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取引を始める前に押さえておくべき基礎知識

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【保存版】超わかりやすいブロックチェーンの基礎知識

Future Stride

ブロックチェーンができることを端的に表すならば「取引の公明な記録を残すこと」だ。そしてこの「取引」の内容は、何も仮想通貨や金融商品に限らない。証券取引や保険契約、送金に資金調達などの金融に関する取引はもちろん、シェアリングサービス、食品のトレーサビリティ、著作権管理、美術品の所有権、医療サービス、果ては行政手続きや投票まで、公明で透明な記録として残すことができる。記憶に新しい公的な情報の紛失や書き換えなども、一度正しくブロックチェーンに記録してしまえば、書き換えのない公明な記録として残すことができる。

ブロックチェーンの市場規模予測

2016年に経済産業省は、ブロックチェーン技術が影響を及ぼす可能性のある市場規模を67兆円と発表した。この数値は、建設64兆円を超えるばかりか、不動産業73兆円や医療福祉68兆円に迫る規模だ。(総務省 情報通信白書)

この数値からもわかるように、ブロックチェーンは「インターネット以来の技術革新」と呼ばれるだけの可能性を秘めている。国内では実用化に向けて法整備も進めており、経済産業省も「あらゆる産業分野における次世代プラットフォームとなる可能性をもつ」として調査を行っている。また、諸外国では金融以外でも実用化されたサービスが徐々に現れつつある。ブロックチェーンは、今、世界が最も注目する技術のひとつだと言えるだろう。

3章 ブロックチェーンを活用できるサービスの例

ブロックチェーンを行政サービスに活用した具体例

現在、エストニアでは納税や投票、結婚や離婚の手続き、土地や法人の登記、パスポートの発行までもがインターネットで完結する。銀行取引や保険はもちろん、医療情報も電子化されている。驚くべきことに、すべての行政サービスのうち99%がインターネットで完結するという。さらには、エストニアを一度も訪れたことのない外国人でもインターネットで「電子居住者」としての登録申請が可能で、この電子居住者の制度が外国人起業家の誘致の鍵となっている。

ブロックチェーンをマーケットプレイスに活用した具体例

4章 ブロックチェーンの仕組み

これまでは信頼できるサービス提供者の存在を前提としなければ、インターネット上で通貨などの取引を安全に行うことはできなかった。例えば仮想通貨では、「なりすましや改ざんをどう防ぐか」「二重支払いをどう防ぐか」という2つの問題があった。この問題を解決したのがビットコインであり、それを支えるブロックチェーン技術だ。ブロックチェーンは「P2Pネットワーク」「ハッシュ」「電子署名」「コンセンサスアルゴリズム」の4つの技術を応用することで、この問題をクリアした。

P2Pネットワーク

P2P(Peer to Peer)とは、複数の同等なコンピュータが1対1で直接通信を行う接続方式を指す。P2Pでつながったコンピュータが多数集まり相互に通信するネットワークを、P2Pネットワークと呼ぶ。Peerとは「同僚」「仲間」を意味する単語で、P2Pネットワークで接続されたコンピュータは、等しく同等の機能を持つ。つまりシステムが分散されており、一部のコンピュータがダウンしたとしてもシステム全体は動き続ける性質を持つ。この性質がP2Pネットワーク最大の特徴であり、ブロックチェーンはP2Pネットワークによりシステムダウンしない分散システムを実現している。

ハッシュとは、データの特定に長けた暗号化技術である。「ハッシュ関数」と呼ばれる計算式を通すことで、入力したデータに固有な値(ハッシュ値)となる。ハッシュ値は入力したデータを特定するIDとして機能するため、データの改ざんや破損があれば瞬時に検出できる。

電子署名とは、デジタル文書の作成者を証明する電子的な署名であり、電子署名をすることで、次の2つの妥当性を証明することができる。

コンセンサスアルゴリズム

ブロックチェーンにおけるコンセンサスアルゴリズムとは、不特定多数の参加者の間で正しく合意形成を得るための仕組みである。「合意形成アルゴリズム」や「合意形成」と呼ばれることもある。

1章「ブロックチェーンとは」でも説明した通り、ブロックチェーンではネットワーク上の全ての参加者に分散して同等の情報を記録していく。この記録する取引情報に食い違いが出ないよう、各リクエストが正しいのか検証するためのルールがコンセンサスアルゴリズムである。

コンセンサスアルゴリズムには、いくつかの種類が存在しており、例えばビットコインではProof of Work(PoW:プルーフオブワーク)と呼ばれるコンセンサスアルゴリズムが採用されている。Proof of Workの最大の特徴は、膨大な計算処理を伴う改ざんや二重取引の検証作業(マイニング)を競争形式で行わせ、競争の勝者にビットコインを新規発行するところにある。この方法が生み出される以前は、不特定多数の参加者に自ら進んで正しい選択をさせることは不可能だった。しかし、Proof of Workでは、検証作業にインセンティブを与えたことで相対的に不正をするメリットがなくなり、この問題は解決された。このProof of Workにより、システムの管理者やネットワークの中心がなくても、正しい合意形成が実現され、ビットコインは世に生み出されることになった。

なお、ここでは詳細な説明は割愛するが、Proof of Work以外にもProof of Stake(PoS)やProof of Importance(PoI)など、いくつものコンセンサスアルゴリズムが存在する。

5章 ブロックチェーンの種類

ブロックチェーンは大きくわけて「パブリックチェーン」と「プライベートチェーン」の2種類に分類できる。この2つの違いは誰でも参加できるか否かにあるが、その差によってサービスへの向き不向きも異なってくる。ここでは2つの違いを、大まかに説明する。

パブリックチェーン

パブリックチェーンは、オープンで誰でも参加できるブロックチェーンを指す。パブリックチェーンは誰がいつ参加しても脱退しても良いため、サービスの提供者であっても、参加者の総数を把握することはできない。また、パブリックチェーンには不特定多数の参加者がネットワークに参加するため、不正を働く者や正常に動作しない者も含まれる前提でシステムを運用する必要がある。そのためには前章で説明したProof of Workのようなコンセンサスアルゴリズムを必要とするが、例えばビットコインのProof of 取引を始める前に押さえておくべき基礎知識 Workの場合、1回の合意形成に約10分もの時間がかかってしまう。

プライベートチェーン

プライベートチェーンは、参加のために管理者の承認が必要となるような、参加者を限定するブロックチェーンを指す。プライベートチェーンは、参加者の数を常に把握でき、悪意を持つ参加者が含まれるリスクを抑えやすいことから、厳格なコンセンサスアルゴリズムがなくとも機能する。一般的には参加者の多数決による合意形成を採用しているため、Proof of Workのような経済的なインセンティブを与える必要もなく、スピーディな取引が実現できる。

6章 ブロックチェーンのメリット

ゼロダウンタイム、高い改ざん耐性

1章「ブロックチェーンとは」でも説明した通り、ブロックチェーンはシステムダウンせず、改ざんが非常に困難な仕組みを持つ。従来は、システムダウンや改ざんへの備えとして、中央となる管理者が高いコストをかけてサーバへの投資や管理・運用を行ってきた。しかし、こうした中央集権的な仕組みでは、万が一、管理者に問題が発生した場合、システム全体が影響を受けることになる。システムダウンや改ざんなどの問題を根本から解決できることは、ブロックチェーンの大きなメリットと言える。

公明な記録を残すことができる

サービス提供者でも取引記録の書き換えや消去ができないということは、公的な記録を残したい場合には最適な性質であると言える。例えば会社や不動産の登記や、納税、年金の支払いなどの記録にブロックチェーンを使えば、書き換えや紛失のリスクをなくすことができる。

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