今さら聞けないブロックチェーン初心者解説：Vol４

今さら聞けないブロックチェーン初心者解説のVol4を配信します。Vol３ではブロックチェーンの公開鍵と秘密鍵に関する内容を解説しました。今回は、続きのブロックチェーンの仕組みについて解説していこうと思います。初心者向けに、ここだけ抑えておけば大丈夫っていう部分をピックアップしてお届けします。

ブロックチェーンの合意形成アルゴリズム

今回で、第４弾となりました「今さら聞けないブロックチェーン初心者解説」ですが、第１弾から第３弾までやってきてどうでしたか…

今回で４回目やね…結構、２回目と３回目の時にいくつか質問も来てるから、そこから紹介しても良いかな？

いいですね。まずは、質問に答えながら、ブロックチェーンの続いを解説しましょうか。

質問の１つ目は、「PoW」プルーフオブワークっていうマイニングの仕方があるっていのは分かったけど、他にはどんな種類があるの？マイニングがニュースで赤字ってなってたけど何で？

中国でも電気代や設備や給与、賃貸料を考慮すると損益分岐点を割り込んでマイニングが儲からない可能性が高いってニュースも出ていましたね。基本的には、マイニングは電気代が安いところが有利になるっていうのがありますからね。従って、個人がマイニングで儲けるっていうのは成立しなくなると思います。

二つ目の質問が、PoWプルーフオブワークって前回教えてもらったけど、それ以外の方法もあるの？？

PoWプルーフオブワーク以外はいくつかあるんですよ。結構、数はありますが、基本的に抑えておけば良いっていうのは、PoS（プルーフオブステーク）とPoI（プルーフオブインポータンス）で良いと思いますよ。

そうなんやね。PoWっていうのと、PoSとPoIっていうのがあるんやね。

詳しくはコチラの記事でPoWからPoS・PoIなど、その他のマイニングの仕方についての詳細をお伝えしていますので気になる方は見てみて下さい。https://www.bitcoin-investment-blog.com/634/knowledge/

たしか、PoWってさぁ…さっき、コガケンさんが言ってたように、高性能なコンピューターや巨額な資金を持つマイナーがマイニングを有利に行えるってことでしょ？？

そうですよ。計算処理能力が高くて、悪意を持った人たちがグループ形成をして、ネットワーク上で過半数を占めると、不正が行われる（51％攻撃）懸念があります。その他のPoSに関しては、たくさんの通貨を長期に渡って保有している人が、ブロック作成の権利者となり、PoIに関しては、通貨の取引量や回数の多い、よりたくさんの通貨を流動させた人がマイニングの勝者になる仕組みですよ。

PoIだと通貨の取引や取引回数の多いマイナーが権利を得やすくしているから電気代などの浪費がないってことなんやね。

まぁ～PoWが駄目でPoIが良いと極端に決めつけることはできませんよね。何故かと言うと、PoIの場合は、あのコインチェックの流出で有名になったNEMって通貨が有名ですけれども、「貧富の差が生まれる」と懸念する意見もあるんですよ。ブロックチェーンのコンセンサスアルゴリズムに関しては、一つ一つの特徴を掴むことが最も重要だと思いますね。

マイナーの競争と検証によって合意形成される

それでしたら、今日は、まず、PoWについて詳しくお話することで、マイニングの合意形成について理解していきましょうか。ブロックチェーン・ネットワーク上のコンピューターが協力して、取引の処理を正しく行うための仕組みがPoWです。前に「仕事」と「報酬」って具合で例えましたが少し専門的に説明しましょうか。

マイナーを担うコンピューターは報酬を得る為に、ブロック作りを行おうと膨大な計算が必要になるって話やね。

その計算っていうのがどういうものなのかを少し話しましょうか。それには少し前に話した「ナンス」って呼ばれる一度きりの使い捨てのランダム値を使います。「ハッシュ関数」を使って、ターゲット値よりも小さい値を見つけようとすることです。

コンピューターで計算をして、一番早くナンス（使い捨てのランダム値）を見つけるんやね。まるで、早押しクイズの早押しボタンで回答権を争うみたいなもんやね。この計算処理に凄いコンピューターを使うからコストが掛かるってことか。

そうですね。そして、ナンスを探し当てたマイナーは、他のマイナー達から正しく計算されたかどうかを検証する「チェック」が入ります。その結果、正しいと検証されて初めて、ブロックチェーンの合意形成が成立したことになります。

なるほどね。マイナー同士の検証によって平等が保たれているから、安定した取引処理が行われているんやね。

管理者のいるプライベートチェーン

前回、ブロックチェーンに管理者がいる「プライベートチェーン」があるってお伝えしましたが、詳しくお話していきましょう。そもそも、ブロックチェーンっていうのは、「第三者機関不在の取引システム」として考案された仕組みなんですよ。

そうやんな。前にブロックチェーンは、第三者が管理しないって言ってたもんね。本来の目的からズレた印象も受けてしまうけど、実際、どんなメリットがあるの？

プライベートチェーンに関しては、管理者がネットワークの統率を取ることが出来るようになりますね。

パブリックチェーンが、誰もが参加可能で、共通の認識がなくても良いってチェーンで、プライベートチェーンは、管理者が存在していて、許可された人だけが参加出来て、共通認識があるってことなんやね。まさに、中央集権下で、分散ネットワークを築くための仕組みだって言えるよね。

これらのプライベートチェーンは、銀行や金融機関で採用が検討されているんですよ。そういう点で言えば、ブロックチェーンが持つ特徴を「従来の社会構造になじむようにカスタマイズしたブロックチェーン」とも言えますよね。

契約の自動化「スマートコントラクト」を知ろう

では、続いてブロックチェーンの応用に向けた真打ちと言われる「スマートコントラクト」についてお話していきましょうか。この、スマートコントラクトを知る上で重要な仮想通貨は「イーサリアム」になります。

超有名な通貨やね。イーサリアムってヴィタリック・ブリテンって人が考案したっていう人やろ。

そうです。そのイーサリアムの特徴が「スマートコントラクト」であって、簡単にいうと「契約の自動化」を実現するってことになります。このスマートコントラクトは、ブロックチェーン上で送金や決済、ウェブ認証など、様々な分野で活用されていくと言われています。そして、さらに進化を遂げていき今では「サイドチェーン」という技術も出てきているんですよ。

サッ・・・サイドチェーン！？また、新しいのが出てきたね。それって何か特殊な特徴があったりするの？

サイドチェーンっていうのは「ブロックチェーンとは別のチェーンを作る」仕組みのことなんです。2014年にアメリカのBlockstream社によって考案された技術で、サイドっていう名前のイメージ通りチェーンが２つ出来る感じだと考えて良いですね。

メインチェーンとサブチェーンみたいなもんって考えても良いのかな？？そうだとしたら、そのサブってチェーンには何の役割があるわけ？？

サイドチェーンには３つの大きな特徴があります。まず一つは「ハッキング被害の軽減」が行えるということですね。サイドチェーンに色々な自動契約のコードを記述していて、もし、ハッキングの被害を受けたとしても、そのサイドチェーンを切り離すだけで事が済み、被害を最小限に抑えることができるんですよ。

そうなんや！サブにコードを記述して、もしなんか有った時は、そのサブを切り離したら安全ってこと・・・そんなこと出来るんや。

二つめの特徴が「処理能力の向上」です。サイドチェーンとメインチェーンで協力して処理能力を向上することが出来るんですよ。ライトニングネットワークって言うのがあるんですけど、このライトニングネットワークはサイドチェーンで高速に処理して、メインチェーンに戻します。これによって手数料の削減と承認時間の短縮が可能になるんですよ。

ラッ…ライトニングネットワーク・・・また、新しいのが出てきた。インプットせなアカンね・・・

ライトニングネットワークは一旦置いといてもらって、三つ目の特徴が「新たな機能の付加」になります。サイドチェーンを使えば、ブロックチェーンにそこまで大がかりな変更を加えることなく新しい機能を追加することが出来るようになるんですよ。

この図解で見たら、メインのチェーンに対して、サイドチェーンに色々なコードを付けてカスタマイズできるようなものってことやね。

そうですね。サイドチェーンによって従来のしくみで問題視されていた「手数料の増加」や「処理までに掛かる１０分程度のタイムラグ」といったデメリットなんかもサイドチェーンで改善できると言われているんですよ。

サイドチェーンは今後のこと考えたら、ブロックチェーンの大きな進化に繋がる重要な役割を果たしそうやね。よく分かったわ。

ビットコインのスケーラビリティ問題

ビットコインでは現在、「取引量の増加」という大きな問題が発生しています。日に日に増加する取引と、それを保存する「ブロックのサイズとそこに入るトランザクションの数」が釣り合わなくなっているんですよ。

パソコンが重くなるような感じと同じなんかな…

言ってみたら、銀行の窓口を利用して、どこかに送金しようとした時に、送金しようとする人がたくさん行列を作って並んでいるようなものだと考えると良いですね。それが「スケーラビリティ問題」と言われおり、取引量の増大が、ブロックチェーンの容量不足を招いて、取引処理が追いつかなくなっている状態なんですよ。

そのスケーラビリティ問題って解決する方法ってあるの？

そうですね。現在、解決策として注目されている技術が「Segwit（セグウィット）」になります。ブロック内に入る署名や公開鍵などの情報を、まったく別の新しいデータ領域に分離、格納することで、その分、ブロック内に入る取引容量が増やせるという方法です。

分離・格納っていうのは…箱の大きさを有効に使うために、中に入れるデータを圧縮する感じなんは分かったけどさぁ…箱そのものを大きくしたらそんな面倒くさいことしなくても良いんじゃないの？？

結論から言いますと、できなくもないですが、デメリットがありますね。ブロックチェーンの技術っていうのは、マイニングしてくれるパソコンの力を少しづつ借りて成り立っています。それぞれのパソコンにデータの全てのやり取りが保存されているので、書き換えを困難にしてデータの信頼性を保証しているんですよ。だから、１個あたりのブロックサイズを単純に大きくしてしまうだけだと、膨大な量のブロックを保存できるだけの大容量端末が必要になってしまって、結果的に中央集権化してしまうというデメリットを抱えるために本末転倒になるって言われているんですよ。

なるほどね。あくまでも非中央集権でブロックチェーンの役割が破綻しないようにするために色々考えてるんやね。

ブロックチェーンの匿名性について知ろう

では、続いて、仮想通貨の匿名性について話をしていきましょうか。仮想通貨の匿名性を知る上で重要なキーワードは「ゼロ知識証明」技術と言います。有名どころでは「Zcash」のように匿名性を高めた仮想通貨を「匿名暗号通貨」と呼ぶんですよ。

そもそも匿名性って何のためにあるの？犯罪とかに使われてしまうんじゃないの？？

一番の目的は、プライバシー保護になりますね。取引記録が他人に知られたくない場合や、企業への決済に暗号通貨を用いる場合においても、個人情報が流出しないように、匿名性暗号通貨の利用が注目されているんですよ。

たしかにね。プレゼントで買った品物とかで、金額を知られたくない場合や、ビジネス上でも仕入れ値段とか知られたくないこととか、匿名性が求められる時って結構ありそうやもんね。

匿名性の通貨で有名どころで言えば、「DASH」と「Monero」なんかもありますね。それぞれ、「プライベートセンド」という技術や「CryptoNight」という技術で匿名性を高めているんですよ。

な…なにが違うの？？

１種類づつ説明していくようにしましょうか。「DASH」の方から説明しますと、DASHは従来のPoWに加え「マスターノード」というしくみを追加し、二重構造の合意形成え決済が行われるんですよ。これによって、これまで10分位かかっていた決済を、約４秒で完了することが出来るんですよ。

これまで10分かかってたのが、たったの４秒！？それは早いね。名前がDASHっていうだけはあるよね。

匿名性については、「プライベートセンド」という仕組みが最大の特徴ですね。全ての取引データは一旦「マスターノード」のもとに集められます。そして、１つにまとめられ、ノードに再分配されます。この集約と分配によって送金元と受取元を分からないようにしているんですよ。

取引データをシャッフルするから、出たの送受信が分からなくなるってしくみなんや。

もう一つの「Monero」は、その特徴自体が「強固な匿名性」を持つ暗号通貨になります。PoWのブロックチェーンに電子署名に関する「CryptoNight」（クリプトナイト）という独自技術を追加しているんですよ。簡単に言うと「取引情報の分解」になるんですよ。

なるほどね。例えば、AさんはBさんに100XMRを送ったとしたら、ブロック上で「20XMR」「30XMR」「50XMR」って具合に分けられるんやね。

そうですね。更に、この取引とは異なるCさんの送金情報も同様に分解されてAさんの情報とまとめられるんですよ。こういう形をとることで、ブロックを作るマイナーであっても「情報の送信元」を把握することが出来なくしてあるんですよ。

ブロックチェーンが分裂するフォーク

ところで、分解と分裂って違うの？よく、ビットコインとかで、分裂っていうのを聞くけど、あんまり知らなくてさぁ～

ブロックチェーンの分裂っていうのは、重要な部分なので知っておく必要がありますので、解説していきましょう。分裂のことを「フォーク」と言います。フォークには２種類ありましてね。１つは「ブロックチェーンのカスタマイズ」であって「効果がなければもとに戻せる」特徴があるフォークを「ソフトフォーク」と言います。そして、もう一つは、「完全なアップデート」で実行すれば「互換性のない２本のチェーンが誕生」します。こっちの方は、もとの状態に戻すことがため「ハードフォーク」って呼びます。

もとに戻せる「ソフトフォーク」と完全にもどせない位に分裂するのが「ハードフォーク」この２つを押さえておけばOKって感じやね。でもさ～何で、（フォーク）って言うの？しかも、何のために分裂するの？？

フォークは、単純にスプーンとフォークのフォークが分岐して分かれているところから「フォーク」って言われてことになって言われていますね。そして、なんのために、分裂するのかっていう点に関しては、さっき話した「スケーラビリティ問題」がありますね。

出た！さっき聞いた「スケーラビリティ問題」利用者の集中によるデータ量の拡大やね。ちゃんと覚えてるよ～

ビットコインの取引がブロックに入るには、平均10分を要します。これは、マイナーがマイニングを行う必要な時間であると同時にPoWの限界を意味します。つまり、取引量が増えて行って、処理が追いつかなくなっていきました。そこで、ビットコインの開発者たちは10分間にさばける取引量を増やす方法を考えたんですよ。

分かった！「Segwit」セグウィットやね！１ブロックあたりのデータ容量を拡張するって言うてたもんね。

そうですよ。クマさん、とても優秀ですね。でも、開発者の中ではSegwitを実施するという提案に、一部のマイナーからは反発が起こったりしたんですよ。Segwitを導入すると今までノードとして利用していたコンピューターを引き続きマイニングで使用することができなくなるといったことがあったからですね。

フォークって聞いたら、ハードなのか、ソフトなのかをちゃんと理解しないとあかんね。

ブロックチェーンの法整備はどうなっているか

これまでの話で概ねブロックチェーンの基礎的な仕組みなんかは分かってきたと思います。ブロックチェーンは信用を、その仕組みで担保することで第三者機関を必要としない取引を実現させるための技術です。この第三者の不在を「トラストレス」といいます。

でも、ブロックチェーンが便利ってことは分かってきたけど、これから色んな産業に活用されていくイメージは持てるんやけど、法整備が重要って聞いたこともあるけど、実際、その辺はどうなの？？

法整備は、現在、色々なところで積極的に議論されていますよ。「ブロックチェーン上のデータは証拠になり得るか否か」などが、重要な論点ではないかと思いますね。

そうやね。実際、何かしらのトラブルが起きたときに、ブロックチェーンの記録が証拠になるかどうか…今の現状はどうなの？？

既にアメリカでは法整備が進んでいて、バーモント州では「ブロックチェーン上のデータは真実である」と2016年に法案が出ました。さらに、2018年にはフロリダ州で「ブロックチェーンのスマートコントラクトを正式な法的書類だと認める」という法案も提出されました。

じゃあ…日本でもブロックチェーンは法案として成立しているの？？

日本ではまだこれらの法案はまだありません。日本の民事訴訟では「何でも証拠になり得る」が原則です。つまり、元々、ブロックチェーン・データも証拠になり得るというのです。しかし、実際の裁判などでは裁判官にブロックチェーン・データは「改ざんされないもの」と認識しているわけではないので、「何故、ブロックチェーンには正当性があるのか」を証明しないといけないってことです。この辺りが難しいとも言えますね。

なるほどね。国々で法案に対する見解が整理されていくことで、国境を越えてネットワークを作り、サービスを提供・利用できるブロックチェーンは今、国際標準化が進んでいるんやね。

ここまでで、ブロックチェーンの基礎的な解説は一通りしました。これからは、ブロックチェーンをどのようにビジネスに活用できるのか・・・「今すぐ挑戦！ブロックチェーンの導入編」として、ブロックチェーンの活用例なんかの話を踏まえて解説していきますね。

まかしといて！ブロックチェーンのマスター目指して頑張るねん。次回もヨロシク。

次回は、ブロックチェーン解説
「今すぐ挑戦！ブロックチェーンの導入編」を解説いたします。

管理人のコガケンが毎日、仮想通貨に関する情報を呟いています
もし良ければ、下記ボタンでTwitterのフォローをヨロシクお願いします。

Follow @invest2_0