ブロックチェーンとは?仕組みやメリットをわかりやすく徹底解説

ブロックチェーンとは、「取引記録を残しておく分散型の台帳」です。ビットコインなどのパブリックブロックチェーンは、システム障害に強く、データ改ざん防止にも優れていますが、その反面としてデメリットも存在します。この記事では、「ブロックチェーンとはどのような技術なのか」を身近な事例を交えてご紹介します。

ブロックチェーンとは?仕組みやメリットをわかりやすく徹底解説

「ブロックチェーンとは?」
「何ができる技術なの?」

と気になり、お調べではないでしょうか。

ブロックチェーンとは、「取引記録を残せる分散型の台帳」です。システム障害に強く、データ改ざん防止にも役立ちますが、その反面としてデメリットも存在します。

この記事では、「ブロックチェーンとはどのような技術なのか」を身近な事例を交えてご紹介します。大切な取引記録を守るブロックチェーンと、今後に役立つ情報の扱い方を知って生活に活かしましょう。

ブロックチェーンとは?まずは概要を知ろう

ブロックチェーンとは?まずは概要を知ろう

ブロックチェーンとは、簡単に説明すると「取引履歴を暗号技術によって過去から1本の鎖のようにつなげるかたちで記録する」仕組みです。

各取引の記録は、その取引の記録と、各ブロックを接続させるための情報(前の取引の情報など)で1つの塊(ブロック)として構成されます。ブロックチェーンとは、このブロックが複数連結されたものを指します。

また、ブロックチェーン化された取引記録は、特定の管理主体が存在する通常の集中管理型システムと異なり、複数のノードがそれぞれ情報を保有し、常に同期が取られる「分散型台帳」という仕組みで管理されているため、一部のシステムが停止・故障しても、システム全体の運行・稼働に与える影響を抑制することが可能となっています。

しかし、プライベートブロックチェーンなどは特定の管理主体が存在するため、上記の特徴はパブリックブロックチェーンに劣ってしまいます。

ある取引について改ざんを行うためには、同じ取引記録を所持しているノードの過半数を書き換える必要があるため、データの破壊・改ざんが極めて難しくなっています。

ちなみに、ブロックチェーンと混同されやすいのが仮想通貨のビットコインです。ビットコインと同じ技術と考える方もいますが、ブロックチェーンを活用したサービスがビットコインです。

ビットコインでは、行われた1つの取引をブロックとして扱い、これまで積み上げてきたブロックであるすべての取引履歴とチェーンでつなぐことで正確性を保ち、サービスが運営されています。ですから、ブロックチェーンは、あくまでもビットコインの根幹技術であることは覚えておきましょう。

次は、ブロックチェーンが持つ特徴をみていきます。

ブロックチェーンの2つの大きな特徴

ブロックチェーンの2つの大きな特徴

ブロックチェーンには、以下のような2つの特徴があります。

【ブロックチェーンが持つ2つの特徴】
・システム障害などの影響を受けにくい
・改ざん防止に役立つ

例えば、100人でブロックチェーンのデータを保有している場合、誰かのブロックチェーンのデータが破損したとしても、過半数の人のブロックチェーンのデータが正常であれば、次のデータの更新の際に全員のブロックチェーンのデータが正しい情報に書き戻されます。

そのため、システム障害などのアクシデントからデータを守りやすいと言われているのです。

また、このブロックチェーンのデータを改ざんするためには、過半数である51名以上のブロックチェーンのデータを、次の更新までの間に書き換える必要があります。このことから、改ざん防止に役立つと言われています。

ここからは、もう少し詳しくブロックチェーンを支える仕組みについて解説していきます。

ブロックチェーンを支える3つの仕組み・技術

ブロックチェーンを支える3つの仕組み・技術

ブロックチェーンの特徴を踏まえて、改ざん防止や障害の強さを実現するためにどのような仕組みが使われているのでしょうか。

大きく分けると、ブロックチェーンには3つの仕組みがあります。

【ブロックチェーンの仕組み・技術】
・P2P通信
・暗号技術
・コンセンサス・アルゴリズム

少し難しくみえますが、わかりやすく説明するので参考にしてください。

1.P2P通信

P2P(Peer to Peer)通信とは、複数人のPCやスマホなどの端末で情報共有する技術のことです。P2Pは、ネットワーク上で機能に違いのない端末同士が、データや機能を利用し合う通信システムの総称です。

通常、私たちが使っているシステムやソフトウェアは、クライアントやサーバーといった役割を持つ端末に、正しく申請することで情報を提示してもらっています。

しかし、P2P通信では端末に特定の役割がなく、等しく情報を共有することでデータ処理の負荷を下げ、たとえ誰かの端末で障害が発生しても他の端末がカバーできるように作られています。

そうすることで、システムを維持するために必要な処理も分散できるため、そもそも何らかの障害によってサイトにアクセスできないといった状態が起こらないわけです。

データの損失に強く、一見すると便利なP2P通信ですが、サーバーを経由せずに通信することでやりとりのログを残さない方法なので、取引を分散させてしまうとリスクが増えるような一元的なデータや状態の記録管理といった用途には向きません。

ブロックチェーンを使い、データをそれぞれの端末で保存することでリスクを分散させて、大切なデータを管理するのに役立つ方式として覚えておきましょう。

【参考】P2Pネットワーキングの現状と将来 P2Pネットワーキングの現状と将来― ネットワークの中立性に関する懇談会詳しくはこちら

2.暗号技術

セキュリティ面で不安を解消してくれるのが、ブロックチェーンの暗号技術です。

主に「1.ハッシュ関数」「2.公開鍵暗号方式」の2つの暗号技術があります。そして、どちらも暗号技術として強固な性能を持ち、多方面のセキュリティに使われています。

ハッシュ関数データを不規則な文字列に変換すること。変換後の文字列のことをハッシュ値と言い、このハッシュ値は元データが少しでも違えば全く別の値になる
公開鍵暗号方式安全にデータのやり取りをするための方法。公開鍵暗号方式を用いることで、お互いに間違いなくデータのやり取りができる

ハッシュ関数は、データを不規則な文字列に変換することで、1つの固定されたデータを出力する暗号技術です。出力された不規則な文字列を使い、特定のデータを逆算することができないように、計算過程で情報が欠落するように作られています。

そして、元になるデータが少しでも違えば、不規則な文字列がまったく違うハッシュ値に変更されるほか、規則性を持たないことからデータの特定が非常に難しいです。

次に、公開鍵暗号方式は「秘密鍵」と「公開鍵」の2つを使った暗号技術のことです。

【公開鍵暗号方式の流れ】
1.秘密鍵を使って公開鍵を作る
2.公開鍵でデータを暗号化する
3.暗号化されたデータは秘密鍵を使って復元する

上記のように、秘密鍵を基軸として暗号化と復元を行います。大切なのは、秘密鍵を持っている人でなければ暗号を解くことができない性質です。秘密鍵を持っていなければ暗号を解けないため、なりすましや盗聴などの脅威からデータを安全に守ります。

こうした2つの暗号技術をブロックチェーンに取り入れることで、さらに強固なセキュリティを持たせることができるわけです。

3.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、複数人で持っているデータが正しいと判断するための仕組みです。

追加されたデータが正しいと利用者全体の意見を一致させるために、どの結果を正しいと処理するのかを決めることができます。ブロックチェーンで保管されるデータは、日々追加されて新しく構築されていきます。

ブロックが増える、変更されるといったとき、追加されたデータが正しくなければ改ざんを疑えるように答えを決められるわけです。コンセンサス・アルゴリズムは、利用される状況によって「何を答えにするか」が違います。

あくまでも意見の一致・承認という意味でコンセンサスが使われ、利用者同士が持っているデータは正しいと、全体で承認することができる処理と覚えておきましょう。

PoW(プルーフ・オブ・ワーク)とは

ちなみに、ビットコインではPoW(プルーフ・オブ・ワーク)というコンセンサス・アルゴリズムが使われています。PoWは、ブロックチェーンで計算された最も早いハッシュ値の答えが正しいと判断します。

そのため、計算処理の速度が答えに直結するため、マシンパワーを求められてコストがかかるのがデメリットです。しかし、仮想通貨ではPoWによって、追加された高速な取引履歴(ブロック)が正しいことを全体で承認し、発掘(マイニング)として新規通貨の発行が行われます。

PoWを使ってデータを正確に記録することが求められるビットコインで、発掘(マイニング)を手伝っている方がいることで、データの整合性と安全性が保たれているわけです。

次は、こうした複雑なブロックチェーンを利用する意味に直結する、利用者が得られるメリットをみていきましょう。

ブロックチェーンで得られるメリット

ブロックチェーンで得られるメリット

ブロックチェーンで得られる代表的なメリットは、以下の3つがあります。

【ブロックチェーンで得られるメリット3つ】
・システムを安定して利用できる
・取引の透明性の高さ
・仮想通貨などの海外送金における手数料が安い

ブロックチェーンは、障害への対応力と安全性の担保によってさまざまな場所で使われている技術です。

また、記録は公開されているため、取引の透明性が高い技術といえます。銀行や国が介在しないため、たとえばビットコインなどを海外送金する際も、手数料が安く済むのがメリットです。

1.システムを安定して利用できる

ブロックチェーンは、障害に強くデータの損失が防げる技術であるため、安定してシステムを利用できます。

通常のシステム利用では、分散されたデータは個人または企業が管理し、取り出すときに個々で使う形式です。そうすると、誰がどのようなデータを保持しているのか不透明で、保管場所を変更すれば探す必要があります。

ブロックチェーンを使って、同一のデータを全く別々のシステム上に保管すると、障害が起きてもデータを保護できる可能性が非常に高く、損失が起こりにくいです。そして、全体に承認を取ることで内容が正しいことを証明し、偽造や改ざんを防いで安定性を確保できるのです。

2.取引の透明性の高さ

ブロックチェーンで保管するデータは、同一の台帳情報として個々のシステム内で保管されます。つまり、誰がどのような取引をしたのか、それぞれの利用者はいつでも確認できるわけです。

たとえばビットコインなら、どのように取引されて、いくらのやりとりが行われたのかチェックできます。もちろん、利用者以外の第三者が知り得ることはできず、セキュリティの高さは確保されたままです。

そして、ブロックの一部を少しでも変えてしまうと、ハッシュ値に異常が発生します。データの改ざんがあればすぐに発覚するため、誰かが不当に利益を得ることはできません。取引の透明性の高さを持ち、安全にデータを保管できるブロックチェーンは、大切な個人情報の保護にも役立ちます。

3.仮想通貨などの海外送金における手数料が安い

ブロックチェーンは、仮想通貨などの海外送金における手数料を安くするのにも役立ちます。なぜなら、海外へ送金する裏では送金インフラのシステムが稼働し、手数料を多く必要とするからです。

このとき、ビットコインといった仮想通貨で送金すると、ブロックチェーンだけでよいため、余計な工数を減らして手数料を抑えることができます。ブロックチェーンは、銀行同士で送金を行うサービスや仕組みに実際に使われ、素早く送金して手数料を抑えられる便利な方法としてまだまだ使われていくことでしょう。

このように、とても便利なブロックチェーンですが、デメリットと注意点があります。

ブロックチェーンのデメリット・注意点

ブロックチェーンのデメリット・注意点は以下の2つです。

【ブロックチェーンのデメリット2つ】
・処理に時間がかかる
・記録は消せない・変更できない

たとえば、ビットコインなら誰かに送金するにしても、その取引が正しいことを承認されてからになります。そのため、最低でも処理に10分以上はかかるでしょう。

また、ブロックチェーンの特徴でもある改ざん防止の性質は、自分が誤って個人情報をアップロードしてしまうと、後から変更ができないことを意味します。それでは、それぞれ確認していきましょう。

1.処理に時間がかかる

ブロックチェーンは、ハッシュ関数によってハッシュ値を算出する処理までに時間がかかります。

どれだけハイスペックのコンピュータを用意しても、ブロックチェーンによって管理されているデータが膨大であれば、さらに処理に時間がかかるでしょう。ビットコインのようにPoWの特性を活用し、発掘(マイニング)することで報酬が得られるならできるだけ早くすませる原理を見つけようとする人が出てくるはずです。

しかし、処理に関して一定のスペックで処理を続けている場合、いつかは処理に時間がかかるなど不具合が出てしまいます。ブロックチェーンは強固な技術である反面、処理に時間がかかり反映は遅いことは覚えておいてください。

2.記録は消せない・変更できない

ブロックチェーンによって保管された記録は、消せない・変更できないという柔軟性の低さによってセキュリティを保っていることから、メリットがデメリットになる場面も出てきます。

そのため、ブロックチェーン上に何か重要な記録を行う際は、消せない。変更できない。ということを念頭に置いて、注意して行うようにしましょう。

では、デメリット・注意点を踏まえてブロックチェーンはどのような場面で活躍しているのか、具体的にイメージするために主な事例をみていきましょう。

ブロックチェーンが使われている4つの身近な事例

ブロックチェーンが使われている3つの身近な事例

ここでは、実際にブロックチェーンが使われている事例を以下4つ紹介します。

【ブロックチェーンの身近な事例】
・ビットコイン
・ソニー
・マスターカード
・三菱UFJ信託銀行

ブロックチェーンは情報を守る大切な技術なので、身近に使われている事例は意外に多くあります。

それでは、実際の事例を具体的に確認してイメージを膨らませてみましょう。

1.ビットコイン

この記事で、例として何度も出てきたビットコインに使われているのが、ブロックチェーンです。

PoWと呼ばれるコンセンサス・アルゴリズムを使い、取引の情報を迅速にデータとして保管しています。取引には、仮想通貨の額面以外にも個人情報が含まれています。そして、個人情報を含む大切なデータを保護し、記録するためにブロックチェーンが活用されているわけです。

2.ソニー

ソニーでは、ブロックチェーンを応用し、デジタルコンテンツの権利情報処理を行うシステムを開発しています。

たとえば、音楽の権利といった大切な情報の破壊・改ざんが困難なネットワークを作り、自由にデータや権利を移転する目的で作られたそうです。パソコンやスマートフォンの急速な広まりを受け、デジタルコンテンツは誰でも作成・発信できる状態が今では普通にみられます。

しかし、コンテンツの権利情報の処理や証明はまだまだ発展途上。承認を得ないまま利用されることもしばしばあります。ソニーが開発したデジタルコンテンツの権利情報処理システムが発展していくことで、正常に権利や証明を得てから配信できるようになるでしょう。

【参考】ソニーグループポータル | ニュースリリース | ブロックチェーン基盤を活用したデジタルコンテンツの権利情報処理システムを開発詳しくはこちら

3.マスターカード

マスターカードは、デジタル通貨分野の特許を取得し続け、延べ89件のブロックチェーン特許を保有しています。アメリカで出願された特許には、クレジットカード決済の検証、決済処理の高速化、暗号資産での返金処理のブロックチェーンが含まれていると報じられました。

そのほか、マスターカードは暗号通貨のサポートを発表。どの暗号通貨を取り扱うのか明確でありませんが、ビットコインといったブロックチェーンを使った暗号通貨なら迅速な決済が可能になるでしょう。

こうしたデジタル通貨による決済は広まりを見せ、デジタルな価値を便利に移動できる日も近いのではないでしょうか。

4.三菱UFJ信託銀行

取引記録を残すブロックチェーンは、三菱UFJ信託銀行のセキュリティトークン(デジタル証券)の「Progmat」で活用されています。

これまでかなりの金額を保有していないと投資できなかった不動産投資にブロックチェーンの技術を活用することで、少額からでも投資できるようになります。

ちなみに、三菱UFJ信託銀行には「情報銀行サービスDprime」があります。大切な個人情報や購入履歴といったパーソナルデータを保護し、徹底したセキュリティで守り、お得なギフトを受け取ってみましょう。

三菱UFJ信託銀行の「情報銀行サービスDprime」について詳しく知りたい人は、以下を参考にしてください。

まとめ

この記事では、ブロックチェーンの概要や事例について紹介しました。

意外に身近なところで、データの保護・管理が行われていることがお分かりいただけたはずです。三菱UFJ信託銀行でもブロックチェーンを活用しており、情報銀行サービスといったプロジェクトも進行しています。

また、情報銀行という情報資産を保管・活用するDprimeといった新しい試みも行っていますので、気になる方は以下をご覧ください。

  • Dprime
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