九十九すいこんにちは、九十九すいです！ブロックチェーンの仕組み・種類について紹介してもらうよ！
この記事はこんな方におすすめです！
- ブロックチェーンの仕組み・種類を知りたい！
- そもそもブロックチェーンってなに？
- 色々調べたけど、ブロックチェーンって結局何かわからない！
この記事を見ていただければ「ブロックチェーンは何か？」という疑問に対して、冒頭でざっくり解説。後半では、詳しく説明をさせていただきます！
執筆者情報
- Webクリエイター& web3ブロガー
- 元Webインストラクター（企業 / 個人）
- NFTコミュニティ所属
ブロックチェーンの仕組みを知れば、NFTや仮想通貨、その他ブロックチェーンを使ったサービスを利用するときの安心感が変わります。
NFTや仮想通貨、ブロックチェーンに興味のある方は、この記事でブロックチェーンについて学びましょう！
ブロックチェーンは仮想通貨全般に使われる技術です。仮想通貨に興味が出た方やすでに知っている人も、日本円の出金・入金・送金が無料のGMOコインで口座開設をさくっとしておきましょう！
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九十九すいイッツ・ショー・タイム！
【結論】ブロックチェーン ３つの特徴
まずは結論からずばり！
- 改ざんがとてつもなく難しい（耐改ざん性）
- データを全員で同期して共有するので、悪いことができない（透明性）
- これまでの履歴を確認できるので、安心安全（追跡可能性）
かなりざっくりとお伝えさせていだくと、とにかく安全にデータを記録できる技術です。
ブロックチェーンついて、さらに詳しく知りたい方はこの先をどうぞ！
ブロックチェーン（Blockchain）とは？
ブロックチェーン（blockchain）は、2008年にサトシ・ナカモトによって提唱された新しいデータベースです。
ブロックチェーンは「ビットコイン」（仮想通貨ネットワーク）の中核技術として誕生しました。
これまでの個人間の取引履歴などのシステムは中央管理者（銀行や企業など）が中央集権型を採用していました。
中央集権型のシステムのデメリットはハッキングされてしまうと容易にデータが改ざんできることでした。
その問題を解決できるのが、ブロックチェーンであり、分散型台帳技術というシステムです。
ブロックチェーンの仕組み
ネットワーク上で発生した取引の情報を、いくつもの「ブロック」に時系列で分けます。
ここからは、ブロックチェーンのイメージがつきやすいように、ブロックのことを【タンス（ブロック）】として、表現させていただきます。
取引がされるたびに、タンス（ブロック）が生成され、「チェーン」と例えられる、ブロックチェーンの記録・保管形式でつなげるイメージです。
上記のようなデータのやり取りが、取引ごとに行われいるということです。そして、タンス（ブロック）を生成するためにも、タンス（ブロック）ごとにルールを決める必要があります。
そのルールの名前が「コンセンサスアルゴリズム」といいます。
こうしたブロックチェーンの基礎構造は、ビットコインやイーサリアム、NFTなどデジタル資産ほぼ全てに採用されています。
ブロックチェーンのセキュリティは「とにかく複雑なので、安全にデータを記録できる技術」であると認識してください。
ここからは「ハッシュ値」「ナンス値」「コンセンサスアルゴリズム」そして、ブロックチェーンの通信技術である「P2P」について説明します。
とーるくんこの４つの技術があるからこそ、ブロックチェーンは安全性が高いと言われています。
九十九すい余談ですがハッカー＝悪い人という意味ではありません！犯罪行為をする人を”セキュリティ・ハッカー”と呼んでいるよ！
ハッシュ値とナンス値
ブロックチェーン上で、タンス（ブロック）が生成されるとき、下記の流れで処理が行われています。
- １番目の「タンスに入っているもの」が要約され、２番目のタンスへ
- ２番目の「タンスに入っているもの」が要約され、３番目のタンスへ
- ３番目の「タンスに入っているもの」が要約され、４番目のタンスへ
先ほどは「タンスの中に入っているもの」と簡略化してお伝えしましたが、実際にはいっているものは下記です。
- 取引データ（日付、金額など）
- ハッシュ値
- ナンス値
この「ハッシュ値」「ナンス値」が、ブロックチェーンのセキュリティを強固にしています。
ハッシュ値
ハッシュ値は、取引データを要約したようなものです。
入れるデータによって、排出されるハッシュ値が変わります。
逆に全く同じ取引をすれば、ハッシュ値は同じになります。
- 「データ→ハッシュ値」に変換するのは、簡単
- 「ハッシュ値→データ」に変換するのは、ほとんど無理
- ブロックチェーンごと、取引データどとにハッシュ値の規則は違う
このハッシュ値は、ブロックチェーンごと、取引ごとによって、ハッシュ値のルールを設けています。
例えば「ハッシュ値の最初に、『00000』入れなければならない」などです。
ハッシュ値をつくるためには、元のデータに『ナンス』という数値を使用して要約します。
ナンス値
ナンス値とは「number used once」の略で、「一度だけ使われる数」という意味です。
主に暗号通信などで用いられ、使い捨ての値のことだと思ってください。
とーるくん使い捨ての値。なんか響きが悲しいですね…
ビットコインなどの仮想通貨を新規発行するには「マイニング」と呼ばれる作業が必要です。
マイニングは、コンピューターを使った膨大な量の計算が行われますが、その計算にナンスが使われます。
ナンスの使い方は簡略して伝えますが、ナンス値をつかって、ブロックチェーンごとにきまった条件を満たさないと、ブロックを生成できないです。
こうして、新しく生成されたブロックのなかには、前ブロックのハッシュ値とナンスが格納されます。
このように、前ブロックのハッシュ値とナンスが格納されたブロックが連なっていくことにより改ざんが難しくなっています。
クライアントサーバー型とP2P（Peer to Peer）
P2PとはPeer to Peerの略であり、ピア（peer）という単語は「同等の人」「同輩」「友だち」などの意味を持っています。
ブロックチェーン（非中央集権型）では、ピアツーピア（P2P）というピア(※)がデータを保持し、 他のピアに対して対等にデータの提供および要求・ アクセスを行う自律分散型のネットワーク方式です。
サーバまたはクライアント（管理者）のそれぞれの立場に固定されることがなく、全員で監視・管理をしているイメージです。
一方でクライアントサーバー型は、銀行のような中央集権型を採用しているネットワーク方式です。
クライアント・サーバー方式のデメリットを簡単にお伝えいたします。
- ハッキングがされるリスクが、P2Pよりも高くなる
- ネットワーク障害やメンテンスなどにより、アクセスができなくなる
- アクセスが集中すると通信障害などが起きる
前述をさせていただきましたが、P2Pネットワークではネットワークに参加するコンピューターのことををピア、もしくはノードと呼びます。
ここではわかりやすいように、PC（ノード）とお伝えさせていただきます。
各PC（ノード）は同等の役割を持っており、複数のPC（ノード）間で対等に通信が行われます。
P2Pネットワークによる通信は、LINEなどの通話サービスでも利用されています。
- 実質的にシステムダウンすることがない
- 比較的安価にシステム構築が可能
- 非中央集権的である
九十九すいブロックチェーンを使っている金融サービスだと、年末年始なども関係なく取引できるのがいいよね！
コンセンサスアルゴリズムとは
コンセンサスアルゴリズムは、「データの信憑性を担保するルール」です。
例えば、仮想通貨ビットコインは、非中央集権型で管理をしているため、世界中の通貨の利用者が同じデータをリアルタイムで共有しています。
そのため、どこかでデータが破損しても、別のPC（ノード）がカバーしてくれます。
仮にハッキング（改ざんなど）があればすぐに発見することができます。
しかし、多くの利用者が持っているデータが正しいものかどうかを証明し、担保する方法が必要です。
九十九すいデータを照合し、確定するためのルールづくりが必要ということだね！
そこで、取引データを格納するタンス（ブロック）を「誰が作るか」を定義します。
その定義によって作られた1つのタンス（ブロック）を「正しいブロック」として認めるというルールが作られました。
そのルールが、コンセンサスアルゴリズムであり、作成されたタンス（ブロック）ごとに定義されます。
とーるくん取引ごとにルールが確定されるので、ハッカー泣かせですね！
九十九すいそうだね！P2P形式と比べると突破しなくてはいけない関門が、PC（ノード）の数だけあるから、たまったもんじゃないね！
コンセンサスアルゴリズムは暗号資産ごとに異なりますが、有名なのは「PoS」「PoW」です。
詳しく知りたい方は、下記からどうぞ！
九十九すいコンセンサスアルゴリズムという言葉は、コンセンサス（合意する）とアルゴリズム（計算方法）の2つから成り立っています。
ブロックチェーン のメリット
ブロックチェーンのメリットを３つ紹介します。
- 改ざんが非常に難しい
- 基本的にシステムダウンしない
- 取引時間に制限がない
改ざんが非常に難しい
これまで改ざんが難しいことについて紹介をしました。
おさらいになりますが、新しいブロックが生成されたときのブロック全体のデータ構造は、下記のような構成になっています。
- 取引データ
- 前ブロックのハッシュ値
- ナンス値
このうち、「取引データ」と「前ブロックのハッシュ値」の部分はすでに決定しているため、変更することができないです。
唯一変化させることができるのは、ナンス値のみです。
例えば、『現時点で生成したタンスA（ブロック）』と『その直後に生成されたタンスB（ブロック）』があるとします。
タンスAを改ざんした場合、タンスB にあるハッシュ値が変わってしまいます。
なぜかというと、タンスBにあるデータは、改ざんされる前のタンスAのデータが入ってます。ハッキングすると、AとBのデータが一致しませんので、不正データとして弾かれてしまいます。
もし、セキュリティ・ハッカーがタンスAからデータを盗みたい場合、タンスBの改ざんもしなくてはいけません。
さらに、ブロックBの後にあるブロックC,D,E…とデータの続く限り改ざんをしなければならなくなってしまいます。
ブロックチェーンを改ざんするには、想像以上の処理能力を持ったパソコンが必須になるので、改ざんが難しくなっています。
基本的にシステムダウンしない
これまで金融取引を管理・記録するのは、管理者（銀行や企業など）が行っていました。（中央集権型）
中央集権型は、中央サーバーによって管理されているシステムのことで、参加者が取引をする際に、必ず中央サーバーを経由しなければなりません。
そしてこのシステムは、中央サーバー管理者の信用や技術によって担保されています。
一方で、中央サーバーにエラーやトラブルが発生した場合、その影響がシステム全体にでてしまいます。
しかしブロックチェーンは、ユーザーがそれぞれシステムを共有して管理する『非中央集権型（分散型台帳技術）』です。
特定のサーバーに依存しないため、一部でトラブルが起きたとしてもシステム全体がおちることはありません。
一部のデータが消失した場合でも、その他のシステムがデータを保持しているため、システムの継続性が保たれます。
取引時間に制限がない
銀行などのデメリットは、24時間365日取引ができないことがあげられます。
年末年始やシステムメンテナンスの際「お金をおろしたい」「海外送金したい」ということはなかったでしょうか。
非中央集権型の場合、このような悩みは一切ないです。
金融機関を介さないため手数料が非常に低く、しかも24時間機能します。
そのため、すでに海外為替取引などに活用されています。
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ブロックチェーン のデメリット
ブロックチェーンのデメリットを２つ紹介します。
- データの削除・修正ができない
- 処理速度が遅い
データの削除・修正ができない
改ざんが難しいという点では、非常に心強いですが、一方でデメリットである部分もあります。
あなたは個人情報（性別、年齢、住所など）をどの程度、公開してますか。
場合によっては、一切外部に公開したくないという人もいるかと思います。
ブロックチェーンをシステムに組み込む場合は、格納してしまったデータを削除することはできない。とよく理解して使ってください。
余計な個人情報をブロックに格納しないよう注意する必要があります。
処理速度が遅い
ブロックチェーンの承認作業は、通常の金融取引比べれば、膨大なプロセスが必要となることを前述しました。
そのため、処理速度は速くありません。
処理速度を上げるための工夫もされていますが、たとえば時価総額ランキング１位のビットコイン（2022年7月現在）の場合、取引を1回行うためには、10分程度の時間が必要となります。
流通させるブロックの数を減らせば、速度を上げることができます。
ですがそれは一方で、ハッキングされる確立が上がる可能性もあります。
とーるくん世の中、完璧なものってなかなかないですよね…
そのため現在は仮想通貨によって、処理速度を上げる施策もなされています。
例えば、世界最大手NFTマーケットプレイスでも使える『ポリゴン』は、処理速度が、取引を１回行うために、数分ほどに短縮されます。
気になる方は下記から見てみてください！
ブロックチェーンの種類
ブロックチェーンについてお話をさせていただきましたが、大きくわけると３種類にわけることができます。
| パブリック型 （オープン型） | コンソーシアム型 （許可型） | プライベート型 （許可型） | |
|---|---|---|---|
管理者の有無 | なし | あり （複数の企業や組織に限定） | あり （単独） |
| ブロックチェーンネットワークの参加者 | 不特定多数 （悪意のあるユーザーを含む可能性がある） | 特定多数 （参加者の身元が信頼できる） | 組織内 （参加者の身元が信頼できる） |
| 合意形成の仕組み | 厳格な承認 | 特定者間の合意 （厳格な承認は任意） | 組織内承認 （厳格な承認は任意） |
| 取引速度 | 低速 | 高速 | 高速 |
| 使用例 | 仮想通貨 （ビットコインなど） | 保険業界や医療業界での使用を想定 | 金融機関等による利用を想定 |
パブリック型
参加者に制限がなく、誰でも取引に参加できるブロックチェーンです。
誰でも参加できるため、取引は世界に公開されて透明性が高く、組織や管理者の意向に左右されない点が特徴です。
つまり、需要と供給でレートが決まります。もっと言えば、企業や組織の都合で調整されないというメリットもあります。
プライベート型
特定の管理者が存在し、限定されたユーザーのみが利用できるブロックチェーンです。
ブロックチェーンの仕組みを利用しつつ、中央集権型を採用しています。
パブリック型に比べて情報の透明性は低いものの、外部に情報が公開されない点が特徴です。
また、プライバシーを高いセキュリティで保護し、非公開システム上でブロックチェーンへのデータの書き込み・承認ができます。
コンソーシアム型
パブリック型とプライベート型の中間の特性を持ちます。
複数の管理者が存在するブロックチェーンです。
パブリック型の分散性とプライベート型の処理スピードを併せ持っており、管理者の独断性もありません。
セキュリティや障害に関しても高い耐性があります。
取引は場合によって公開か非公開かを選択でき、取引の承認速度が早い点が特徴です。
ブロックチェーンの市場規模
経済産業省が「ブロックチェーンは将来的に国内67兆円の市場に影響を与える」との予測を発表しました。
具体的には、大きく次の5つのテーマを上げています。
- 価値の流通・ポイント化・プラットフォームのインフラ化
- 権利証明行為の非中央集権化の実現
- 遊休資産ゼロ・高効率シェアリングの実現
- オープン・高効率・高信頼なサプライチェーンの実現
- プロセス・取引の全自動化・効率化の実現
国内市場規模は、2020年で100～200億円、2025年には1000億円を超えるとされています。
さらに、世界経済フォーラムによると、2025年までに世界のGDP総額の10％がブロックチェーン基盤上に乗るとされており、今後のさらなる技術発展とマーケット拡大、そして私たちの生活への浸透が期待されます。
そんな世界的にマーケットを拡大させているブロックチェーン市場の中でも、ひときわ存在感があるのが中国です。
中国は、ブロックチェーンの研究開発や産業応用に限らず、IT分野に関しては、アメリカでさえ突き放し、日本とはとても比べ物にならないほどのレベルで進んでいます。
下図は、2020年時点でのブロックチェーンに関する特許市場におけるシェアを表しています。
このグラフからも明らかなように、世界全体のうちの実に7割を中国が占めており、2番手である米国の6倍近くあります。
日本が3%ほどしかないことを考えると、中国マーケットの大きな特徴、強みの一つだと考えられます。
まとめ｜ブロックチェーン技術は、インターネットと同様に世の中を変えていく
今回はブロックチェーンの仕組みについてお話をさせていただきました。
- ブロックチェーンとはとにかく安全にデータを記録できる技術
- 用途によって変わるブロックチェーンの仕組み・種類を理解しよう
- 世界的にマーケットが拡大。日本も経済成長のため、大きな期待をしている
仮想通貨NFTについて調べたら、ブロックチェーンの技術には自然と触れると思います。
現在（2022年時点）国が推進をしているキャッシュレス化において、ブロックチェーン技術は必要不可欠です。
圧倒的なマーケット規模を誇る中国のキャッシュレス率は77.3%（2021年時点）、日本は24.2%となっています。（引用：キャッシュレスロードマップ2021）
とーるくん中国 深センでは現金を断られるタクシーやお店がほとんどだという噂を聞いたことがあります 。
九十九すいトールくんは物知りだねぇ
とーるくんものしりな仲間から聞きました！
日本では行政サービスでの導入も進み、ブロックチェーン技術は自然と私たちにとって身近になることは間違いないです。
技術を知っていると、サービスが導入された際や仮想通貨を運用する際に役立つこともあります。
これを機に仮想通貨やNFTにも興味をもってみてはいかがでしょうか。
TechMoire（テックモワ）ではNFTやメタバースを中心に情報を発信しております。
もしよければ、Twitterのフォローなどもよろしくお願いします。
一緒にNFT界隈を盛り上げていきましょう！
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九十九すいそれでは、ありがとうございました！