「仮想通貨」や「メタバース」、「NFT」などのキーワードを多く耳にするようになりました。そうした中、これらのキーワードに関連して、「ブロックチェーン」という言葉も数年前から頻繁に聞かれるようになりました。ブロックチェーンは、仮想通貨の取引において重要な役割を持つ暗号化技術です。しかしその詳しいところは知らないということもあるのではないでしょうか。
そこで今回は、ブロックチェーンの仕組みや活用シーンなどをわかりやすく解説します。
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目次
ブロックチェーンとは
ブロックチェーンは、情報を記録するデータベース技術の一種です。
ブロックと呼ばれる単位で取引履歴を暗号技術によって取り扱い、それをチェーン、つまり「鎖」のように連結することで、データを保管することから「ブロックチェーン」と呼ばれています。
特長を簡単に言えば、正確な取引履歴を維持するための技術です。
なぜ正確性が保証されるのでしょうか。それは、そのブロックチェーンにかかわる参加者の中に、たとえ不正を働いたり、正常に動作しなかったりする人いたとしても、データの破壊・改ざんが非常に困難だからです。その取引の仕組みは、障害などによって停止することがありません。
従来のクラウドサービスなどは、サービス提供事業者一社を信頼するしかできませんでした。一方で、ブロックチェーンは、多数の参加者に同一のデータを分散保持させる仕組みであることから、サービスの利用存続について一社に依存する必要がありません。
ブロックチェーンは、既存技術を組み合わせて作られており、機密保持が重要になる業界においては、特に大きな変革をもたらす技術として注目を集めています。
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ブロックチェーンが求められた背景
なぜブロックチェーンという技術が登場したのか、その背景を解説します。
ブロックチェーンが生まれたのは、2008年にさかのぼります。コンセプトが発表された後、2009年に仮想通貨の「ビットコイン」を支える技術としてブロックチェーンが用いられ、取引が開始されました。
このビットコインとブロックチェーンの生みの親は、「サトシ・ナカモト」という人物です。その存在は謎に包まれており、日本人のような名ではありますが、海外在住者などさまざまな説があります。
ビットコインは、仮想通貨（暗号資産）の一つです。インターネットを通じて流通する通貨で、中央で管理する企業や組織などをもたないのが最大の特徴です。
仮想通貨の取引は、当然のことながら、高い信用性が求められます。なりすましや改ざん、二重支払いを防ぐことは、重要課題です。
従来は、信頼できるサービス提供者が中央で管理することを前提としなければ、インターネット上で通貨などの取引を安全に行うことはできませんでした。その点、ビットコインは、ブロックチェーンを用いることで、公正な取引の履歴を安定して継続的に記録し続けることができます。しかも不正や改ざんを許しません。
以後、仮想通貨（暗号資産）の多くは、ブロックチェーンの技術を用いて取引がされるようになりました。
そしてブロックチェーンはその他の分野にも利用することが可能であり、契約や取引のあるケース全般はもちろんのこと、食品やその他のモノのトレーサビリティにも応用されています。
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ブロックチェーンの市場規模の予測
ブロックチェーンは、このような信頼性の高さから、非常に多くの分野でビジネス活用が期待されています。市場規模も大幅に広がると予測されています。
2016年に経済産業省は、ブロックチェーン技術の展開が有望な事例とその市場規模予測として、5つの分野合わせて67兆円と発表しました。
ブロックチェーン技術による社会変革の可能性として取り上げられたのは、次の5分野です。
1.価値の流通・ポイント化 プラットフォームのインフラ化【市場規模1兆円】
例）地域通貨、電子クーポン、ポイントサービス
自治体等が発行する地域通貨や電子クーポン、ポイントサービスなどを、ブロックチェーン上で流通・管理するという活用法です。プラットフォームのインフラ化が期待されています。
2.権利証明行為の非中央集権化の実現【市場規模1兆円】
例）土地登記、電子カルテ、各種登録（出生・結婚・転居）
土地の登記状況などの物理的現況や、出生・結婚・転居などの各種登録事項、また医療分野の電子カルテなど、権利関係の情報をブロックチェーン上で登録・公示・管理するという活用法です。これにより、従来とは異なり、非中央集権化が実現するというものです。
3.遊休資産ゼロ・高効率シェアリングの実現【市場規模13兆円】
例）デジタルコンテンツ・チケットサービス・C2Cオークション
資産等の利用権移転情報や、デジタルコンテンツやチケットサービスの提供者と利用者の評価情報をブロックチェーン上に記録することで、遊休資産ゼロ・高効率シェアリングの実現が期待できるとするものです。
4.オープン・高効率・高信頼なサプライチェーンの実現【市場規模32兆円】
例）小売り、貴金属管理、美術品等真贋認証
小売業や、貴金属や美術品などの製品の原材料からの製造過程と流通・販売までを、ブロックチェーン上で追跡することで、オープンかつ高効率で信頼性の高いサプライチェーンの実現が期待できるとするものです。
5.プロセス・取引の全自動化・効率化の実現【市場規模20兆円】
例）遺言、IoT、電力サービス
遺言や電力サービスといった分野で、契約条件、履行内容、将来発生するプロセス等をブロックチェーン上に記録することで、プロセス・取引の全自動化や効率化の実現につながるというものです。
出典：経済産業省「平成27年度 我が国経済社会の情報化・サービス化に係る基盤整備（ブロックチェーン技術を利用したサービスに関する国内外動向調査）」
ブロックチェーンの仕組み
先述の通り、当初はビットコインの取引を成立させ、暗号資産のサービスを実施するために誕生したのがブロックチェーンです。
このブロックチェーンの仕組みを見ていきましょう。
ブロックチェーンは、いくつかの暗号技術がベースとなっています。
仕組みを簡単にいえば、「P2Pネットワーク」というものを利用して、ブロックチェーンのデータを複数人で共有し、中央管理者を必要とせずに、システムを維持することを実現するものです
「P2Pネットワーク」とは？
ここで、P2Pネットワークの意味を確認しておきましょう。
P2Pネットワークとは、P2Pでつながったコンピュータが多数集まり、相互に通信するネットワークのことです。P2Pとは「Peer to Peer」のことで、Peerとは「仲間」という意味です。つまりそのネットワークに参加した仲間のことです。ここでは、コンピュータを指しています。コンピュータが1対1で、直接通信を行う接続方式です。P2Pネットワークで接続されたPeer、つまりコンピュータ同士は、同等の機能を持つものです。
「P2Pネットワーク」のイメージ
P2Pネットワークではシステムが分散されており、中央のコンピュータに依存する中央集権型とは異なります。そのため、一部のコンピュータが障害を受けてダウンしたとしても、システム全体が止まることはありません。
暗号資産をP2Pネットワークと暗号化技術で実現
ではブロックチェーンの仕組みを具体的に見ていくために、このP2Pネットワーク上で、行われることを確認していきましょう。ブロックチェーンでは、暗号化技術がいくつか使われています。
まず、ブロックが一連にいくつも連なっているものをイメージしてください。そのブロック一つ一つに、「タイムスタンプ」「ハッシュ値」「トランザクション情報（暗号資産の取引の記録）といった重要な情報が含まれています。
暗号資産のネットワークでは、取引のたびに、このブロックが新しく生まれていきます。そこで、ネットワークに参加しているコンピュータ端末である「ノード」が、新しく生まれたブロックを相互に承認し、チェーンに足していきます。このように不特定多数の参加者の間で正しく合意形成を得るのがブロックチェーンの特徴です。
「ハッシュ値」とは、あるアルゴリズムにより算出された情報で、一定量の情報をコンパクトにまとめたデータのことです。情報が少しでも変更されると、計算されるハッシュ値は全く異なるものになります。
実は、ブロックチェーン上のハッシュ値は、一つ前に生成されたブロックの内容を示すものが含まれています。
ここで、仮に、何者かが過去に生成したブロック内の情報を改ざんしようと試みたケースを考えてみましょう。もしブロック内の情報を何らかの形で変更したとしたら、ブロックから算出されるハッシュ値は以前と異なるものになります。ブロックチェーンでは、一つ前に生成されたブロックの内容が含まれているため、後に続くすべてのブロックのハッシュ値も変更しなければ、整合性が取れなくなります。すべてのブロックのハッシュ値を変更することは、事実上むずかしいことです。このことから、ブロックチェーンは非常に改ざんされにくい仕組みを持っていることが分かります。そして暗号資産における取引は、中央に管理者がいなくとも、誰にも改ざんされず、成立します。
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ブロックチェーンの特長
ブロックチェーンは、既存技術を組み合わせることにより、これまでにないことを実現しました。そこで、具体的な特長を見ていきましょう。
改ざんが非常に困難でシステムダウンが起きない
ブロックチェーン一番の特長は、何よりもデータの改ざんが非常に困難な仕組みであることと、システムダウンが起こらない、つまりサービスが停止しないということが挙げられます。
先述の通り、ブロックチェーンは一部のブロックを改ざんしたとしたら、全部のブロックを改ざんしなければならないため、事実上、改ざんは困難です。またブロックチェーンでは不特定多数のユーザーが取引を行う仕組みですが、多数のユーザー全員が、全員の取引履歴のコピーを記録していることから、一部のコンピュータがダウンしても、残りのユーザーのコンピュータが記録を保持し続けるため、システム全体がダウンすることがありません。
これを、クラウドサービスなどと比較してみましょう。クラウドサービス事業者が、何らかのサービスを提供していたとします。このとき、システムがダウンするかどうかは、クラウドサービス事業者の一任になります。一方で、ブロックチェーンは、先に示した通り、P2Pネットワークによって成り立っているため、一つのサーバなどのコンピュータに依存することはありません。全員が取引履歴をコピーし続けているのです。
取引の記録は削除不可能
取引履歴の記録は、誰も削除ができません。一度、記録された取引の記録は、証拠として残り続けてくれるのです。つまり、取引の履歴を抹消したいという者がいたとしても、それはできないということです。その意味では、取引という観点からすれば安心といえます。
取引のトレースが可能で透明化が実現
取引のデータは、すべての履歴が残ります。時系列に沿ってチェーン状につないでいくことから、どのように値が変化してきたのか、その経緯をトレースできるという特長もあるのです。つまり、経緯を追いたいときに、すべての取引履歴が残っているため、取引の透明化を図ることができるといえるのです。
すべての取引履歴が、単独ではもちろんのこと、つながりが残ることで、取引の透明化も実現します。
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ブロックチェーンの活用シーン
ブロックチェーンは、これまで解説してきたように、優れた特長を持ちます。特に「改ざんが困難」「削除不可能」「取引の透明化」といった点から、暗号資産以外にもさまざまな活用シーンが期待されています。
経済産業省は、ブロックチェーン技術活用のユースケースとして次の14分野を挙げています。
1.金融系
決済、為替・送金・貯蓄、証券取引、ビットコイン取引、ソーシャルバンキング、移民向け送金、新興国向け送金、イスラム向け送金／シャリア遵法）
2.ポイント／リワード
ギフトカード交換、アーティスト向けリワード、プリペイドカード、リワードトークン
3.資金調達
アーティストエクイティ取引、クラウドファンディング
4.コミュニケーション
SNS、メッセンジャー、取引
5.資産管理
ビットコインによる資産管理、土地登記等の公証
6.ストレージ
データの保管
7.認証
デジタルID、アート作品所有権/真贋証明
8.シェアリング
ライドシェアリング
9.商流管理
サプライチェーン、トラッキング管理、マーケットプレイス、金保管、ダイヤモンドの所有権、デジタルアセット管理・移転
10.コンテンツ
ストリーミング、ゲーム
11.将来予測
未来予測、市場予測
12.公共
市政予算の可視化、投票、バーチャル国家/宇宙開発、ベーシックインカム
13.医療
医療情報
14.IoT
IoT、マイニング電球、マイニングチップ
出典：経済産業省「平成27年度 我が国経済社会の情報化・サービス化に係る基盤整備（ブロックチェーン技術を利用したサービスに関する国内外動向調査）」
すでにブロックチェーンは、仮想通貨や銀行・金融業界、不動産業界等で採用されています。例えば、一般的な暗号資産のほか、大手銀行グループや地方自治体が独自の暗号通貨を作ってブロックチェーンを実装しました。
またある不動産テック企業は、契約、登記、決算・資産の移動のデジタル化を実現する不動産デジタルプラットフォームの構築をブロックチェーン技術活用によってスタートさせました。
このように暗号資産のみならず、多様な分野に活用されており、他にも発展可能性があることが期待されています。
ブロックチェーンの課題
今後も、ブロックチェーンは、新たなサービスを支える技術となっていくでしょう。一方で、ブロックチェーンには、次のような課題があります。
データを削除できない・隠せない
ブロックチェーンでは、一度作られたデータは削除することができません。それはセキュリティとしては強固であり、推奨されることではありますが、一方で、削除したいシーンでは問題が生じます。
例えば、個人情報を削除したいケースです。日本において、個人情報などは、本人が求めれば削除する義務があり、その旨、個人情報保護法によって定められています。
ブロックチェーンでは、一度記録した情報は個人情報であっても削除できないため、法律に基づく運用がむずかしくなってしまいます。
また、行き渡ってほしくない個人情報であっても、ネットワーク上のすべての参加者に行き渡ってしまいます。当然、暗号化された状態であるため、ユーザー同士で個人情報を閲覧することはできませんが、情報が残ったままということは確かです。
この課題を解決するためには、個人情報は削除対応ができるように別途データベース等を用意するといった方法が考えられます。
取引量・ノード数等に限界がある
ブロックチェーンは、その仕組みから考えると、これまでのデータベースよりもデータ処理量の拡張性に乏しいといえます。
なぜならブロックチェーンでは、ノードの合意形成をしながら運用しているため、ノードが増えれば増えるほど、同時処理しなければならないトランザクションの量が増えてしまい、計算が追いつかなくなってきます。どのようなデータベースでも、取引記録を同時に処理できる量の限界値がありますが、ブロックチェーンは限界値が他のデータベースよりも早く達してしまいます。
またノードが増えれば増えるほど処理速度の面でも懸念があるといわれています。
合意形成に時間がかかる
ブロックチェーンでは、合意形成までに時間がかかります。暗号資産のブロックチェーンでは、決済完了までの時間ということです。決済という点ではクレジットカードと比較することができます。クレジットカードでは一瞬で決済完了できるのは多くの人が体験していると思いますが、ブロックチェーンではそれと同じようにはいかないということです。
暗号資産にかかわらず、速度が求められる分野においては、デメリットといえます。
ブロックチェーンの今後の展望
ブロックチェーンは、今後、どのような展望があるのでしょうか。さまざまな可能性がある中で、ここでは2つのトピックスをご紹介します。
産業構造への影響
ブロックチェーンは、市場だけでなく、産業構造へ影響を与える可能性があるといわれています。
経済産業省は、例えば、ポイント化プラットフォームのインフラ化が起きるのではないかということを述べています。ブロックチェーンにより、ポイントが発行体以外との取引にも利用されるようになります。その結果、ポイントが流通することで、通貨に近い利用が可能となり、ポイント発行額以上の経済波及効果が生じるとのことです。
また一般的な商流についても、オープンかつ、高効率、高信頼なサプライチェーンの実現が期待されています。例えば川下の小売店、川中の卸、川上の製造の間では、従来、在庫情報などは分断されていました。また川下に集中していた商流情報が上流にまで共有されることで、サプライチェーン全体が活性化・効率化するとともに、川上の交渉力の強化につながるのではないかとされています。
スマートコントラクトの実現
ブロックチェーンは、スマートコントラクトの実現にもつながるといわれています。
スマートコントラクトとは、簡単に言えば、契約や取引の自動化を指します。ある契約・取引について特定の条件が満たされた場合に、このような処理が自動的に実行されるといった自動化を設定しておけば、あらゆる自動処理が実現できます。
自動化そのものはもちろん、技術的には容易に行えますが、契約や取引を伴うものであれば、そのセキュリティは確実なものでなければなりません。そうしたとき、ブロックチェーンを用いることで、確実で透明性の高い処理が実現できます。
このように、今後、さまざまな取引や契約、手続きの多くがブロックチェーンをベースに、AI、IoTなどの組み合わせで行われるようになり、効率的になっていくことが期待されています。セキュリティ面への対応工数が減るということも、副産物といえます。
ブロックチェーンの概要と仕組み、特長・課題、今後の展望についてご紹介してきました。ブロックチェーンは、今後、ますます我々のビジネスや生活に身近なものとなっていくものと考えられます。
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まとめ
ブロックチェーンとは、情報を記録するデータベース技術の一種。ブロックと呼ばれる単位で取引履歴を暗号技術によって取り扱い、それをチェーン、つまり「鎖」のように連結することで、データを保管することから「ブロックチェーン」と呼ばれている。2009年に仮想通貨の「ビットコイン」を支える技術としてブロックチェーンが用いられ、取引が開始された。生みの親は、「サトシ・ナカモト」という人物である。
仕組みは、「P2Pネットワーク」というものを利用して、ブロックチェーンのデータを複数人で共有し、中央管理者を必要とせずに、システムを維持することを実現するもの。ブロック一つ一つに、「タイムスタンプ」「ハッシュ値」「トランザクション情報（暗号資産の取引の記録）といった重要な情報が含まれており、ブロックが新しく生まれるたびにネットワークに参加しているコンピュータ端末である「ノード」が相互に承認し、チェーンに足していく。
ブロックチェーンの特長として、「改ざんが非常に困難でシステムダウンが起きない」「取引の記録は削除不可能」「取引のトレースが可能で透明化が実現」などがある。
ブロックチェーンの課題として、「データを削除できない・隠せない」「取引量・ノード数等に限界がある」「合意形成に時間がかかる」などがある。
今後は、暗号資産や金融業界だけでなく、小売り、コミュニケーション、資産管理、ポイント、ストレージなどさまざまな分野で活用することが期待されている。
