(備忘録-IT系知識ゼロで読める)割と中身を知られていない？ブロックチェーンとは？
結局、近年はやっている「ブロックチェーン」って何だろう？「マイニング」って何だろう？と思った人は多いのではないでしょうか？僕もその一人です。ですので、調べ・まとめ・自分なりに解釈したものを記事にしてみました。
はじめに
なぜまとめたか？
IT系に就職するため、IT系の単語くらいは知識として身に着けたいと思った際に出てき、また、近年話題になった「ブロックチェーン」。正直全く中身を知らなかった…。
軽く調べても結局あまりわからなかったため、自分でまとめれば理解が深まると思ったため、まとめ、記事にしました。
Web3.0の根幹＝ブロックチェーン（簡易導入）
Web3.0に関しては前回の記事を参照してください。
「Web3.0」という、ブロックチェーン技術を活用した「分散型インターネット」と称されるインターネットの新時代！？
「Web3.0」時代では、ブロックチェーンをはじめとする技術を利用し、情報を分散管理することで、管理者が存在しなくても、ユーザー同士でデータを管理したり、個人間でのコンテンツの提供、デジタルデータの販売、送金などが可能になるそうです。
では、「ブロックチェーン」っていったい何なんのでしょうか？
ブロックチェーンとは？
簡単に言うと、データがブロックごとにまとめられ、たくさんのブロックが暗号化された上で１本の鎖のようにつなげらているイメージである技術。
ビットコイン、そしてブロックチェーンの生みの親と言われる謎の人物である「サトシ・ナカモト」氏によりもたらされた、既存技術の組み合わせによる技術革新である。
※サトシ・ナカモトが２００８年にビットコインの仕組みに関する論文をインターネット上で公開され、その中にブロックチェーンに関するキーワードが盛り込まれていたそうです。
下がその論文らしいです。
https://bitcoin.org/bitcoin.pdf
ちなみに、日本ブロックチェーン協会という団体もありました。
ブロックチェーンの定義 １
ビザンチン障害を含む不特定多数のノードを用い、時間の経過とともにその時点の合意が覆る確率が0へ収束するプロトコル、またはその実装をブロックチェーンと呼ぶ。
ブロックチェーンの定義 2
電子署名とハッシュポインタを使用し改竄検出が容易なデータ構造を持ち、且つ、当該データをネットワーク上に分散する多数のノードに保持させることで、高可用性及びデータ同一性等を実現する技術を広義のブロックチェーンと呼ぶ。
のように定義していました。
自分なりに簡潔に要約すると、「仲介業者等がいなくても、不正を働く者や正常に動作しない者がいたとしても正しい取引・動作が可能であり、技術的な仕組み上、改ざんが非常に困難で、停止しない、多数の端末にデータを分散保管させる仕組み」、らしいです。
ブロックチェーンの構成
既存技術の組み合わせによる技術革新
↓
- 「P2Pネットワーク」
- 「ハッシュ」
- 「電子署名」
- 「コンセンサスアルゴリズム」
の４つで成り立っているそうです。１つ１つかみ砕いてまとめてみます。
「P2Pネットワーク」
P2P=Peer to Peer=複数のコンピュータが1対1で直接通信
つまり、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ある！
そのため、システムが分散されており、ブロックチェーンの一部のコンピュータがダウンしたとしてもシステム全体は動き続ける性質を持つのはこのネットワークのおかげである。
※分散型台帳とも呼ばれ、複数の場所で最新の台帳を保存することによって高い安全性を担保
「ハッシュ」
データの特定に長けた暗号化技術
「ハッシュ関数」と呼ばれる計算式を通すことで、入力したデータに固有な値（ハッシュ値）となる。
↓
ハッシュ値は入力したデータを特定するIDとして機能するため、データの改ざんや破損があれば瞬時に検出できる仕組みとなっているため、ブロックチェーンでの改ざんや破損を瞬時に検出する役割を担っている。
「電子署名」
簡単に述べると
- データが署名者により作成されたことの証明
- データが改ざんされていないことの証明
ができるものである。
紙文書におけるサインや印鑑に相当するが...紙文書には押印したりサインすることで、その文書が原本であることを証明できます。ボールペンや印鑑という消えにくいサインをすることで、しっかりと見るだけで本物と確認することができるのです。
↓
しかし...電子文書には直接手書きのサインをしたり押印することはできなく、原本証明ができない？
↓
電子文書に対しては「電子証明書」を用いた電子署名を行うことで対応
※電子証明書は、認証局(CA)と呼ばれる第三者機関にて本人認証と厳しい審査を経て発行されるため、原本証明を担保できている。
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ぐことができる！
「コンセンサスアルゴリズム」
ブロックチェーンがブロックを追加する際のルールとなる合意形成を行う方法であり、不特定多数の参加者の間で正しい合意形成を得るための仕組みである。
↓
取引内容をブロックにまとめ、暗号化した上でブロックチェーンの最後尾につなげていく。 この作業を行うことで暗号資産の取引は確定し、ブロックチェーンが維持されています。
ブロックチェーンの４つの技術のまとめ
- 「P2Pネットワーク」：システムを分散するための役割
- 「ハッシュ」：改ざんや破損を瞬時に検出する役割
- 「電子署名」：なりすまし・改ざんを防止する役割
- 「コンセンサスアルゴリズム」：不特定多数の間で正しい合意形成を得るための役割
である。
ブロックチェーンのメリット・デメリット
結局ブロックチェーンとは？
既存技術の組み合わせである。
過去に行われた取引に関する全データが分散管理される
↓
データがブロックごとにまとめられ、たくさんのブロックが１本の鎖のようにつなげられている。
そのデータの塊であるブロックには、直前のブロックの内容を表すハッシュ値というデータが書き込まれている
↓
改ざんしようとした場合、不正を隠すためには、ハッキングしたブロックだけではなく、それ以降のすべてのブロックのハッシュ値も変更しないといけない
↓
それが難しく、不正が発覚しやすい
↓
改ざんされるリスクがかなり低い
そのためブロックチェーンの特徴は
- 改ざんが非常に困難
- システムダウンが起きにくい
- 取引の記録を消すことができない
である。
メリット
ダウンしないシステム、改ざんに対する耐性の高さ
ブロックチェーンはシステムダウンせず、改ざんが非常に困難な仕組みを持つ。システムダウンや改ざんなどの問題を根本から解決できる可能性が高い。
※従来は、システム自体のダウンや改ざんが無いように、管理者が高セキュリティ対策等にコストをかけてサーバへの投資や管理・運用をしている状態であり、現状はそうしている。しかし、万が一、管理者に問題が発生した場合、システム全体が影響を受け、システムの稼働が困難になる。
正しく公的・公正に記録を残せる
サービス提供者でもどんな人でも取引記録の書き換えや消去ができないということは、書き換えや紛失のリスクをなくすことができ、公的な記録を残したい場合には最適な性質である。
デメリット
データを消せない、隠せない、不正がすぐばれる(メリットでもある)
一度記録した個人情報は二度と削除できなくなってしまうだけでなく、暗号化された状態ではあるもののネットワーク上の全ての参加者に情報が行き渡ってしまう。
これは、個人情報等の方で守られている情報でも対応できないため、使い方次第では問題となってしまう。
取引データの巨大化
上記の消さないから引き続き、ブロックチェーンの利用が進むことで、ネットワークを飛び交う通信量と取引履歴として保持するデータ量は増え行くのに対し、データを消さない性質上、膨大なデータ量になっていくことが簡単に予想できる。
Web2.0でネットワークの高速化やインフラ整備により、動画等の重いデータもたくさん飛び交うようになったが、様々な分野でブロックチェーンが利用しようと考えたとき、膨大になったデータ量は今後進歩していくであろうコンピュータやネットワークの向上等でも対応しきれなくなる可能性も出てくる。
合意形成に時間がかかる
コンセンサスアルゴリズムより、参加者の多数決による合意形成を採用されているため、時間はかかる。
ブロックチェーンの利用に関して
暗号資産とブロックチェーン
暗号資産等もブロックチェーンを活用されすべての取引記録を複数のコンピュータに記録されている。
以下はマイニングにつながるまでの流れである。
- ブロックチェーンは、ネットワークで過去に行われた全取引を記録し、ブロックと呼ばれる単位でデータを管理する
- ブロックはチェーンの様に連結する
- 連結には規則がある
- 新しいブロックをチェーンの最後尾につなげるためにが、規則に従った「鍵」を見つけないといけない
- 鍵を見つける作業＝マイニング
マイニングの説明
ブロックチェーンのブロックを生成するための確認作業があり、この確認作業によって、取引に不正がないかチェックする。
その作業こそがマイニングであり、マイニングには膨大な計算能力が必要で、マイニングに参加した人は報酬として暗号資産を獲得できるようになっている。
マイニングで取引内容をチェックする
- マイニングでは「ナンス値」という数値を計算する
- ナンス値はハッシュ値を導きだすのに必要な数値である
- この数値を計算で早く探し当てた人が報酬を得られる
多くの人が計算にたけた高性能なGPUを買いあさっていた時期があったのはこのためです。
トラストレス！
改めて、ブロックチェーンではすべての取引記録を複数のコンピュータに記録するため、暗号資産等ブロックチェーンを活用したネットワーク・システムには「運営主体」が存在しません。そのため分散型であるので、トラストレス（価値を担保する主体がいない）である。
暗号資産では、ネットワークに参加した各ユーザーが取引を検証・認証する仕組みである。ビットコインでは、
- ユーザーがマイニングをすることで信頼が保証されている
- 自分の利益のために、自分の意思でマイニングを行っている
- 自律的に動くことが大事になってくる
- マイニングで報酬を得るために監視しあってもいるよね
トラストレスなシステムでは、ユーザー同士が自律的に動くことが重要でありそうです。
スマートコントラクト
スマートコントラクト＝取引における契約を自動で行う仕組み
コントラクト（契約）をスマートに行うという意味だが、(仲介業者・人の手を介さない)取引の自動化がブロックチェーンと相性が良いらしく、近年注目を集めているそうです。
スマートコントラクトの概念自体はブロックチェーンよりも古く、1994年に米国の暗号学者であるNick Szaboにより提唱(ビットコインを含む暗号通貨の専門家)
Nick Szabo曰く、最初のスマートコントラクト＝自動販売機
↓
自動販売機では「お金を入れる」「ボタンを押す」という2つの行為が、「飲み物を提供する」という契約が自動で実行。
ブロックチェーンとの相性と組み合わせ
スマートコントラクト：設定されたルールに従い、自動的に実行される契約
ブロックチェーン：契約に関してのルールの設定をブロックチェーン上で設定
↓
ルールに従って、ルールの条件次第で自動的に契約が実行
※ブロックチェーン上のため、人の手を介さず、なりすまし・改ざんの心配も少ない
「スマートコントラクト」で中抜きが無しに？
これまでの経済活動では、取引の処理や信用の担保として仲介業者を通じた取引が活発＝「中抜き」が発生
数多くの取引を仕切る仲介業者＝プラットフォームが力を持つと、手数料の増加・情報の搾取など、利用者が不利になっていかざるを得なくなっていく
↓
スマートコントラクトによって、
- 仲介業者を省略、時間や手数料のコストを削減
- 仲介業者のルールに従わなくていい(支払い方法などの)
など、多数のメリットがある。Web3.0時代のサービスでは「ブロックチェーン」＋「スマートコントラクト」という仕組みを取り入れ、快適な取引が実現できるようになるのではないでしょうか？
もしかしたら、サブスクリプション等の値段や通販なども安くなったりするのでしょうか？
おわりに
ブロックチェーンやマイニングに関してまとめてみました。正直、知ったかぶりをしていた感があったので、ちょうどよく学ぶこと＋アウトプットによる定着もできました。
しかし、ブロックチェーンを実際に我々一般庶民が使ったり、サービスを作ったりすることは今後するのでしょうか？これからの技術の進歩と世の中の生活がどう変わっていくのか期待できそうですね。
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