ブロックチェーンのしくみや特徴をわかりやすくまとめてみた。【図解】

 
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今回は、ブロックチェーンについてしっかりとまとめていきたいと思います!

初心者の方に多いのが、ブロックチェーンといえばビットコインのみだと思っていらっしゃる方だったり、今までなんとなーーくはわかっていても詳しくはよくわからない方であったり。

もちろんビットコインはブロックチェーン技術を用いて成り立ってはいますが、イコールでもなければビットコインにしか使われていないといったわけではありません。

いまいちよくわからないブロックチェーンなるものを、私 はながなるべく分かりやすくしてみたので、これから暗号通貨投資を考えている方をはじめよくわからなかった方は、しっかり理解を深めていきましょう!

ブロックチェーンとは

ブロックチェーンとは

つい最近のように思われる2009年にビットコインを作り出したナカモト・サトシという匿名の人が、ビットコインの土台となる技術、ブロックチェーンなるものを論文にて発表されました。

ブロックチェーンを一言で表すと、よく言われているのが「世界中のみんなが見れる台帳」です。

例えば、「ビットコインを私から渡辺さんに送りました」とかいう情報をいくつかまとめたものをブロックと呼び、ブロックをどんどんつなぎ合わせていったもの、つまり鎖のように繋いでいくのでブロックチェーンと呼ばれているんですね。

最初は、情報の保管・管理がメインで作られたのがきっかけでしたが、今では幅広い分野で期待されています。

ビットコインだけに限らず他暗号通貨を用いて、個人特定・保険業界・不動産取引・公的契約と多岐に渡ってブロックチェーンの技術が参入しつつあります。

ブロックチェーンの仕組み

非中央集権型:P2P

非中央集権型:P2P

従来の管理方法としては上図左のとおり「中央集権型」と呼ばれ、中央管理局(サーバー)が監視している状態でした。

一方で上図右の非中央集権型の管理は「P2Pネットワーク」と呼ばれており、Peer to Peerの略です。

ノードとは個人間の端末同士のことをさし、peerとは対等の立場同士で通信することをさします。

P2Pネットワークでは、非中央集権の名の通り中央で管理する存在がありません

どう管理しているのかというと、参加者(ノード)同士でネットワークを形成しており、上図のようにひとり個人だけでは成り立たないですよね。

複数人の相互の合意の上でネットワークが成り立っていることを、分散型ネットワークP2Pネットワークということです。

また、P2Pのノード全てがお互いに監視しているので、国の力でも制御できません

つまり、銀行だったりの特定の組織に管理されていると、システム障害に弱かったり、ハッキングや人為的なミス、データの改ざんや消滅などさまざまな問題が生じる可能性が無きにしも非ずです。

しかしP2Pなどのように分散管理されていることによって、上記のような問題を解消することができます。

ブロックチェーンのしくみ

ブロックチェーンのしくみ

ブロックチェーンの仕組みとしては、1ブロックの中にいろんな情報がつまったものが連なっています。

上図のように、ブロックの中身としては

  • 前のブロックのハッシュ値
  • ナンス
  • いくつかの取引情報

にてブロックが成り立っているのですが、これだけみてもよくわからないと思いますので詳しく見ていきましょう。

ハッシュ関数

冒頭にて、ブロックチェーンとは世界中のみんながみれる台帳のようなものだとお伝えしたかと思うのですが、実はわたしのような素人がみてもちんぷんかんぷんなようにハッシュ関数というものによって暗号化されています。

例えば、「AさんからBさんに1000bit送金した」というデータが記録はされているものの、暗号化されてしまうとそこから元に戻すことは極めて困難になります。

ちなみに、その暗号化された後のものを「ハッシュ値」といいます。

そして、全く同じデータを入力すると同じハッシュ値になりますが、すこしでも違うデータを入力すると全く違うハッシュ値が出されます

この仕組みによって、ビットコインの取引の改ざんを防止しています。

もっと詳しく説明すると、ビットコインでも用いられているハッシュ関数が「SHA-256」というものなのですが、このハッシュ関数を使ってわたしのすきな歌手である”井上苑子”さんの文字列をハッシュ関数にかけてみます(*’ω’*)

SHA-256でハッシュ変換

右のハッシュ値から、左のもとの文字列に直そうとも思わないですよね。

そうやって考える方がもはや時間の無駄ですよね(笑)

そして先ほどもお伝えしたのでもうお気づきかとおもうのですが、元となるデータが大文字小文字などどこか少しでも違っていればハッシュ値は全く別のものになります

なので、何度か適当に代入してみて、結果を導き出すためのヒントを得ようとしても無理な話ということですね。

上記の通り、高性能なコンピューターでもハッシュ値から元の文字列を見つけるのは極めて困難です。

このハッシュ関数の仕組みによって、ブロックチェーンの改ざんを不可能にさせています。

ナンスとマイニング

ナンスとは「Number used once」の略であり、一度きり使用される使い捨ての数字のことを言います。

ブロックを生成する際にマイナーといわれる採掘者によって生成される32ビットの数値のことをさします。

一定の長さであること以外はとくに決まりはありません。

そして、ナンスはマイナーの手によって計算を行うことによってブロックを生成しているのですが、計算方法としてはとにかく総当たりです。

総当たり的に答えを見つけだすことによって、取引の整合性を取る作業のことをマイニングと言います。

マイニングに関しては別途で説明しますね。(後述)

それでも改ざんしようとする人が出てこないの?

先ほど、元のデータのどこかがたった1文字、大文字小文字の違いでも異なるデータであればハッシュ値は全く違うものになる特徴があると説明しました。

そして、一つ一つのブロック内には前のデータから受けたデータも含まれています

ここで突如悪者が現れデータを攻撃して改ざんしようとした場合、前後のブロック内の論理が崩壊します。

そして、その改ざんしたデータはそこから生まれたハッシュ値をずっと「正しいもの」という認識にしないといけないために、他のブロックも改ざんし続けなければいけません

また、正しいデータと改ざんされたデータが存在すると、ブロックチェーンの分裂が起きます。

ブロックチェーンの特徴としては一番長いチェーンが正しいとされて、改ざんされたブロックチェーンが見つかれば存在自体がなかったことにされてしまいます。

なので、改ざんをしている途中に他のマイナーが承認したブロックが生成され、悪者がいくら手を込ませようとしても、膨大な計算に悪者の改ざんが追いつかないんですね。

そして、膨大な計算には莫大な電気代がつきものです。

そこまでして改ざんをしてもなんの意味もなく、むしろ改ざんを行うより普通にマイニングを行った方がインセンティブが高いので、誰しもがしっかりマイニングを行うことになります。

以上によって、改ざんがなされない仕組みを作り上げています。

マイニングについて

マイニングについて

マイニング方法

マイニングとは、とにかくいろんなナンスに値をいれてみて、条件を満たすものを探し求めてひたすら計算を解く作業のことをさします。

そして完成したブロックがブロックチェーンに追加され、どんどん連なっていきます。

イメージとしては、中学生の時に習う因数分解ってありましたよね。習いたての頃、xなどに適当な値をいれて答えを出していたかと思います。懐かしいですね。

そのような感じで、マイニングを行う人は一斉に答えを探し出します。

そして、これ実は暗号通貨によっては変わってくるところではあるのですが、ビットコインでは答えを一番最初に見つけ出した人が暗号通貨による報酬を受け取ることができるので、マイニングを行うマイナーたちは高性能なパソコンを使って競争します。

余談ですが、ビットコインのマイニングは特に電気代がばかにならないので、電気代の安い中国でマイニングが行われていることが多いです。

また、いちから答えを見つけ出そうとするとどうしても難しいと思いますが、「x」のように代入して答えが間違っていないかを確認するだけの簡単な作業なので、確認作業自体はとてもスムーズに行うことができます。

ビットコインのPoW

上記のような、高性能のコンピューターを使って高度な問題を解かせていき、最初に答えを導き出した人がブロックを生成できるといったような弱肉強食の世界をPoW(Proof of Work)といいます。

ビットコインがこの方法を採用していますね。

ほかにも、PoI(Proof of Inpotance)やPoS(Proof of Stake)などなど種類はさまざまにあります。

ブロックチェーンまとめ

ブロックチェーンまとめ

ブロックチェーンは、書き換えが不可能だが全世界の誰でも監視することができて、第三者機関などを介入せずに個人間で取引を行うことができます。

また、ひとつひとつのブロックに取引情報を保存し、前ブロックの内容も一緒にブロックにすることによって一つ一つのブロックが高性能である必要がなく、チェーンとなって繋げるのでコストの削減・非改ざん性を保つことができます。

ひとつのブロックが破壊・改ざんされても、他のデータベースから復元できるので、ハッキングや改ざんが困難になり安全性が非常に高くなります。

ブロックチェーンの技術により、金融業界を始め幅広い分野に適用されて、私たちの生活もとても便利なものになるでしょう。

実態がないために消えてしまうのではないか、どうしても信用できないと思っていらっしゃった方は、暗号通貨が従来の契約・取引よりどれだけ安全なものであるかおわかりいただけたかと思います。

便利で安全な世の中を目指し、開発は今もなお着実に進められています。

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