ブロックチェーンとは? 長所と短所、おすすめの書籍を詳しく解説

暗号通貨が毎日のように使われるようになり、ニュースではいたるところでブロックチェーンという言葉を耳にするようになりました。 しかし、ブロックチェーンという言葉の意味を理解して説明している人は非常に少ない。

The Blockchain Revolution』の著者であるDon Tapscott氏は、ブロックチェーンを「経済価値のインターネット」と呼び、これからの経済を語る上で欠かせないものになるとしています。

この記事では、ブロックチェーンとはどのようなものか、概要やメリット・デメリット、おすすめの書籍などをわかりやすく解説しています。

ブロックチェーンとは

ブロックチェーンは、10年以上前にサトシ・ナカモトが暗号通貨Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash Systemの論文を発表した際に、その基盤技術として考案されました。 すでに使われている技術のことです。

ブロックチェーンでは、ネットワークに接続された複数のコンピュータでデータを共有することができます。 これにより、データの改ざん防止や透明性を高めることで、様々な経済活動のプラットフォームとして利用することが可能になります。

ブロックチェーンには大きく分けて、パブリック・ブロックチェーン、プライベート・ブロックチェーン、フェデレーテッド・ブロックチェーンの3種類があります。

パブリック・ブロックチェーンは最も一般的なタイプで、ライセンスフリーで許可を必要としないという特徴があります。

これに対して、プライベートブロックチェーンやフェデレートブロックチェーンは、ライセンスが必要です。 そのため、ブロックチェーンは誰もが利用できるシステムですが、プライベートブロックチェーンやフェデレートブロックチェーンではアクセスできる人を限定することが可能です。

ブロックチェーンのフォーマット

ブロックチェーンは、その名の通り、取引データを格納した箱であるブロックをチェーンで繋いだ形をしています。

例えば、ブロックが1、2、3とあったとします。 ブロック1がブロック2にビットコインを送金する際、その取引データは暗号化されてブロックに記録されます。 この時点でブロックに入れることができるトランザクションデータは3種類あります。

  • 取引データ:取引の時間、人、数などを記録した最新のデータ。
  • ハッシュ値:過去の全取引の暗号化データ
  • Nonce値:マイニングに使用される値

ブロックチェーンの基本的な仕組みは、このデータを含む新しいブロックを10分ごとに生成し、それを時系列につなげていくというものです。

それでは、それぞれのデータを詳しく見ていきましょう。

ハッシュとは

ハッシュとは、データを不規則な文字列に変換するハッシュ関数のことです。 例えば、「ブロックチェーンの仕組みを理解したい」という言葉をハッシュに置き換えると、次のような文字列が生成されます。 この文字列を作成するには、ハッシュ関数に取引データを入力するだけなので、作業は非常に簡単です。

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根本的なデータが違えば、このハッシュ値も全く違うものになる。 例えば、”Understanding the mechanism of block chains “のように末尾だけを変更しても、全く新しい文字列が生成されます。

また、ハッシュは一方向にしか変換できないという特徴があります。 そのため、文字列を知っていても、それによって元のデータを特定することはできません。

ビットコインの場合、前のブロックのデータを変換して得られたハッシュ値が、常に新しいブロックに記録されています。 そのため、出来上がったブロックは時系列でリンクされ、過去の全ての取引がハッシュ化されて記録されます。

nonce値とは何ですか

ハッシュについて理解したところで、今度はnonceの値について学びましょう。

ビットコインでは、生成されるハッシュ文字列が一定の数値以下でなければならないというルールがあります。 つまり、”000 … “という文字列を取ることで そのためには、まず、このルールに沿った仕組みを作ることです。

ハッシュを作るために必要なものの一つに、ランダムな値があります。

ハッシュを作成するには、取引データ、前のブロックのハッシュ値、nonce値が必要です。 そして、このハッシュ値が生成されると、上記のルール「ある値以下でなければならない」を満たすハッシュ値が生成されるまで、ノンセ値を何度か交換しながら計算していく…。

ここでは、条件を満たすハッシュ値を生成できる乱数値を見つける作業をマイニングと呼ぶ。 このマイニングを行う人はマイナーと呼ばれ、トランザクションデータに追加するnonce値を常に探しているだけです。

ハッシュ関数は、規則性のない文字列を生成する関数であるため、あらかじめ規則を適用した文字列のみを生成するように指示することはできません。 そのため、nonceの値を1つずつ適用して検証する必要があります。 これを採掘するには、多くのスーパーコンピューターとパワーが必要です。

ランダムな値を見つけることができたマイナーには、ブロックチェーンに新しいブロックを書き込む権利が与えられます。 新しいブロックを書くことで、マイニングが承認され、報酬として一定量のビットコインが支払われます。 この報酬のために、すべての国と企業がマイニングに集中している。

ブロックチェーンのメリット

ここでは、ブロックチェーンのメリットを説明します。 ブロックチェーンが従来のシステムに比べてどのようなメリットがあるのかをご紹介します。

メリット 1.取引データの改ざんを防止できる

ブロックチェーンでは、分散型ネットワークを形成する複数のコンピュータに、取引の利権などのデータが同期して記録されます。 そして、コンピュータがお互いに検証しながら、正しい記録を積み重ねていきます。

あるコンピュータのデータと他のコンピュータのデータが異なっていても、すべてのコンピュータの過半数の投票によって正しい取引データが選択されるため、記録の改ざんや不正な取引を防ぐことができます。

ブロックチェーンの場合、取引データは主に1つの端末で収集・管理されているわけではないので、ブロックチェーン内で改ざんされたとしても、他のコンピュータのデータと比較して修正することができます。 これが分散型ネットワークの利点です。 現在の主要なシステムのように中央集権を作らないことで、取引データの信頼性を維持することができます。

また、ブロックチェーンでは、新しいブロックを生成するために、前のブロックのハッシュが必要になります。 つまり、各ブロックのデータはリンクしているのです。

このブロックチェーンの仕組みにより、あるブロックのデータを改ざんしようとすると、それ以降のすべてのブロックのハッシュを変更しなければなりません。 そして、その仕事は巨大です。 これだけの作業をするのはほとんど不可能です。 これが、ブロックチェーンが簡単には改ざんされない理由の一つです。

メリット2:中央管理者からの独立性

ブロックチェーンには中央管理者がいません。 そのため、ブロックチェーンはより平等なシステムであると言えます。

例えば、銀行を想像してみてください。 銀行が存在し、多くの人が口座を持っていれば、銀行が中央管理者となり、ユーザーのお金や情報を管理します。 銀行が金利を下げれば利用者の利益は減り、手数料が増えれば口座の維持・利用にかかるコストが増える。 つまり、中央管理者である銀行と加入者の間には力関係があり、加入者は中央管理者の指示に従うしかない。

また、中央管理者がすべての情報を一元的に管理しているため、攻撃を受ければすべてのユーザーの情報が漏洩してしまいます。 中央管理者に情報を預けるリスクは、ユーザーが負うことになります。 このように中央管理者がいるシステムでは、ユーザーは中央管理者に頼らざるを得ず、それがデメリットになることが多い。

ただし、ブロックチェーンで分散化されており、中央の管理者は存在しません。 ブロックチェーンを運営している人も、ビットコインを所有している人も、誰もが平等に力を持っています。 つまり、中央の管理者というものが存在せず、システムに力関係が組み込まれていないのです。 これにより、中央管理者の決定(手数料の引き上げや金利の引き下げなど)によって、ユーザーが不利益を被ることはありません。 ユーザーは中央の管理者に頼る必要がないので、より安心して使うことができます。

また、ブロックチェーンには中央管理者が存在しないため、個人間で自由に取引を行うことができます。 例えば、銀行送金の場合、銀行が送金の仲介を行い、ユーザーはそこで手数料を支払う必要があります。 しかし、ブロックチェーンでは、そのような仲介者を使わずに、個人間での資金移動が可能です。

これまで海外への送金は、複数の銀行を経由しなければならず、手数料も多くかかっていました。 しかし、ブロックチェーンを使えば、送り手と受け手ができるだけ短い時間でつながるため、追加のコストがかからない。 これがビジネスの現場で当たり前になれば、手数料を含まない通常の価格で取引ができるようになります。

メリット3:システムのダウンタイムがない

また、ブロックチェーンはデータが分散しているため、単一の障害点がありません。

単一障害点(Single Point of Failure)は、攻撃を受けた際にシステムに大きなダメージを与えてしまう弱点です。 今日のシステムでは、サーバーはこの単一障害点を持つべきで、それが攻撃されるとシステム全体がダウンしてしまいます。

しかし、ブロックチェーンではデータが分散され、すべてのコンピュータに正しい情報が保存されています。 したがって、あなたのコンピュータの1つが攻撃されても、そのコンピュータはダメージを受けません。 また、ブロックチェーンには単一障害点がありません。

そのため、第三者からの攻撃にも強く、システムダウンを起こさないという利点があります。 実際、ブロックチェーンは10年以上前から存在しており、今までシステムがダウンしたことはありません。

ブロックチェーンの短所

これまでの解釈では、ブロックチェーンの普遍的なシステムのように見えます。 しかし、このようなブロックチェーンには、いくつかの欠点があります。

では、ブロックチェーンの具体的なデメリットは何かを見てみましょう。

デメリット 1.記録されたデータは削除できない

ブロックチェーンの利点は、データが改ざんされないこと、つまり、削除や変更が同時にできないことです。

誤って個人情報を入力しても、ブロックチェーン上で共有され、削除することはできません。

そのため、ブロックチェーンのデータを扱う際には注意が必要です。

デメリット2.悪意のあるユーザーのハッキングを防ぐことができない

ブロックチェーンは、すべてのユーザーが利用できるシステムです。 つまり、健全なユーザーだけでなく、悪意のあるユーザーも完全にブロックチェーンに参加することができるのです。

悪意のあるユーザーが有害なデータをブロックチェーンに注入し、システムを破壊する可能性があります。

また、ブロックチェーンでは、データの正確さは多数決で決まります。 51%以上のノードが同時に不正行為を行っていると、システムが簡単に破損してしまいます。 51%以上のノードが同時に悪用されることはほとんどありませんが、リスクはあります。

デメリット3.メンテナンスや修理がしにくい

中央管理者がいるシステムでは、データチェックなどの保守作業が容易に行えます。 しかし、データがブロックチェーンに分散しているため、ブロックごとにメンテナンスを行う必要があります。 これは非常に時間とコストのかかることです。

また、ブロックチェーンはデータを修正することができないため、エラーが発生した場合にすべてのブロックの内容を変更することは極めて困難です。

ブロックチェーンに関するおすすめ書籍

ブロックチェーンについて詳しく知りたい方は、ブロックチェーンに関する本を読んでみてはいかがでしょうか。 ブロックチェーンに関する書籍はすでにたくさん出版されていますが、ここではおすすめの3冊をご紹介します。

ブロックチェーン革命

– ビットコインに対応したテクノロジーは、ビジネス、経済、そして世界をどのように変えていくのでしょうか。

は、ブロックチェーン本のビジネスよりも内容が充実しているので、エンジニアでなくても読みやすいです。 丁寧に解説されており、予備知識がなくても読めるので、ブロックチェーン関連書籍の最初の一冊としても適しています。

この出版物は2016年と少し古いですが、それでもブロックチェーンの基本的な概念が書かれているので読む価値があります。

さらに、この本は仮想通貨だけではなく、ブロックチェーンが社会をどう変えるかということも書かれているのが面白い。

ブロックチェーン・バブルかレボリューションか

ブロックチェーンと暗号通貨の現在と未来

英語に抵抗のない方には、絶対にお勧めの一冊です。 この本の特徴は、これからのブロックチェーンの可能性と課題について考察していることです。

ブロックチェーンの未来については、夢のある議論が多いですが、本書では現実に焦点を当てているので、客観的な事実に基づいて可能性を理解することができます。

ですから、この本を読んだ後は、ブロックチェーンで何ができないのか、どんな問題があるのかなど、現実的な議論ができるようになります。

ブロックチェーンの仕組みと発展を本書で明確に示した、図解ですぐに使える教科書

この本は、ブロックチェーンを使って何かしたいと思っているエンジニアのためのもので、これからブロックチェーンについて学びたい人のためのものではありません。

本書では、ブロックチェーンを技術的な観点から解説しており、署名アルゴリズム、ビザンチン一般問題、予言機問題などの技術的な側面を学ぶことができます。 仕事でブロックチェーンを使いたい、新しいサービスを立ち上げたいと思っている方は、一度読んでみてください。

ブロックチェーンの未来について

現在、ブロックチェーンは主に仮想通貨に利用されています。 しかし、将来的にはブロックチェーンが日常生活のいたるところに存在するようになると予想されています。 その活動は、ヘルスケア、エンターテインメント、流通など幅広い分野に及んでいます。

例えば、ブロックチェーンの導入が期待されている業界の一つにヘルスケアがあります。 ヘルスケア分野では、スマートウォッチなどのウェアラブルデバイスや体重計などのヘルスケアデバイスの情報をブロックチェーンに蓄積することで、医師が現在の健康状態を把握できるようにする取り組みが行われています。 また、電子カルテをブロックチェーン上に保存することで、複数の医療機関や研究施設にまたがって、自分の医療情報を簡単に提供することができるようになります。

また、家庭ごみの管理もより日常的なものとなっています。

ゴミを出すときにQRコードを付けて、その情報をブロックチェーンに保存する。 これにより、廃棄物を追跡することができるので、廃棄場所に運ばれたとしても、誰のものかがわかるようになります。

このQRコードとマイナンバーなどを関連付けることで、誰が分別していないかを簡単に把握することができます。

今後は、日常生活のあらゆる場面でブロックチェーンが導入されることが予想されます。 もちろん、データを安全に管理し、無料で利用できるようにすれば、生活の質も向上します。 しかし、すべてが簡単にデジタル化できるのであれば、ブロックチェーンによって常に監視されているように感じるかもしれません。

そのため、今後ブロックチェーンが発展していく中で、個人のプライバシーにあまり寄与しない形で日常生活に導入されていくべきだと思います。

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