ビットコイン(Bitcoin/BTC)などの暗号資産(仮想通貨)について理解をする場合に、「ブロックチェーン」とは何かをしっかりとおさえておくことが重要です。

新たなテクノロジーの登場によって、金融の分野だけでなく、さまざまなビジネスにおいて利用が期待されています。一方で、法整備やシステムの処理速度などの面で課題も抱えているといえます。

この記事では、暗号資産(仮想通貨)の基本的な技術であるブロックチェーンについて詳しく解説します。

ブロックチェーン(Blockchain)とは？基本的な仕組みと特徴を解説

ブロックチェーンを正しく理解するためにも、まずは基本的な仕組みや特徴をきちんと把握しておきましょう。

ここでは、ブロックチェーンの成り立ちも含めて解説します。

ブロックチェーンの基本的な仕組み

暗号資産であるビットコイン(BTC)は、ブロックチェーン技術を基に運用されています。ブロックチェーンとは、取引の記録を1本の鎖のようにつなげて、取引を管理するために作られた暗号技術です。

ビットコイン(Bitcoin/BTC)について詳しくはこちらの記事で紹介しています。

ビットコイン（Bitcoin/BTC）とは？基礎から仕組みを徹底解説

ブロックチェーンはその名前が示すとおり、ブロックと呼ばれる複数の取引データを収めた箱をチェーン状に結び付けていく仕組みのため、ブロックチェーンと呼ばれています。実際にはチェーンで結ばれているわけではなく、「ハッシュ」と呼ばれるものでブロックが繋がれています。一定時間内の取引データを1つのブロックにまとめ、1つ前のブロックの取引データを要約した「ハッシュ」と言われる短いデータを算出し、算出されたハッシュを次のブロックに含めることで前のブロックと次のブロックが繋げられています。各ブロックは時系列で繋がっており、ハッシュは元のデータを変更すると変わってしまうため、もし過去の取引データを改ざんする場合は、後続のブロックも全て作り直さないといけない仕組みとなっています。この「ハッシュ」を求める作業がマイニングと呼ばれるもので、簡単に算出できるものではなく、ブロックチェーンは改ざんが難しくなっています。

また、ブロックチェーンのデータの管理方法も不正が起こりにくいようになっています。ブロックチェーンのデータはネットワークの各参加者が管理しています。新しいブロックが配られると、各参加者が内容を検証後問題がなければ各自データに追加します。新しいブロックを配布できるのは、PoW（Proof of Work）では、マイニングに参加し、一番早く計算を解いてハッシュ値を求めたマイニングの参加者が配布します。ブロックチェーンは、ユーザー同士が相互にデータを管理し合うことで維持されており、不正が行いづらい仕組みであることから、信頼して取引が行えるシステムとして注目されているのです。

ブロックチェーンが持つ特徴

ブロックチェーンの大きな特徴としては、国や中央銀行といった特定の管理者がいない点が挙げられます。集中管理型のシステムではなく、さまざまなデータのやりとりを複数のデバイスによって行う「分散型台帳」の方式をとっています。

そのため、たとえシステムの一部が停止したとしても、ネットワーク全体に影響を与えることがありません。取引データは暗号化されており、データの改ざんは極めて難しいので、特定の管理者がいなくても運用できるのです。

「経済的価値のインターネット」という捉え方

ブロックチェーンは「経済的価値のインターネット」と呼ばれることがあります。Web上で気軽に通信を楽しむように、経済的価値のあるものを自由にやりとりできる技術といえるのです。

2008年にサトシ・ナカモトがブロックチェーン技術に関する論文を発表し、その内容に賛同した開発者らによって生み出されました。

ビットコイン(BTC)などの暗号資産(仮想通貨)の基本的なインフラとして機能している「パブリック・ブロックチェーン」は、データの改ざんが困難であり、特定の管理者を持たない自律的な運用を実現しています。

暗号資産(仮想通貨)ができた当初は法整備が進んでいなかったものの、次第に取引を行う人が増えるにしたがって、徐々に法律も整備されてきています。

2024年4月現在では、ビットコイン(BTC)の時価総額は200兆円を超えており、世界中で多くの人が利用する経済的価値を持つものとして認識されているのです。

ブロックチェーンを構成する4つの技術

ブロックチェーンが生まれる前までは、信頼できるサービス提供者の存在がなければ、インターネット上で経済的価値があるものをやりとりするのは難しかった面があります。なりすましや改ざん、二重払いの防止などさまざまな課題があったためです。

しかし、ブロックチェーン技術の登場によって、特定のサービス提供者がいなくても経済的な取引を行えるようになりました。

ここでは、ブロックチェーンを構成する4つの技術について紹介します。

1. P2Pネットワーク

P2P（Peer to Peer）とは、同等の役割を持つコンピュータ同士で直接データ交信を行う方式のことです。

また、P2Pによって複数のコンピュータ同士が網目状につながり、互いに通信したり処理したりする方式をP2Pネットワークと呼びます。

P2Pネットワークでは、すべてのコンピュータが同じレベルの機能を持っています。そのため、一部のコンピューに問題が起こったとしても、対等な機能を持つほかのコンピュータ同士で補完できるため、ダウンタイムをゼロにすることができるのです。

P2Pネットワークは分散型のシステムが実現される仕組みとして重要な役割を持っており、ブロックチェーンを構成するためになくてはならない技術です。

2. ハッシュ

ハッシュは暗号化技術の一つであり、データの特定に長けているという優れた利点を備えています。ハッシュ関数という計算式を挟むことで、入力データに固有値（ハッシュ値）を与えるので、データの改ざんや破損を瞬時に見つけ出せます。

入力データが同じであれば、どのような状態でハッシュ関数にかけたとしても、同じハッシュ値が算出されるのが特徴です。

一方で、ハッシュ値から元データを特定することはできないため、改ざんの防止に役立っている技術だといえます。

3. 電子署名

電子署名は、デジタル文書の作成者が行う電子的な署名のことです。電子署名があることで、データが署名した人によって作成されたことや、改ざんされていないことが証明できます。

署名を行うには、公開鍵と秘密鍵というペアとなるキーが必要であり、なりすましや改ざんの防止につなげています。ブロックチェーンでは電子署名を利用することで、強固なセキュリティを保っているのです。

秘密鍵と公開鍵について詳しくはこちらの記事で紹介しています。

暗号資産（仮想通貨）に利用される秘密鍵と公開鍵とは？ 

4. コンセンサスアルゴリズム

コンセンサスアルゴリズムとは、不特定多数の人が参加している場において、正しい合意形成をチェックするための仕組みのことです。合意形成アルゴリズムと呼ばれることもあり、参加者が行うリクエストが正しいものであるかをチェックするためのルールとして捉えられています。

ブロックチェーンにおいては、ネットワーク上のすべての参加者が分散して記録を行うため、取引情報に間違いが出ないための仕組みが必要です。

コンセンサスアルゴリズムには数種類があり、ビットコイン(BTC)ではPoW（プルーフ・オブ・ワーク）が採用されています。

ブロックチェーンのメリット・デメリット

ブロックチェーンには注意すべきポイントも少なからず存在します。

ここでは、ブロックチェーンのメリットとデメリットについて、それぞれ3つのポイントから解説します。

ブロックチェーンのメリット

ブロックチェーンの1点目のメリットとしては、先述のとおり、システムダウンが起こりづらい点が挙げられます。ネットワーク上の複数のコンピュータが同じデータを分散して管理しているため、一部のコンピュータに障害が発生しても、他の参加者のコンピュータが動いているため、システム全体が障害になることはありません。

従来の中央集権的な仕組みであれば、管理者に何か問題があればシステム全体が影響を受けることになりましたが、ブロックチェーンの場合はそうした懸念がありません。

2点目のメリットとしては、データの改ざんが極めて困難であることが挙げられます。

ブロックチェーンでは、新しいブロックを生成するときに、1つ前のブロックの「ハッシュ」（1つ前のブロックの取引データを要約した値）を含める仕組みとなっているため、過去のデータを改ざんすると、ハッシュが変わってしまい、後続ブロックのハッシュ値がすべて変わってしまいます。ブロックチェーンは、ブロック間のデータが連動する仕組みとなっているため、過去の取引データを改ざんすることは極めて困難となります。

不正を行おうとしても膨大なデータの書き換えを行わなければならないため、現実的ではありません。

3点目のメリットとしては、トレーサビリティ(追跡可能性)です。トレース(Trace：追跡)とアビリティ(Ability：能力)を組み合わせた造語で、商品の生産から消費までの過程を追跡可能な状態を指す言葉です。前述の通り、ブロックチェーンは、過去の取引履歴が繋がっており、改ざんされにくいといった特徴があるため、取引履歴を長期間保存していく業務に向いています。公的な記録や不動産記録の管理業務には適した技術と考えられ、ブロックチェーン技術の活用が様々な分野において検討されています。

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として挙げられるのは、データの書き換えが行えない点です。データの書き換えが行えない点はメリットでもありますが、情報の種類によってはこの特性が向かないこともあります。

たとえば、ブロックチェーンで個人情報を管理しようとしても、一度記録した情報を書き換えることはできないので不便な点もあります。

2点目のデメリットは、スケーラビリティ問題です。利用者が増えることで処理するデータ量も増えていきます。取引が集中して処理が追いつかず、取引処理が遅延するリスクや、取引手数料の上昇が問題視されています。

3点目のデメリットとしては、悪意あるユーザーを排除できない点です。ブロックチェーンの管理は誰でも参加が可能である点はメリットでもありますが、悪意のある参加者を完全には排除できないという潜在的なリスクの原因にもなっています。

ブロックチェーンはさまざまなところで使われている

ブロックチェーン技術は、もはや一部の利用者のものではなく、実生活においてさまざまな場面で活用されています。

ここでは、マーケットプレイスや行政サービスにおける活用事例を紹介します。

マーケットプレイスの活用事例

ブロックチェーン技術は、Web上で行われているオークションサイトやフリーマーケットなどのサイトで活用されています。代表的な例としては、アメリカのOpenBazaarが挙げられるでしょう。

OpenBazaarはビットコイン(BTC)決済に対応しており、サービスを利用するための手数料がいらない点が大きな魅力となっています。出品者と購入者の双方がやりとりを行うマーケットプレイスですが、匿名性を備えた安全な取引が行えているので、利用者数の増加につながっているのです。

フィンテックの活用事例

金融分野では以前からIT化が進められてきましたが、ブロックチェーン技術の登場によって、さらにその動きが加速しています。フィンテックとは、金融(Finance)と技術(Technology)を組み合わせた言葉であり、金融サービスと情報テクノロジーを結び付けたさまざまな動きを指します。

フィンテック領域におけるブロックチェーンの活用事例としては、暗号資産取引やICO(イニシャル・コイン・オファリング)、STO(セキュリティ・トークン・オファリング)などが挙げられます。

ICOとは、暗号資産(仮想通貨)によって資金調達を行う方法です。多くのスタートアップ企業にとって新たな資金を確保する手段として用いられています。

そして、STOとはトークンを利用して資金調達を行う方法です。トークンが法律によって有価証券と認められた国において実施されるもので、株式を発行して資金を調達するように、トークンを発行して資金を確保する手段です。

また、IBM社の相殺決済サービス「CLSNet(CLSネット)」などもフィンテックを活用した一例です。

各企業が強みとしている自社のサービスとブロックチェーン技術を結び付けることで、新たなビジネスを展開する流れが生まれています。

金融業界そのものがデジタル化の流れのなかで大きな変革期を迎えている面もあり、多くの取り組みが行われているのです。

投票実験での活用事例

2018年に茨城県つくば市において、日本で初めてブロックチェーン技術を用いたネット投票が行われました。「Society5.0 社会実装トライアル支援事業」という市が行うプロジェクトの選定に活用され、マイナンバーカードとブロックチェーン技術を活用することで、投票者が本人であることを識別しました。

投票者の情報と投票した内容を別のサーバーで管理することができるようになり、データの紛失や改ざんが防げたという実証結果が得られています。

行政サービスの活用事例

北ヨーロッパに位置するエストニアは、ブロックチェーン技術を行政サービスに導入していることで知られています。人口が130万人程度の小さな国であるため、社会インフラを支えるためにデジタル化を推し進めていく必要があったといえます。

エストニアでは土地や法人登記、パスポートの発行や投票、納税や結婚といった手続きがすべてWeb上で完結しています。国が行っている行政サービスの99％が電子化しているほど、デジタル先進国なのです。

また、エストニアを訪れたことがない外国人であっても電子居住者として登録することができ、外国人起業家を呼び込む流れを作っています。

エストニアは行政手続きにおいてブロックチェーンを効果的に活用しており、ほかの国からも注目されているのです。

まとめ：ブロックチェーンの基本をおさえて可能性を理解しておこう

ブロックチェーン技術は2008年に初めて論文が公開されて以降、暗号資産(仮想通貨)だけでなく実生活の多くの場面で利用されています。特定の管理者に依存しない強固なシステムであり、データの改ざんが行いづらいといった特徴を備えているのが特徴です。

課題点はあるものの、利用者の拡大によって多くの企業や個人が改善を試みています。

新たなテクノロジーの活用により、ビジネスシーンだけでなく、生活の至るところで使われる機会が増えているのです。