主体がネットワークとその中の記録を完全にコントロールすることはできない。したがって、一般的なデータベースの場合、ミラーサーバーが何台あろうと、悪意ある行為者がキーを1回押すだけですべてを消去することができるのです。しかし、悪質な行為者がブロックチェーンネットワーク内の記録を改ざんするためには、ブロックチェーンネットワークノードの50％以上をコントロールする必要があるのです。そうなると、以後疑問が湧いてくるのですが、もし悪質な行為者がネットワークに既存のものよりも多くのノードを生成して、それを覆すことができたらどうでしょう？記録を改ざんして、その偽りに作られたノードとコンセンサスを取るのではないだろうか？そこで登場するのが、コンセンサスメカニズムです。

暗号化による合意形成メカニズム

誰もがほとんど匿名で参加できるパブリックでパーミッションレスのブロックチェーンの場合、悪意のある改ざんを防ぐために合意形成メカニズムが極めて重要です。さもなければ、悪質な業者がブロックのほとんどに新しいハッシュを付けて再フォージし、それを有効にしてネットワークに受け入れることができるだろう。

ビットコインを例にとると、ビットコインネットワークはコンセンサスメカニズムとしてProof-of-Workを使用しています。Proof-of-Workとは、証明者が一定の計算量を費やしたことを証明するための暗号の一種です。ビットコインの場合、証明者はネットワークの維持者であり、マイナーとも呼ばれる。マイナーは、ブロックを採掘してブロックチェーンに追加するために、計算計算によって競争する必要があります。数学的パズルを解決した勝者だけがその権利を持ちます。さらに、勝者には、そのサービスの対価として1コイン（ビットコイン）が支払われます。

すべてのノードが計算能力を提供して競争するため、悪質な行為者がデータを改ざんするにはネットワークの50％を制圧する必要がありますが、大規模なブロックチェーンネットワークでは不可能な場合が多いのです。

ブロックチェーン技術の不滅性の鍵は、悪意のある試みから守られることではなく、悪意ある行為者の意欲を失わせることです。プルーフ・オブ・ワークとネットワーク内のノード間のコンセンサスの必要性の組み合わせにより、ブロックチェーンネットワークを覆すために費やされた労力は、最終的に試み自体の目的を打ち消すことになるのです。

プルーフ・オブ・ワークは紙の上では良いように聞こえますが、このレベルのセキュリティには重大な欠点があります。ご存知のように、プルーフ・オブ・ワークはネットワーク・ノードに計算能力を競わせる必要があります。当然ながら、ネットワーク内のノードが多ければ多いほど、分散化が進みます。しかし、計算上の競争が激しくなれば、エネルギー消費量も大きくなる。そのため、コミュニティは常に、その過程で大量のエネルギーを消費することなく、同レベルのセキュリティを実現できる代替手段を探してきた。Proof-of-Workの最良の対抗馬はProof-of-Stakeでした。

Cardano、Algorand、そしてもうすぐ登場するEthereum 2.0など、有名なブロックチェーンのいくつかはProof-of-Stakeモデルに基づいている。Proof-of-StakeはProof-of-Workに代わるものとして成長しているかもしれませんが、この技術が常に進化している以上、決して完璧なものではありません。

ブロックチェーンはビットコイン以上の存在

ブロックチェーンは当初、金銭取引の記録保存（ビットコイン）として機能したが、あらゆるデータ記録を不変に保存することも可能です。現在、多くの企業がブロックチェーンの様々な実装に注目しています。例えば、IBMは食品の物流を追跡・記録するために、食品トラストブロックチェーンを構築しました。ブロックチェーンは、ユーザーがその製品を消費する際に何らかの危険な事象が発生した場合、製品の旅を瞬時に追跡できるようにすることができます。ブロックチェーン上のすべてのものは不変かつ透明であり、どの当事者からも信頼できる記録となります。このようなアプリケーションは、投票システム、サプライチェーン、ヘルスケアなど、さまざまな業界で野火のように広がっています。

スマートコントラクト

スマートコントラクトとは、あらかじめ決められた条件を満たした場合に自動的に実行されるプログラムのことです。この機能により、ブロックチェーンは台帳を超えた存在となり、ブロックチェーン・ネットワークは仲介者なしに一連の動作を行うことができるようになりました。

仲介者を必要としないことが、ブロックチェーンにおけるスマートコントラクトの特徴です。例えば、スマートコントラクトは資金調達の仲介役となることができます。AさんがBさんにお金を振り込むのは、製品が納品されたときだけです。通常、Aさんの資金をBさんの側が履行するまで預かるには、第三者が必要です。スマートコントラクトの助けを借りれば、ブロックチェーン・ネットワークは、BさんがAさんに製品を振り込んだことを確認すれば、Aさんや第三者の確認なしに自動的に資金を振り込むことができるのです。

世の中には何千もの生きたブロックチェーンがあり、すべての機能、使い方、違いを網羅することは不可能です。そのため、このガイドはあくまでブロックチェーンの世界への初心者向けガイドとして提供しています。私たちは、ブロックチェーン技術が、私たちが未来と認識するものの基礎となることだけは確かです。