用語 | 説明 |
---|---|
ブロックチェーン | 取引データをブロック単位にまとめ、時系列に鎖のようにつなげることで改ざん防止を行う技術 |
暗号通貨 | ブロックチェーン技術を用いて開発された電子データで、通貨としての役割を果たす |
マイニング | ブロックチェーン上の取引を承認し、報酬として暗号資産を得る作業 |
トランザクション | ブロックチェーン上で発生する取引の記録 |
スマートコントラクト | ブロックチェーン上で実行される自動化された契約 |
分散型台帳 | 複数のコンピュータに取引データを分散して保存・管理する仕組み |
ハッシュ値 | データから算出される一意な値で、データの改ざんを検出するのに役立つ |
ナンス | ハッシュ値を算出する際に用いられるランダムな値 |
コンセンサスアルゴリズム | ブロックチェーン上の取引を承認するための合意形成のルール |
PoW | マイニングによって承認を行うコンセンサスアルゴリズム |
PoS | 保有する暗号資産の量に応じて承認を行うコンセンサスアルゴリズム |
パブリック型ブロックチェーン | 誰でも参加できるブロックチェーン |
コンソーシアム型ブロックチェーン | 特定の組織のみが参加できるブロックチェーン |
プライベート型ブロックチェーン | 特定の組織内だけで利用されるブロックチェーン |
NFT | ブロックチェーン上で発行されるデジタル資産 |
DeFi | ブロックチェーン技術を用いた分散型金融サービス |
DAO | ブロックチェーン技術を用いた分散型組織 |
GameFi | ブロックチェーン技術を用いたゲーム |
トレーサビリティ | 商品の流通経路を追跡できる仕組み |
スケーラビリティ | システムの処理能力を拡張できるかどうか |
ライトニングネットワーク | ブロックチェーンの外部で取引を処理する技術 |
スマートコントラクト | ブロックチェーン上で実行される自動化された契約 |
トークンエコノミー | 仮想通貨やトークンを用いた経済活動 |
DX | デジタルトランスフォーメーション |
メタバース | 仮想空間 |
Web3.0 | 分散型インターネット |
ガバナンストークン | コミュニティ参加者が意思決定に関わるためのトークン |
1. ブロックチェーンの仕組みとは
ブロックチェーンとは何か?
ブロックチェーンとは、取引データを「ブロック」と呼ばれる形式にまとめ、それを時系列に鎖(チェーン)が連なるように保存する技術です。データ改ざんを予防するため、ブロックには直前のブロックをもとに導かれた「ハッシュ値」が書き込まれています。仮にデータ改ざんが行われても、ハッシュ値との整合性がとれないためすぐに発見可能です。
ブロックチェーンは、取引データを複数のシステムが分散して保存・管理することから「分散台帳技術」とも言われます。単一の管理システムによって運用される仕組みではないため、一部システムが停止してもブロックチェーン自体は継続して稼働します。
ブロックには取引データの他、1つ前のブロックに記録されたデータをもとに算出された「ハッシュ値」が記録されます。ハッシュ値とは「ハッシュ関数」という専用の計算式によって導かれる乱数(文字列)です。一口にハッシュ関数といっても複数の種類がありますが、代表的な「SHA-256」の場合、計算によって導かれるハッシュ値は64文字の乱数となります。
仮に攻撃者がブロックのデータを改ざんした場合、それ以降のブロックに記録されたハッシュ値の整合性がとれなくなるのです。そのためブロックチェーンでは、取引データの改ざんが困難になります。
要素 | 説明 |
---|---|
ブロック | 取引データ、ハッシュ値、ナンス値などを含む |
チェーン | ブロックを時系列につないだもの |
ハッシュ値 | ブロックのデータをハッシュ関数で変換した値 |
ナンス値 | ハッシュ値を調整するために用いられるランダムな値 |
ブロックチェーンの分散管理
その上でブロックチェーンのデータは単一のシステムが保持するのではなく、複数のシステム(端末)が共有する点も大きな特徴です。ブロックチェーンでは、以下のように複数のシステム(端末)が取引データ共有して管理し適宜同期が行われます。これが、ブロックチェーンが採用している分散台帳技術です。
ブロックチェーンの「仕組み」について理解するためには、「マイニング」についても知っておきたいところです。
ブロックチェーンにおいて新しいブロックに記録するハッシュ値を算出するためには、以下3つのデータが必要となります。
「ナンス」とは「Number used once」の略語で、ハッシュ値を算出するのに使う値です。ブロックチェーンにおいては、新たにブロックを生成する際、その直前のブロックまでに記録されているハッシュ値に、新たにブロックに含めるトランザクションデータ、そして、この「ナンス」を加え、新たなハッシュ値を生成します。「ナンス」を変えるたびにハッシュ値は変るため、この「ナンス」を何度も変えながら、あらかじめ決められた条件(先頭に0が一定個数並ぶなど)に合うまでひたすら単純計算を繰り返し、条件を満たす「ナンス」を探し当てる作業がマイニングです。
種類 | 説明 |
---|---|
パブリック型 | 誰でも参加できる |
コンソーシアム型 | 特定の組織のみが参加できる |
プライベート型 | 特定の組織内だけで利用される |
マイニングとは?
一般的に「ナンス」を探し当てるためには、膨大な量の計算を行わないといけません。そのためにはサーバーの高い処理能力や時間、さらにはサーバーが消費する大量の電力も必要となります。その代わり一番早くマイニングに成功したマイナー(マイニングを行う組織・個人)には、マイニング報酬(一般的には仮想通貨)が支払われるのです。
主要な仮想通貨を運用するブロックチェーンでは、この報酬を目的に世界中の組織・個人がマイナーとして活動しています。
ブロックチェーンはその特徴・メリットから、仮想通貨をはじめさまざまなシーンで活用が始まっています。(活用事例については後述)ブロックチェーンが注目される理由について知るために、ここではブロックチェーンの特徴・メリットを1つずつみていきましょう。
前述した通りブロックチェーンのデータを改ざんすると、ハッシュ値との整合性がとれなくなります。改ざんを成立させるためには後続するブロックのハッシュ値も全て書き換える必要がありますが、それは極めて困難(ほぼ不可能)です。
種類 | 説明 |
---|---|
PoW | マイニングによって承認を行う |
PoS | 保有する暗号資産の量に応じて承認を行う |
まとめ
ブロックチェーンは、取引データをブロックという形式で記録し、鎖(ブロック)のように並べ時系列に保存する技術です。ブロックチェーンは改ざんが困難な仕組みが採用されており、記録されたデータの非改ざん性を担保することができます。
また中央集権型のシステムを設けない「分散台帳技術」という仕組みから、耐性が高くダウンしにくいのも大きなメリットです。
このようなメリットが注目され、ブロックチェーンは仮想通貨を発行する仕組みとしてだけでなく、さまざまなシーンで活用が広がっています。
ブロックチェーンは、データの改ざんが難しいため、安全にデータを共有したり、保管しておくことが可能です。そのため、製造コストの削減やトレーサビリティの管理、IOTでの活用、真贋証明などへの活用が活発になっています。
2. 暗号通貨とは何か
暗号通貨とは?
暗号資産(仮想通貨)の話題が増えるにつれて、取引をしてみようと考える人も増えています。しかし、暗号資産には興味があっても、安全性が不安だと感じている人もいるかもしれません。たしかに暗号資産にはリスクもありますが、仕組み自体の安全性は高いと言われています。
安全性に関する不安は、暗号資産の仕組みを理解することで解消できることもあります。どんな仕組みなのかを理解できれば、安全性とリスクを把握したうえで取引することも可能です。
そこで、暗号資産の特徴や仕組みについて、初心者向けにもわかりやすく簡単にご紹介します。
暗号資産の仕組みを理解するにあたっては、まずは暗号資産の概要を把握することが大切です。
特徴 | 説明 |
---|---|
換金可能 | 法定通貨に交換できる |
中央管理者不在 | プログラムによって管理される |
ブロックチェーン技術 | 取引データの改ざん防止 |
発行量上限 | 発行量が事前に決められている場合がある |
暗号資産の概要
暗号資産とは、インターネット上で使える通貨で、暗号通貨・暗号資産とも呼ばれることもあります。円やドルなどの法定通貨とは異なり、紙幣や硬貨は発行されていない通貨です。
日本では、いち早く暗号資産の法的位置が明確にされました。暗号資産は、資金決済法により支払手段と位置付けられています。法定通貨とは異なりますが、商品やサービスを購入したときの対価として支払うことが可能です。
また、法定通貨で暗号資産を購入できることはもちろん、電子マネーとは異なり、暗号資産を法定通貨に戻せることも暗号資産の要件のひとつとして定められています。
最初に登場した暗号資産は、ビットコイン(BTC)です。ビットコイン(BTC)の考案者は「サトシナカモト」とされています。
暗号資産の特徴
ビットコイン(BTC)に代表される暗号資産は、今では世界中に1000種類以上存在すると言われています。そんな暗号資産には、例えば以下のような特徴があります。
1つ目は、換金可能であることです。
電子マネーも暗号資産と同様に形のない支払手段です。しかし、電子マネーは日本円などの法定通貨に戻すことができない仕組みになっています。
一方、暗号資産は、そのときの時価で売買を行うことが可能です。
まとめ
暗号資産は、インターネット上で利用できるデジタル通貨です。従来の通貨とは異なり、中央管理者が存在しない場合があり、ブロックチェーン技術によって取引の改ざんを防止する仕組みが採用されています。
暗号資産は、換金可能で、法定通貨に戻すこともできます。また、通貨発行量の上限が定められている場合もあります。
暗号資産は、資産運用や送金、海外での支払い手段として利用できます。
暗号資産取引を行う際は、価格変動や詐欺通貨、ハッキングのリスクなど、デメリットも理解しておく必要があります。
3. マイニングとは何か
マイニングとは?
ブロックチェーンのマイニングとは、ブロックチェーン上の取引の承認と報酬の支払いを行うことをいいます。マイニングの仕組みがあることで、ブロックチェーンが非中央集権的に稼働できています。
ブロックチェーンは、非中央集権的な暗号資産の仕組みや契約の実行などを可能にするシステムです。ブロックチェーンを利用することで、中央管理者が存在しなくても、安全にビットコインの取引やスマートコントラクトによる契約の実行が可能になります。
例えば、法定通貨の送金や決済では、国や銀行が管理する仕組みの中でやりとりが行われます。そのため、高い手数料を支払う必要があったり、処理に時間がかかったりします。
また、企業間で契約を実行するには、契約書を交わしたり、第三者が信頼を担保したりする必要があります。
手順 | 説明 |
---|---|
ハッシュ値の計算 | ナンス値を変化させながらハッシュ値を計算 |
ブロックの生成 | 特定の条件を満たすハッシュ値を見つけるとブロックが生成される |
ブロックの承認 | 生成されたブロックがネットワーク全体で承認される |
報酬の獲得 | ブロックを生成したマイナーに報酬が支払われる |
マイニングの仕組み
しかし、ブロックチェーンを利用すれば、中央集権的な管理者が不在でも、信頼を必要とせずに取引が可能です。
なぜなら、マイニングによって自律分散的に稼働する仕組みになっているからです。ブロックチェーン上の取引を承認する作業は、複雑な計算を何度もくり返す必要があります。しかし、その計算に成功すると見返りとして暗号資産が支払われます。
成功する確率は低いけれど、成功したときの見返りが大きいという、まるで金を掘り当てるような行為であるため『マイニング(採掘)』と呼ばれます。
ブロックチェーン上のデータの改ざんは極めて困難です。ブロックチェーン上のデータを改ざんして利益を得ようとするくらいなら、マイニングで報酬を得る方がメリットが大きいため、不正を働く理由を打ち消しています。そのため、中央管理者や第三者の信頼が無くても透明性の高い取引を成立させることができるのです。
種類 | 説明 |
---|---|
ソロマイニング | 単独でマイニングを行う |
プールマイニング | 複数のマイナーで協力してマイニングを行う |
クラウドマイニング | マイニング企業に出資して報酬を得る |
マイニングの種類
マイニングには主に3つの種類があります。マイニングの難易度や競争が高まっているため、マイニングの種類が増えている状況です。
それぞれを解説します。
ソロマイニングとは、単独でマイニングに参加する方法です。
以前は家庭用のパソコンでもブロックチェーンのマイニングに参加し、報酬を獲得することができました。マイナーの競争が少なかったため、マイニングの難易度が高くなかったからです。
種類 | 説明 |
---|---|
PoW | 計算能力によって承認を行う |
PoS | 保有する暗号資産の量に応じて承認を行う |
まとめ
マイニングとは、ブロックチェーン上の取引を承認し、報酬を得るための作業です。
マイニングには、PoW(Proof of Work)やPoS(Proof of Stake)など、様々なコンセンサスアルゴリズムが存在します。
マイニングには、ソロマイニング、プールマイニング、クラウドマイニングなど、いくつかの種類があります。
マイニングは、ブロックチェーンのセキュリティと安定性を維持するために重要な役割を果たしています。
4. トランザクションとは
トランザクションとは?
ブロックチェーンが非中央集権的に動き続けられるのは、ブロックチェーン上に記録されるデータの承認作業が永続的に行われているからです。
ブロックチェーン上でやりとりされるデータは、正当性が証明された履歴がブロックに詰め込まれていきます。データの内容に問題がなければ、前のブロックに関するデータも含んだ形でブロックを生成します。
ブロックの生成には、一定のルールがあり、そのルールに見合う計算が成立した場合にブロックがつながるようになっています。そのルールを見つけ出すためには、膨大な計算を繰り返しで行い、総当たりで試すしか方法がありません。
また、その計算は世界中で競争されていて、ブロックを生成するためには最初にルールに合致する計算を見つけ出さなければいけません。
トランザクションの承認
そのため、高性能なコンピューターとそれを動かすための電力が必要となるため、ブロックチェーンのデータの承認には設備投資と電気代というコストがかかってしまいます。
では、なぜ大きなコストをかけてまで、わざわざ世界中でデータの承認作業を競争して行っているのでしょうか?その理由は、次に説明する報酬の支払いがあるからです。
ブロックチェーンのマイニングに成功すると、報酬を受け取ることができます。この報酬があることで、ブロックチェーンのマイニングは途切れることなく続けられています。
例えば、ビットコインのブロックチェーンでは、マイニングの報酬としてビットコインが支払われます。2023年1月現在、ビットコインのマイニングの報酬は、6.25BTCとなっています。6.25BTCは、現在のレートでおよそ1400万円です。
トランザクションの承認と報酬
ビットコインのマイニングは10分に1回のペースで行われますので、マイニングに成功すれば10分ごとに1400万円の報酬が得られるわけです。
そのため、世界中でマイナーが競い合ってマイニングを行います。マイニング競争に勝ち続ければ、ビットコインを報酬として受け取ることができるからです。
マイニングの報酬は4年に1度半減されるルールとなっています。次の半減期は2024年の予定で、3.125BTCとなります。このようなルールもまるで金の採掘に似ています。金の埋蔵量は決まっています。金を掘り当てれば掘り当てるほど、金が見つかる量は減っていきます。
ビットコインも同様です。ビットコインはマイニングによってのみ新規発行されます。そして、ビットコインは2100万BTCが上限と決まっています。無限に掘り当てることはできないため、年々マイニングできる量が減っていくようにプログラムされているのです。
まとめ
トランザクションとは、ブロックチェーン上で発生する取引の記録のことです。
トランザクションは、ブロックチェーンに記録される前に、マイニングによって承認されます。
マイニングに成功すると、報酬として暗号資産が支払われます。
トランザクションは、ブロックチェーンのセキュリティと安定性を維持するために重要な役割を果たしています。
5. スマートコントラクトの概要
スマートコントラクトとは?
スマートコントラクトは、特定の条件が満たされた時に自動的に実行されるプログラムです。
これらはブロックチェーン技術を利用し、契約(コントラクト)内容をコード化して、契約が自動的に履行されるように設計されています。
スマートコントラクトの概念は1990年代にニック・サボによって提案されました。
彼はデジタル契約が現実の契約を補完、あるいは置き換える可能性を見出しました。
例 | 説明 |
---|---|
自動販売機 | 金額を入れると商品が出てくる |
スマートコントラクト | 特定の条件が満たされると自動的に契約が履行される |
スマートコントラクトの仕組み
イーサリアムの登場により、スマートコントラクトは広く使われるようになりました。
イーサリアムはこれらの契約を支持するための強力なプラットフォームを提供します。
プログラミングや情報の勉強をしたことがある人はオートマトンをイメージしてください。
自動販売機: 特定の金額を入れると、選んだ商品が出てきます。金額が正しくないと商品は出ません。
メリット | 説明 |
---|---|
透明性 | 契約内容が公開される |
コスト削減 | 仲介者が不要になる |
セキュリティ向上 | 改ざんが困難になる |
スマートコントラクトのメリット
スマートコントラクト: あらかじめ設定された条件(例えば、特定の日付や金額)が満たされると、自動的に契約が履行されます(例えば、資金の移動)。条件が満たされなければ、アクションは起こりません。
自動販売機: 人の介入なしに、金額を受け取り、商品を提供します。
スマートコントラクト: 手動での介入なしに、条件が満たされた時点で自動的に契約内容を実行します。
自動販売機: 金額を入れれば商品が得られるというシンプルで信頼できるシステムです。
デメリット | 説明 |
---|---|
柔軟性の欠如 | 契約の変更が難しい |
プライバシーの懸念 | 取引内容が公開される |
技術的な課題 | 開発が難しい |
まとめ
スマートコントラクトは、ブロックチェーン上で実行される自動化された契約のことです。
スマートコントラクトは、プログラムによって自動化されているため、改ざんや偽造が不可能という特徴をもっており、この技術によって暗号通貨の円滑な取引が保証されています。
スマートコントラクトは、取引の透明性、効率性、コスト削減、セキュリティ向上などのメリットがあります。
しかし、スマートコントラクトは、契約の柔軟性の欠如、プライバシーの懸念、技術的な障壁などの課題も抱えています。
6. ブロックチェーンの利点と課題
ブロックチェーンの利点
ブロックチェーンは、その名の通り「ブロック」を「チェーン」のように順番に繋いだ形をしています(下図)。
「ブロック」とは、1MB分の「Tx(Transaction、トランザクション)」、つまり一定量に取りまとめられた取引データに、日付などのメタ情報を付与したものです。
身近なものに例えるなら、ブロックは引き出しがいくつか付いているタンスのようなものだと言えます。
一つのタンスの中には複数の同じ大きさの引き出しがあり、その中にはさらに、例えば紙の契約書だとか現金が入っている、というようなイメージです(下図)。
利点 | 説明 |
---|---|
透明性 | 取引履歴が公開される |
安全性 | 改ざんが困難になる |
非中央集権性 | 中央管理者が不要になる |
ブロックチェーンの仕組み
タンスの中に契約書や現金をしまいこんだら、次に考えるべきことは、「どこに何があるかを正しく把握」して「泥棒に盗まれないようにしっかりと鍵をかけておく」ことでしょう。
これらの機能を果たしているのが、「チェーン」と例えられる、ブロックチェーンの記録・保管形式です。
具体的にいうと、各ブロックには、日付(タイムスタンプ)に加えて、「Hash(ハッシュ、ハッシュ値)」「nonce(ナンス)」「ターゲット」と呼ばれるメタ情報が付与されており、これらの情報をもとにして、ある一定のルールのもとで前のブロックと後ろのブロックがまるで鎖のように連結されています。
これらをタンスの例で言えば、1番目のタンスの鍵を2番目のタンスの中に入れて、2番目のタンスの鍵を3番目のタンスの中に入れて・・・としているイメージです。
課題 | 説明 |
---|---|
スケーラビリティ | 処理能力の限界 |
匿名性 | プライバシーの侵害 |
エネルギー消費量 | 電力消費が多い |
ブロックチェーンのセキュリティ
さらに、より細かく見れば、「公開鍵暗号方式」と呼ばれる方法によって、引き出しごと(つまりトランザクションごと)にも個別に鍵がかけられています。
公開鍵暗号方式とは、「暗号化と復号(暗号から元のデータに戻すこと)に別個の鍵(手順)を用い、暗号化の鍵を公開できるようにした暗号方式」のことです。
ブロックチェーンでは、トランザクションデータの流出等のリスクを減らすために、取引データをトランザクション化する際に、この公開鍵暗号方式が利用されています。
チェーン構造に加えて、この公開鍵暗号方式を採用していることで、ブロックチェーンのセキュリティは非常に堅牢だと言えるでしょう。
まとめ
ブロックチェーンは、データの改ざんが難しいため、安全にデータを共有したり、保管しておくことが可能です。そのため、製造コストの削減やトレーサビリティの管理、IOTでの活用、真贋証明などへの活用が活発になっています。
しかし、ブロックチェーンをビジネスに活用するには、独特の知識やノウハウが必要になるため、信頼できるパートナーと提携することが大切です。
ブロックチェーンによるDXを推進するなら、トレードログ株式会社、株式会社リッカへご相談ください。ブロックチェーン開発のエキスパートとして、貴社のビジネスをスケールするためのご提案が可能です。
今回はブロックチェーンのマイニングについて解説しました。ブロックチェーンはマイニングという仕組みによって、不正が行われずに自律的に稼働し続けることができます。そのため、開発コストを抑えつつ、既存のビジネスをブレイクスルーする可能性を秘めています。マイニングの仕組みをしっかりと理解して、貴社のビジネスにブロックチェーンを活用していきましょう。
参考文献
・ブロックチェーンとは?仮想通貨 (ビットコイン) の活用だけで …
・ブロックチェーン(blockchain)の基礎知識 | CoinDesk JAPAN …
・【完全版】図解!わかりやすいブロックチェーン技術の仕組み …
・ブロックチェーンに必要不可欠なマイニング | 概要と仕組みを …
・仮想通貨マイニングとは、またその仕組みとは? | Binance Academy
・「分かるようで分からないブロックチェーンについての基礎 …
・ブロックチェーンとは | ビットコイン・暗号資産(仮想通貨 …
・ブロックチェーン(blockchain)とは何か?仕組みや特長をわかり …
・【徹底解説】スマートコントラクトの基本 | ブロックチェーン …
・ブロックチェーンのスマートコントラクトとは?初心者向けに …
・スマートコントラクトとは?【暗号通貨基礎用語】|NightOwls …