Blockchain（ブロックチェーン）とは
Blockchain（ブロックチェーン）とは、分散型取引台帳と呼ばれています。
P2P（pear to pear）という第三者機関の存在なしに
ユーザー同士だけでシステムを管理できるシステムになっています。
ちなみにですが、
Blockchain（ブロックチェーン）とBitCoin（ビットコイン）は別物です。
Blockchain（ブロックチェーン）はBitCoin（ビットコイン）の開発の過程で生まれた
取引を記録する分散型台帳を実現するための技術です。
Blockchain（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
予測を発表しています。この先Blockchain（ブロックチェーン）の国内市場規模は、
2020年で100〜200億円規模で、2025年には1000億円を超えると言われています。
また、世界全体では2020年の30億米ドルから2025年には、
397億米ドルへと拡大するとの見解も発表されています。
国内市場規模
- 2020年で100〜200億円
- 2025年で1000億円を超える
世界市場規模
- 2020年の30億米ドル
- 2025年には397億米ドル
Blockchain（ブロックチェーン）とBitCoin（ビットコイン）の関係性
よくBitCoin（ビットコイン）と
Blockchain（ブロックチェーン）をまとめて議論されることが多いですが、
両者は同じものではないです。
BitCoin（ビットコイン）はBlockchain（ブロックチェーン）の応用であり、
Blockchain（ブロックチェーン）はBitCoin（ビットコイン）を必要としていないです。
BitCoin（ビットコイン）は後ほど紹介していく、
- P2P（ピア・ツー・ピア方式）
- ハッシュ関数
- 公開鍵暗号方式
などの様々な技術が利用されており、
それらを繋ぐプラットフォームとして役割を果たしているのが、
Blockchain（ブロックチェーン）です。
Blockchain（ブロックチェーン）と従来のデータベースの違い
Blockchain（ブロックチェーン）の主な特徴としては、
- 非中央集権性
- データの対改竄（かいざん）性
- システム利用コストの安さ
という3点です。
これらの特徴は、
Blockchain（ブロックチェーン）が従来のデータベースデータとは異なり、
システムの中央管理者を必要としないデータベースであることから生まれています。
| 従来のデータベース | Blockchain（ブロックチェーン） | |
| 構造 | 各主体がバラバラな 構造のDBを持つ | 各主体が共通の構造のデータを参照する |
| DB | それぞれのDBは 独立して存在する | それぞれのストレージは 物理的に独立だが、 P2Pネットワークを介して 同期されている |
| データ共有 | 相互のデータを参照するには 新規開発が必要 | 共通のデータを持つので、 相互のデータを参照するのに 新規開発は不要 |
Blockchain（ブロックチェーン）の特徴
- 改ざんが非常に困難
- システムダウンが起きない
- 取引の記録を消すことができない
- 自律分散システム
改ざんが非常に困難
Blockchain（ブロックチェーン）はハッシュや電子署名などの暗号技術を活用することで、
データの改ざんを容易に検出することが可能です。
それによって改ざんが非常に困難です。
システムダウンが起きない
Blockchain（ブロックチェーン）は不特定多数で全員の台帳を記録しているので、
一部のシステムがダウンしたとしても残りの多数が記録を保持するため、
システム全体がダウンすることはないです。
取引の記録を消すことができない
Blockchain（ブロックチェーン）の取引履歴は削除もできないので、
一度記録された取引は消えずに証拠として残り続けます。
自律分散システム
Blockchain（ブロックチェーン）は中央管理が存在せず、
全ての参加者が自立して取引履歴をコピーし続けています。
よってBlockchain（ブロックチェーン）は自立分散システムと呼ばれています。
Blockchain（ブロックチェーン）の仕組み
- ブロック
- P2P方式
- ハッシュ関数
ブロックとは
仮想通貨を送付する際の取引データをトランザクションといい、
複数のトランザクションをまとめたものをブロックと呼びます。
銀行の通帳で考えると、トランザクションは預入・引き出しなどの取引履歴で、
ブロックは複数の取引履歴をまとめた通帳の1ページのようなものです。
- 預入/引き出しなどの取引履歴
- 取引履歴をまとめた通帳の1ページ
取引が新規に生成されたブロックやそれに続くブロックに取り込まれる流れを承認と言い、
このブロックが鎖であるチェーン状になっている構造が、
Blockchain（ブロックチェーン）の名前の由来になります。
P2P（ピア・ツー・ピア）方式とは
通常のネットワークはクライアント・サーバー方式ですが、
Blockchain（ブロックチェーン）の場合はP2P方式によって
ネットワーク内の不特定多数の参加者によって取引データが監視されています。
不特定多数の参加者が監視していることで、二重支払いが発生した場合も
不正を発見して取引データを無効して破棄することができます。
この一連の仕組みによって、すべての取引履歴はすべてのユーザに分散共有され、
第三者機関に頼らずとも正当性が担保されます。
ハッシュ関数とは
ハッシュ関数とは、データの特定に長けている暗号化技術です。
ハッシュ関数の仕組みは、計算式を通すことによって
入力したデータに固有の値であるハッシュ値になります。
ハッシュ値は入力したデータを特定するIDとして機能するので、
もしデータが改ざんや破損があれば瞬時に検出が可能です。
ハッシュ関数によって返されたハッシュ値は入力されたデータに固有の値になります。
のハッシュ値から元のデータを特定することはできない。
また、入力データが同じならば、誰がいつどこでハッシュ関数にかけても、
同じハッシュ値が得られる。
電子署名とは
電子署名とはデジタル文章の作成者を証明する電子的な署名です。
電子署名を活用することで2つの妥当性を証明することが可能です。
- データが署名者により作成されたこと
- データが改ざんされていないこと
電子署名を生成する際には公開鍵と秘密鍵と呼ばれるペアになった鍵が生成されます。
署名者は秘密鍵を使いデータに署名をして、電子署名として受信者に送ります。
受信者は事前に受け取っていた公開鍵を使うことで、
そのデータが署名者によって生成されてことを確認します。
Blockchain（ブロックチェーン）はこの電子署名を利用することで
なりすましや改ざんを防いでいます。
コンセンサスアルゴリズムとは
Blockchain（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す。
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）という
合意形成の計算方法を指します。
Blockchain（ブロックチェーン）上では、
全ての参加者に分散して同等の情報を記録していきます。
この記録する取引情報に食い違いがでないように
正しいかどうかを検証するためのルールがコンセンサスアルゴリズムになります。
Blockchain（ブロックチェーン）を用いる3つのメリット
このBlockchain（ブロックチェーン）を用いるメリットとして大きく3つあります。
- データの改ざんが事実上不可能
- 海外送金コストの削減
- 金融の中央集権化が防げる
データの改ざんが事実上不可能
データの改ざんが事実上不可能になることです。
これは、多くの人が同じデータを複数にコンピュータで管理しているため、
ひとつのコンピュータが攻撃されても、
他のコンピュータで改ざんをすぐに認知できるからです。
海外送金コストの削減
2つ目に、海外送金コストの削減があります。
一般的に金融機関を通じて海外送金すると、莫大な手数料がかかってしまいます。
しかし、ネットの世界ではそのような国境は存在しないため、
最小限の手数料に抑えることができます。
金融の中央集権化が防げる
最後に、金融の中央集権化が防げることです。ユーザーが全員で管理しているため、
誰か一人の恣意的な行動によって
Blockchain（ブロックチェーン）をコントロールすることができないのです。
Blockchain（ブロックチェーン）の応用
- 記録の証明
- コストの削減
- スマートコントラクト
記録の証明
Blockchain（ブロックチェーン）上に
一旦情報が記録されると改ざんが困難であるという特性から、
不動産の契約や保険などの記録の証明として
Blockchain（ブロックチェーン）を使う実証実験が行われています。
コストの削減
Blockchain（ブロックチェーン）を活用することで取引処理のコストを抑えることで、
送金や決済サービスのコスト削減などへの活用に応用されます。
スマートコントラクト
スマートコントラクトは、
Blockchain（ブロックチェーン）で自動執行するプログラムのことです。
第三者を介すこと無く予め定義されているコード通りに処理を行うので、
この先IoT（Internet of Things）や著作権管理、シェアリングなどの
様々なサービスへの運用が期待されています。
パブリックチェーンとプライベートチェーン
Blockchain（ブロックチェーン）には、
- パブリックチェーン
- プライベートチェーン
という2種類が存在します。
パブリックチェーン
パブリックチェーンは誰でも自由に
ネットワーク参加可能なBlockchain（ブロックチェーン）です。
パブリックチェーンを形成するNetworkは誰でも自由に参加可能なので、
公共性や真正性などを担保できてデータの透明性に優れています。
パブリックチェーンは整合性の取れたデータを
Blockchain（ブロックチェーン）に記録するために
ネットワーク参加者全員のコンセンサス（合意）を得る必要があります。
そのため、データの処理速度はプライベートチェーンと比べて遅い傾向にあります。
プライベートチェーン
プライベートチェーンはネットワーク参加に
承認が必要なBlockchain（ブロックチェーン）です。
プライベートチェーンではBlockchain（ブロックチェーン）への記録を是非を決定する
承認者が存在します。ですので悪意のあるデータが書き込まれるリスクを回避できます。
また、PoWのような経済的インセンティブが必要なく、
Blockchain（ブロックチェーン）の運用を続けていくことが可能です。
オンチェーンとオフチェーンについて
オンチェーンとオフチェーンについて説明します。
オンチェーンとは
仮想通貨で決済を行うとその全ての取引履歴は、
Blockchain（ブロックチェーン）を維持しているマイナーによって、
Blockchain（ブロックチェーン）に直接書き込まれていきます。
このようにBlockchain（ブロックチェーン）に
直接記録を書き込むことをオンチェーンといいます。
このオンチェーンは一つのブロックの承認には最低でも10分掛かります。
承認が遅れると次々と承認しなければならない情報が溜まっていき、
取引手数料が高くなります。
- 承認時間が長い
- 手間が掛かる
- セキュリティに強い
オフチェーンとは
オフチェーンというのは、
Blockchain（ブロックチェーン）上に直接記録されていない情報があるやりとりを指します。
オフチェーンを利用することで1分間で処理できる
トランザクションの量を数千倍にすることができます。
- 手数料も安価
- 送金時間も短縮
- セキュリティが弱い
オンチェーンとオフチェーンの違い
オンチェーンとオフチェーンの大きな違いは
取引のどの部分を記録するかという特徴にあります。
オンチェーンでは、取引のすべてがBlockchain（ブロックチェーン）のネットワークで
リアルタイムに記録されていくのに対して、
オフチェーンでは、取引の最初と最終的な取引の結果だけが
メインチェーンに記録されます。
オフチェーンが生まれた背景はスケーラビリティ問題
BitCoin（ビットコイン）の利用者が増えれば増えるほど
問題となるのがスケーラビリティ問題です。
スケーラビリティ問題というのは利用者の増加によって
マイナーがブロック承認が遅れるという事象です。
ブロック承認が遅れると取引に遅延が発生して、
優先的に取引を行ってほしい場合は、マイナーにより多くの手数料を払うなどの
取引手数料の高騰という問題も起こりました。
そこで導入されたのがオフチェーンという考え方です。
このオフチェーンは取引記録の結果のみを記録するので、
ブロック承認回数を減少させることが可能です。
また、オフチェーンの途中取引は手数料が一切発生せず、
最終的に手数料が掛かるのはオンチェーンに記録するときだけです。
よってマイナーへの手数料も下がり、
記録量も減少するので取引スピードも上昇します。
ハードフォークとソフトフォークについて
仮想通貨は、機能改善や処理速度の向上などのアップデートのために
フォークが行われます。
フォークとはBlockchain（ブロックチェーン）が連なり続いている途中で分岐することです。
ソフトフォーク：後方互換性のあるソフトウェアアップデートのこと
Blockchain（ブロックチェーン）の課題や問題点
- 処理速度の問題
- ブロックサイズの拡大に伴う懸念
- マイクロペイメントの手数料
処理速度の問題
BitCoin（ビットコイン）は1ブロックのサイズは1MBであり、
1秒で平均6〜7件の処理しか行うことができません。
これは1秒で最大56,000件以上処理できるVISAカードに比べると
リアルタイムの決済では利用が難しい状況です。
ブロックサイズの拡大に伴う懸念
BitCoin（ビットコイン）は処理速度の問題を解決すべく、
ブロックサイズの拡大が行われています。
BitCoin（ビットコイン）から分岐したBitCoinCash （ビットコインキャッシュ）では、
ブロックサイズを1MBから32MBに拡大されました。
しかし、ブロックサイズが拡大した場合にマイナーがブロックを発見した後に
ブロックをネットワークに伝播するのに遅延が発生します。
この遅延を利用してブロックを発見した先んじて、
マイナーがマイニングスタートすることも可能です。
しかし、ハッシュパワーが大きいマイニンググループや企業がマイニング有利な状況となり、
マイニングの寡占化が進む可能性があります。
これでは、
Blockchain（ブロックチェーン）の理念であった非中央集権的なネットワークが崩れて、
不正を働きネットワークの安全性が確保できない恐れもあります。
マイクロペイメントの手数料
マイクロペイメントとは、少額決済のことです。
仮想通貨で少額決済を行う場合に、
取引がBlockchain（ブロックチェーン）に
承認されるためにはマイナーに手数料を支払う必要があります。
何度もマイクロペイメントをすると送金コストが膨れ上がってしまいます。
現在マイクロペイメント時に手数料がかからないように議論が進められています。
まとめ
Blockchain（ブロックチェーン）の仕組みについてわかりやすく説明してみました。
Blockchain（ブロックチェーン）は、
この先将来多くの場所で利用されていくことが予想されます。
実社会でも非常に重要な技術なのでしっかりとBlockchain（ブロックチェーン）について
理解しておきましょう。
コメント