理解しないとやばい!ブロックチェーン技術が5分でわかる ~基礎編~

仮想通貨
あざらし
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最近は仮想通貨が熱いですが、そもそもその技術がなにでできているのか気になったのでしらべてみました!

■はじめに

今回は「ブロックチェーン」技術をイラスト付きで分かりやすく解説していきたいと思います。
ブロックチェーン技術の取り掛かりとしてできるだけ分かりやすくかみ砕いて行きたいと思いますので、全体では3章に分けて解説していけたらと思います。

・第一章として基礎編
・第二章として応用編
・第三章として未来編

そもそも、ブロックチェーンってなに?と思われる人もいるでしょう。
人によっては「ブロックチェーンって仮想通貨のことでしょ?」と勘違いされる人もいるかもしれませんが全くの別物です。

今となっては”ブロックチェーン=仮想通貨”のイメージの方が強いかもしれませんが
仮想通貨はブロックチェーン技術が生んだ”製品”の1つでしかないことと理解しつつブロックチェーンとは何かを理解していきましょう!

■ブロックチェーンの始まり


2008年にサトシ・ナカモトという人物が発表したブロックチェーンに関する論文というものが公開されました。
このサトシ・ナカモトは、名前から日本人のように思えるがその素性は誰も知らず、本当に日本人なのかどうかも、別の国の人かもわからない謎が多い人物として有名です。
ですが、そんな素性が分からない者が書いた論文に世界中の技術者の関心があつまり、有志による開発とオープンソースで公開された技術それが「ブロックチェーン」です。

このブロックチェーン、現在となっては経済の根底を覆しかねないほどの革命的な技術だということをまずは理解していただきつつ、謎の人物サトシ・ナカモトが考案した技術ということを知っておいてください。

(豆知識)

サトシ・ナカモトがどうして匿名で論文を発表したかという話題については全世界でも謎が多くわかっていないところがあります。

ただし一部の間では、このブロックチェーン技術により世界の経済の仕組みを大きく変えることをサトシ・ナカモトは理解しており誘拐や暗殺から逃れるためにわざと身元をかくしたのではないかとされています。「信じるか信じないかはあなた次第」

■ブロックチェーンって何がすごいの?

では、ブロックチェーン技術がなぜ経済の根底を覆すほどに凄い技術なのかというと、データー改ざんによる不正が極端に困難ということです。
それを理解するためにブロックチェーンの特徴を3つに分解して説明していきたいと思います。

<ブロックチェーンの特徴3つ>
・中央集権的なデーターの管理が不要
・データー改ざんによる不正がほぼ不可能
・システムダウンによる取引の停止がほぼない

1.中央集権的なデーターの管理が不要

例として通貨を用いて説明していきますと、日本では¥(円)が流通している通貨であり、それを管理しているのは各町の銀行や日本銀行であり、その管理の方式を【中央集権型】といいます。

特徴としては一か所でお金の取引履歴や発行数などを管理することで情報のクローズ化がされ他人に履歴がみられないことで改ざんを防いでいます。

次に、ブロックチェーンでも理解しやすいように、「仮想通貨」を例にします。

ブロックチェーンでは利用者全員で同じ取引履歴を持ち、悪意ある者が取引履歴を改ざんしたとしても、他の利用者が持っている取引履歴と見比べることで整合性を取る動きで改ざんを防いで言います。それが【分散台帳型】といいます。

中央集権型との大きな違いは、管理者という概念がないということです。

通常お金のやり取りをするにしても銀行が間にはいり次の銀行へと送金されるといった流れになっているかと思いますが、ブロックチェーン技術を使った仮想通貨の場合は“人と人”(P2P)どうしが直接やりとりをし、その取引履歴が正しいかを他の人が判断するために、不正な改ざんによる取引がとても困難だとされている要因の一つです。

2.データー改ざんによる不正がほぼ不可能

「不正が不可能」な理由を説明する前に、ブロックチェーンの構造の説明からしていきたいとおもいます。

ブロックチェーンでは、【取引情報】と共に【Hash値】を組み合わせて一つの箱にしまいます、これがブロックチェーンの「ブロック」のゆえんになります。

このブロックは取引ごとに生成され、過去のブロックと新しいブロックの情報がつながるように残されており、この連結している形が「チェーン」の様子からブロックチェーンという名前になっています。

次に、なぜこのブロックチェーンの方式が強固な情報改ざんを防いでいるかというと、【Hash値】に理由が隠されています。
このHash値は、一回の取引ごとに一つ前の(Hash値+取引履歴)を基に次のHash値に変換して新しい取引履歴と一つの箱にいれています。

さらに、次の取引でも同じように(Hash値+取引履歴)を基に次のHash値に変換して新しい取引履歴と一つの箱にいれてと・・・
この繰り返しによりブロック内のデーターが作成されていきます。
では、なぜこの方式が情報改ざんに役立っているかと一言で表すと、全ての過去の取引履歴が分からないとHash値の解析ができないからです。

Hashというのは逆説てきに復号できない暗号となっており、例えるなら「1+1=2」だから「2=1+1」というように逆きない仕組みになっています。

Hash値には決まった桁数があり、もともとの取引履歴がどんな文字数でもあったとしても、5桁のHash値になります。

仮に[ABCDEFGHIJK]という文字列をHash化してもこの5桁の枠組みからははずれず「12345」という値になりますし、[ABCDEFGHIJK………………(2000文字)]としても「54321」と別の値で5文字のHash値が生成されます。

つまりは、もともとの文字列を知っていないと正しいHash値が導き出せない仕組みになっています。

さらに、ブロックチェーンでは一つ前のHash値を知っていないといけないということもあり、最新の取引履歴を改ざんしたとしても過去のデーター全てを改ざんしなくてはいけないために不正がほぼ不可能となっています。

(豆知識)

ちなみに、なぜ“ほぼ”なのかというとAIなどを利用してHash値の解析を実行すれば解析されてしまう可能性があるからです。

「じゃあ、安全ではないじゃん!」と思われるかもしれませんが現在のコンピューターの仕組みでは解析には何十年とかかるため不正は“ほぼ”不可能な仕組みとされています。

ただし、あるコンピューターを使用するとものの数分で解析される可能性がでてきました。

それが「量子コンピューター」です。

ここでは量子コンピューターの説明は省きますが、通常のコンピューターとは比べ物にならないほどの速度で暗号を解析できるほどのハイパーコンピューターになっています。

でも、仮に量子コンピューターが通常利用される世の中になっている頃には、更に上いく暗号システムが量子コンピューターによって導き出されているかもしれないですね。

3.システムダウンによる取引の停止がほぼない

先ほども説明をしたとおり、銀行は中央集権型の仕組みをとっていて、ブロックチェーンは分散台帳型の仕組みをとっていることはご理解いただけたかと思います。

では、銀行とブロックチェーンではどちらが圧倒的にシステムの強固制が強いかというともちろん「ブロックチェーン」になります。

では、銀行はそこまでシステムが弱いのかと言ったら、通常の生活に支障が出るほどには弱くはありません。
世界的にみても日本の銀行はかなり強固なシステムだといえると思いますが、それでも特定のデーターセンタ―が同時多発的に震災などで故障してしまってはデーターが担保できなくなってしまうのも事実です。

それと比べ、ブロックチェーンは世界各国にいる利用者が全てのデーターを持っているため、一人二人のデーターが飛んでしまっても他の利用者のデーターが残っているのでシステムの停止は全くの停止はありません。

停止するにはスーパーコンピュータなどを使って、同時に利用者のPCをハッキングし同時タイミングで破壊しなければなりません。
こんなことは基本的にはできませんのでそういった意味ではシステムが停止することはありません。

■ブロックチェーンの取引はどのように成立しているの?

ブロックチェーンは取引が発生すると、その取引が正常に完了しているかを確認する計算が発生します。これが俗にいう「マイニング」というものです。※ここからは計算のことをマイニングと言い換えます。

マイニングは特定のHash値がみつかるまで複雑な計算を何度も実行して正解を導き出す必要があり、その方式は次のような動きです。

前回の取引履歴の全て「Hash値」と「取引履歴」と「Nonce値」を使用して特定のHash値を見つける作業がマイニングになります。

ここでいう特定のHash値とは、Hash値の先頭の値の0(ゼロ)がn個連続で並び、さらにある特定のHash値の値以下になるものです。

この特定のHash値を探すのに必要なのが「Nonce値」というもので、この値は計算で使用するその場借りの数字であり、特定のHash値が見つかれば必要なくり、履歴にはのこりませんので、この「Nonce値」が分からないと次のHash値も導き出せない仕組みになっているので不正もしにくいものとなっています。

そして、マイニングの結果、特定のHash値を1番に見つけた人に報酬が支払われるといったものになっています。

そうすることで、こぞって計算をする仕組みをつくり取引が正常に終了するような計算を大量に行わせることで、銀行のような中央集権的な管理者が不要なシステムができあがっています。

■最後に

今回はブロックチェーンの基礎にあたる内容でしたので、すでに理解している人にとってはつまらない記事になったかもしれませんが、ブロックチェーンをより深く理解していくにあたり、外せないものとなっていますので是非覚えていただければ思います。

次回は応用編としてブロックチェーンを利用したシステムの話をしていきたいと思います。

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