ブロックチェーンの技術の基礎的な内容をまとめました。
ブロックチェーンの定義
まずは、日本ブロックチェーン協会の定義をそのまま紹介します。（わかりにくいですが）
「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」
本チャプターでは、もう少し具体的に内容の説明をトライいたします。
ブロックチェーンの仕組み
- 「ブロックチェーン」は仮想通貨「ビットコイン」の基幹技術として発明された。
- 「ブロックチェーン」は「分散台帳を実現する技術」であり、それをビットコインが使用している
- 「分散型台帳技術」はインターネットで、高い信頼性が求められる金融取引や重要データのやりとりなどを可能にする。
ブロックチェーン（分散型台帳）という技術を利用し、取引データを分散して管理しています。ブロックチェーンは「ブロック」と呼ばれる取引データの単位を一定時間ごとに生成し、それを「チェーン」のように連ねて管理する方法
- 公開されおり正規の取引かチェックできる
- 改ざんできない
- データが消失しない
- 各主体（各社）が共通の構造のデータを参照する
- それぞれのストレージは物理的に独立だが、Peer to Peerネットワークを介して同期されている
- 共通のデータを持つので、相互のデータを参照するの中央のシステム開発は不要
- 中央を介さないので中間手数料がない、または安い
- フラットな関係でデータの共有が行えるので競合他社同士でもデータを融通できる
- 改竄や喪失が実質的にない
今までになかった非中央集権システム
- 銀行の預金管理、振込送金などが不要になる → 銀行の存在の意味がなくなる可能性
- 政府認可なしで通貨を発行できる錬金術 → 既に膨大なお金が政府なしで発行済
- 盗難、地震、災害などがあっても地球上にインターネットが存在する限りデータは保全される。しかも超廉価で。→ 銀行システムより安全
ブロックチェーンの革新的特徴
超低コスト
ブロックチェーン技術とは、データ管理システムにおけるネットワーク形態の一種である。従来のデータ管理システムは中央集権型システムと呼ばれ、ユーザーの取引データのすべてを管理者であるサーバーが管理している。しかし、ブロックチェーンシステムでは、管理者が存在せず、取引データをユーザー同士が管理している。
つまり、従来のように取引データを一つに集めるより、複製を分散させ、お互いを監視させることでデータの整合性を保つ仕組みの方がデータをオープンにでき、安全なのだ。そのため、維持費が低コストであり、また、取引データを持つユーザー全てを攻撃することは事実上不可能なのでセキュリティ面でリスクが低い、取引データをオープンにできるなどのメリットがある。
スマートコントラクト（証明書を残す）機能
スマートコントラクトは、契約を結んだ双方の契約内容が正しく実行されることを保証する機能。これによりブロックチェーン技術を使用すれば仲介者なしで直接、すべての取引記録を証明することができる。
- 公証役場の遺言
- 不動産登記（法務局-所有権の証明）
- 婚姻届、銀行（預貯金）
暗号署名
従来は書類を印刷して手書きで署名しなければならなかった公式文書においても、電子署名が認められることで郵送、ファックスやメールの送信回数を激減させる。デジタル署名の信頼性やセキュリティーは別次元の高さになる。
将来大きなDisruptorになる可能性： 上記のことは、国の公娼制度、公証人が不要になる可能性をもっている。法務局の役割の中心部分が不要になる可能性がある。
ブロックチェーンの応用分野
これらのメリットを活かせる領域は数多くあるが、その中でも現段階で注目されており、今後この技術の普及が近いであろう領域の全体像。
経済産業省レポートより抜粋
銀行
経済社会を血液のようにめぐるお金を管理する銀行は、人・企業・国などにお金という血液を送り込む心臓の役割を果たすが、ブロックチェーン技術を活用することで、業務の迅速化、効率化、安全化が期待できる。これは銀行自体に問題を抱えている国にとって、大きな可能性を秘めている。
すでに、スイスのUBS銀行や英国のBarclaysは、バックオフィスの機能と決済を迅速化する方法としてブロックチェーン技術の導入実験を行っており、コストの削減が期待されている。ブロックチェーン技術の活用はこれら一部銀行に限らず、IBMは2017年末までに銀行の15%がブロックチェーンを使用すると予測している。
決済と送金
決済・送金フローは銀行などの中央機関に依存している。しかし、ブロックチェーン技術によって、中央機関の仲介を必要とせず、低手数料で、時間に制限がなく国内、または国境を越え支払人と受取人をつなぎ、より直接的な支払いフローが可能になる。
実際にブロックチェーン技術を使った金融系スタートアップの成長も著しい。例えばcoinbaseは仮想通貨のデジタルプラットフォームとしてウォレット、換金、決済代行サービスなど900万人以上の顧客にサービスを提供しているが、彼らは2017年8月に仮想通貨を扱う企業として初のユニコーン企業となっている。
チャリティー
慈善団体への一般的な苦情には、慈善活動の非効率性や寄付金の行方の不透明性に関するものが多い。しかし、ブロックチェーン技術を使って寄付を追跡することで、寄付金の用途を透明化し、効率化が可能になる。
実際にビットコインをベースにした慈善団体のBitGive財団は、ブロックチェーン技術を活用し、寄付金の行方を援助者に見せている。これによって、寄付金の不正利用がないことを証明し、援助者の信頼度を高めている。また、仮想通貨による寄付は、送金手数料がないため、支援したい金額を全額送ることができる点から注目を浴びている。これまで開発途上国や後進国の子どもたちを救うため、様々なプロジェクトに貢献してきた。
保険
保険市場は信託管理に基づいている。ブロックチェーン技術は、信頼を管理するのに適しており、今まで紙ベースであった作業を大幅に削減できる。また、被保険者の身元確認、保険市場のリスク記録能力、透明性および正確性、手続き速度の向上も期待できる。
すでに国内外で多くの保険会社がブロックチェーン技術を活用しており、保険大手AIGが、ブロックチェーン技術を使った世界初の保険証券（ポリシー）を、英スタンダードチャータード銀行に交付したと発表した。AIGによると、何ヶ月もかかっていた業務が数日に短縮されたという。
ヘルスケア
医療業界では、医療機関が持つ各プラットフォーム間でデータを安全に共有できないという問題がある。それをブロックチェーン技術を使用することで、国、病院、医療関係者がデータのセキュリティと整合性を損なうことなくネットワークにアクセスできるようになる。
医療機関のデータ連携の改善は、正確な診断、効果的な治療法の提案、費用対効果の高い医療を提供をするなど医療システム全体の能力の向上に繋がる。
カーシェアリング・配車アプリ
自動車の使用を共有するというシェアリングシステムは、自動車業界にとっては新しいことではないが、ブロックチェーン技術を活用することは、車両の所有権、使用を記録し、保険コストやその他のコストを配分するのに役立つ。また、スマートフォンアプリを使用し、高層ビルの入居者が必要に応じて、同じ建物内に駐車してある車両を簡単に共有利用できるようになれば、急速にカーシェアリングが普及する可能性がある。
また、Uberのような配車アプリでもブロックチェーン技術の活用が期待される。現状は、基本的に利用ユーザーにドライバーを割り当て、アルゴリズムを使用してドライバーの車両を制御し、料金を請求しているため、サービスの価格管理が中央集権にて行われている状態である。ブロックチェーンシステムを通じて取引すれば、ドライバーとユーザーを直接繋ぐため、ユーザーとドライバー間で料金設定をすることが可能になり、ドライバーは独立したサービス提供者になるため、個々の判断でより良いサービスを提供することができる。
IoT
IoTとブロックチェーン技術は親和性が高い。ブロックチェーン技術を用いてデバイス同士が互いに識別するための中央制御システムを持たないことが可能になれば、デバイスは自律的に通信してソフトウェア更新、バグ、またはエネルギー消費状況などを管理することが可能になる。また自律的になることで、個々によってデバイスを使用しているユーザーを特定できるため、公共のコンセントを許可された特定のユーザーだけが使えるようになるなど、個人に合わせた対応も可能になる。
一部のスタートアップは、ブロックチェーン技術をIoTプラットフォームに組み込むことも検討している。たとえばFilamentは、IoTセンサが互いに通信するための分散型ネットワークを提供しており、これによってあらゆるデバイスの接続、通信を可能にしている。
Eコマース
オンラインショッピングサイトで何よりも大切なのは消費者に信頼感や安心感を与えることだ。例えばAmazonで出品する理由は、Amazonの高い信用度を通して消費者に安心して商品を買ってもらうことできるからである。しかしブロックチェーン技術は、購入記録を分散して記録することを可能にするため、ショッピングサイト自体よりも信用を高めることができる。
実際にOpenBazaarのようなスタートアップは、ブロックチェーン技術を活用し、仲介業者や関連費用なしに、バイヤーと売り手を結ぶことを実現している。つまり、Amazonなどのマーケットプレイスやプラットフォームの信用度に依存することなく、個人や企業が個人に安全に手数料なしで売ることが可能になる。
サプライチェーンマネジメント
ブロックチェーン技術を活用すると、製品の製造から販売までサプライチェーン全体を透明化できるため、時間遅延や無駄なコスト、人的ミスを大幅に削減することができる。さらには、廃棄物や排出量を監視するためにも使用できるため、環境への影響を可視化することができる。
例えばロンドンに拠点を置くProvenanceは、ブロックチェーン技術を活用し、原材料から消費者に届くまでの信頼性の高いリアルタイムデータを提供することで、消費者からの信頼を得ることに成功している。
不動産
不動産取引は未だ主に紙ベースで行われているため、取引中および取引後の透明性の欠如、大量の書類作成、詐欺の可能性、公的記録作成時のミスの可能性など、問題が多く存在している。ブロックチェーン技術を使って取引データを電子上で管理することで、それら問題点を改善し、利害関係者が効率性を向上させ、取引のあらゆる面でコストを削減することができる。
Ubitquityはブロックチェーンで保護された不動産記録保管用のプラットフォームを提供している。同社は、ブラジルの不動産登録局と提携し、ブロックチェーン技術を導入し、当地の公式土地記録文書を初めて作成した。個人が保持するもっとも重要な文書のひとつである財産記録をブロックチェーンで管理することで、あらゆる不正を排除することが可能になった。
政府と公的記録
政府のシステムは、紙ベースで、時間がかかり、不透明な傾向があり、時として腐敗に繋がりかねない。ブロックチェーン技術を導入することで、紙ベースのプロセスを軽減し、不正行為を最小限に抑え、効率性、透明性を高めることができる。
ドバイ政府は2020年までにすべての文書をブロックチェーンに置くことを目指している。また、エストニアはすでにブロックチェーン技術を導入しており、行政サービスのうち99%がオンラインで完結している。これにより電子上の居住者となることで、ビジネスの面で場所に制限されることがなくなり、国外からオンラインでエストニアの銀行口座を開いたり、起業することが可能になっている。
選挙・投票
選挙では、投票者の身元確認、票を追跡するための記録など当選者を決定するために信頼できる集計方法が用いられなければならい。ブロックチェーン技術を用いると、有権者の登録、身元確認、および正当な投票のみがカウントされ、投票が変更されたり削除されたりしないようにすることができる。
Democracy EarthとFollow My Voteの2つのスタートアップは、政府のためにブロックチェーンベースのオンライン投票システムを構築することによって、投票の透明化を目指している。
教育と学術
教育分野も同様に、紙ベースで無駄が多い。ブロックチェーン技術を活用すれば、成績証明書などの登録・参照を容易にでき、改ざんのリスクを少なくすることができる。また、権限を付与した第三者に信頼性の高い情報を安全にすぐ開示できるようになる。
ソニーとソニー・グローバルエデュケーションは複数の教育機関のデータを一元的に管理し、信頼性のある学習データやデジタル成績証明書などの登録・参照を可能にするシステムを開発している。これらのデータを活用し、教育機関の授業計画・運営の見直しが行われれば、教育レベルの向上も可能となる。
音楽・エンターテインメントの著作権
音楽や画像などのコンテンツは、転用が多く、それらコンテンツを生み出すクリエイターに本来の収益が還元されていない。クリエイターにとってコンテンツをより公平に共有するために、ブロックチェーンに目が向けられている。
弊社のBrandon K. Hillはブロックチェーン技術で著作権を管理するスタートアップのBlockai CEOのNathan Lands氏にインタビューしているので、下記参考記事をぜひ参照されたい。
クラウドファンディング
従来のクラウドファンディングでは独自のプラットフォーム上で資金調達が行われるため、高い手数料が請求される。しかし、ブロックチェーンベースのクラウドファンディングでは、ブロックチェーンのトークンを発行し、上場企業が株式を売るのと同じ方法で資金調達を行うことで仲介業者への手数料が不要になる仕組みを実現している。
多くのブロックチェーンの新興企業は、このようなトークンの販売を通じて数百万ドルの調達を行っている。これらの方法はICO（Initial Coin Offering）と呼ばれ、資金調達の低コスト化を実現したことに加え、世界中の投資家からの資金調達を可能にしたため、数日で100億円を調達したという事例もある。
ブロックチェーンの主な特徴をまとめると
中央集権的な管理者が不要
ブロックチェーンの一つ目の特徴として、「中央集権的な管理者が不要」であることが挙げられる。上述の通り、ブロックチェーンは、P2Pネットワークで稼働するシステムであり、特定のサーバーやクライアントを持たず、「ノード」と呼ばれる各コンピューター端末が対等に直接通信することで、ユーザー同士の情報共有や決済のやりとりを可能にしている。そのため、ネットワークを維持するための中央管理者が不要であり、参加者同士で直接取引ができるため、低コストな運用の実現が見込まれている。
改ざんが極めて困難
ブロックチェーンの二つ目の特徴として、「改ざんが極めて困難(=改ざんされていないことが、事実上、証明できる)」であることが挙げられる。上述の通り、ブロックチェーンのブロックは、連鎖するデータ構造となっており、新しいブロックを生成する際には、過去のブロックの要素を入れていく仕組みを採用している。
つまり、各ブロックには、一定期間の取引の記録に加え、一つ前のブロックの内容を示すデータ(ハッシュ値)が含まれている。ブロックを生成するごとに適切な「ハッシュ値」を計算するため、任意の値「ナンス」を計算するPoWの計算を行うことになる。この計算には大規模なコンピュータリソースが必要であり、ハッシュ値によってブロックがそれぞれ連鎖していけば、ブロックの中の取引を一つでも変えてしまうと、ハッシュ値やナンス値が変わってしまうため、膨大な計算を初めからやり直す必要がある。
このようにして、ブロックチェーンは改ざんが極めて困難な仕組みを実現している。
ゼロダウンタイムの実現
ブロックチェーンの三つ目の特徴として、「ゼロダウンタイムの実現」が挙げられる。ゼロダウンタイムとは、システムやサービスが停止している時間が「ゼロ」であることを指す。中央集権型のネットワークの場合、そのネットワークの管理者になんらかのトラブルが発生すれば、システム全体が影響を受けることになる。
しかし、(ビットコインの)ブロックチェーンの場合、上記のような一カ所が動かないとシステム全体が障害となるような「単一障害点」が存在せず、ゼロダウンタイムを実現していることに特徴がある。実際、2009年に運用が開始されて以降、ビットコインのネットワークが停止したことは現在までに一度もない。
参考資料
ビットコインの発祥物語
ビットコインは、2008年8月10日に中本哲史と名乗る人物がインターネット上で論文を投稿したことから始まりました。この論文に賛同したプログラマーたちが、仮想通貨であるビットコインを作成しました。ちなみに、中本哲史と名乗る人物は、現在でもその生存が確認されておらず、実在の人物かどうかははっきりしません。中本哲史はビットコインで1,000億円の利益を上げたという噂もあり、本名を名乗ると、税金のことも含めていろいろ大変なので、偽名を使ったのかもしれません。さて、中本哲史の論文に賛同したプログラマーたちは、論文の発表の3か月後である2009年1月に、ビットコインを実現するプログラムが誰でも利用できる形式で公開しました。その直後に、ビットコインにより最初の取引が行われました。ちなみに、この時期からビットコインを保有していた者は、開発者も含めて莫大な利益を上げたと言われています。その約1年後である2010年2月に、ビットコインの両替ができる最初の取引所が誕生しまし、同年5月に、現実社会で初めてビットコインを利用した決済が行われました。
マイニングとは
マイニングと呼ばれる作業を行うと、それに対する報酬としてビットコインが支払われ、それがコイン新規発行になる
マイニングを行うには、「マイニング」と呼ばれる専用アプリケーションをパソコンにインストールすれば、誰でも行うことができる。
ビットコインの利用者が数百万人にのぼり、日々大量のビットコイン取引が行われ取引の全記録（ビットコイン元帳）も膨大となり、それに新規の取引を繋げるマイニングも、専用のハイスペックのコンピューターがないとできなくなっている。
また、マイニングで記録すべき新規取引データは10分ごとに公開され、最も早くマイニングを完成させたものに対して報酬が支払われる仕組みとなっています。このため、ライバルに先駆けてマイニングを完成させ、報酬を受け取るためにも、高速演算が可能な高性能のコンピューターが必要不可欠。
2021年ビットコインが人気となりマイニングブームに
イーサリアムのオンチェーン取引量とマイニングによる収益が、5月に過去最高を記録したことが明らかになった。
Jun. 03, 2021,
イーサのマイニングによる総収益は23億5000万ドルで、4月に比べて42.4%増加した。
世界第2位の暗号通貨の価格が記録的な上昇を見せたため、収益が急増したと見られる。
個人でもマイニングはできる
マイニングのマシンについては一般PCなどでも行うことはできるが、性能まで考えると業務用としては高性能のパソコンを使う。
- ソロマイニング
- プールマイニング
- クラウドマイニング
などの方法がある。
手順は、シンプルで、
- 処理能力の比較的高いGPU（普通のPCに使われるGPU)を実装したパソコン
- ウェブサイト上の仮想通貨ウォレットを準備する
- マイニングソフト（無料）をダウンロードしてインストールする(マイニングソフトに関しては、とり「NiceHash Miner」などがある）
中国の暗号資産マイニング業者に壊滅の危機 当局が禁止令
今まで暗号資産（仮想通貨）でも中国は圧倒的シェアを持っていた。
暗号資産の代表格である「ビットコイン」の運営に、大きな地殻変動が起きている。必要なコンピューター処理を行い、新たな仮想通貨を生み出すマイニングという作業を中国の習近平政権が全面禁止したためだ。背景には世界的な普及を狙うデジタル人民元との競合を避けたい思惑がある。中国の採掘業者はかつて世界全体のコインを生み出す能力のうち4分の3を占めるなど運営を牛耳ってきたが、壊滅に追い込まれる可能性が出てきた。
ビットコインの報酬・半減期
ビットコインのマイニングは前述の通りおよそ10分に一度のペースで行われ、そのたびに新規にビットコインが発行されるが、一定の期間を経るごとにこのマイニング報酬が半減する仕組みとなっている。これを「半減期」と呼ぶ。半減期はおよそ4年に一度のペースで訪れる。すなわち、4年ごとにマイニング報酬が少なくなっていき、ビットコインの新規発行量が減少する。ビットコインは、あらかじめ発行量の上限が2100万枚と決められている。これは、ビットコインが世の中に溢れ希少性がなくなることを防ぐためだ。希少性を確保するためには、新規発行量を適切にコントロールする必要がある。ビットコインは円やドルといった法定通貨とは異なり、中央集権的な管理者が存在しない。そのため、発行量の上限やマイニング報酬、そして半減期も、あらかじめプログラミングされており、そのルールに則って実行されている。
Thank you so much for reading
