こんにちは！
Web3.0専門ブロガーのWeb3.0ガイドです
ブロックチェーンについて、
- そもそも、どんな技術？
- 仕組みをITの知識やスキルがない人にも分かりやすく説明してほしい
- 文字だけじゃなくて、図解もあると分かりやすいな！
- 私たちの生活にも関係するの？
こんな悩みを解決する記事を書きました。
ググっても専門用語ばかりでわからないですよね
私もド文系なので、その気持ち痛いほどわかります
また、仮想通貨の文脈で出てくるから、詐欺みたいで怖いと感じのも無理ありません
そんな方に向けて、この記事では、
- ブロックチェーンの定義・種類
- ブロックチェーンの仕組み・基盤技術・特徴
- ブロックチェーンを応用した５つのトレンド技術
- ブロックチェーンが抱える課題
- ブロックチェーンと私たちの生活との関わり・未来の姿
この記事を書いている自分もITの知識やスキルが全くないところから学びました
だからこそ、初心者の立場でわかりやすくブロックチェーンの仕組みを解説できます！
ブロックチェーンとは
ブロックチェーン 定義
企業や政府など第三者を介さず、ネットワーク参加者同士で行われた取引記録の一覧表
ブロックチェーンはWeb3.0の土台となる重要な技術です！
「Web3.0って何？」という方はこちらの記事をご覧ください！
ブロック 定義
一定量のデータ（取引記録）をまとめたもの
引き出しがいくつか付いた棚のイメージです
このブロック同士を時系列で鎖（チェーン）のように繋げていることから、ブロックチェーンと呼ばれる
ブロックチェーン 種類
パブリックとプライベートチェーン/コンソーシアム
ブロックチェーンは大きく分けてこの２つに分けられる！
ネットワークに誰でも参加できるか
これがパブリックとプライベート/コンソーシアムの大きな違いです
誰でも参加できるパブリックチェーンこそ、ブロックチェーンが真に目指す姿
企業や政府など管理者が支配する世界は好ましくないんです
ブロックチェーン 仕組み
ブロックチェーン 仕組み 全体像
個々のブロックがどの様に作られ、鎖（チェーン）で結ばれてブロックチェーンとなるのか見ていきましょう！
ブロックチェーンを支える技術
ブロックチェーンを支える技術はこちら▼
- P2Pネットワーク
- 公開鍵暗号
- 電子署名
- ハッシュ値
- コンセンサスアルゴリズム
P2Pネットワーク
個々のユーザー同士をネットワーク上で直接つないでやりとりすること
中心に企業や政府がいて、１つのサーバーで一元管理する方式ではない
従来のネットワークと比べてみると、その違いがはっきり分かります！
公開鍵暗号
あるデータを暗号化する時と復号する(暗号化したデータを元のデータに戻す)時、別々の鍵を利用することで、他の人に暗号を解読されない様にすること
暗号化や復号を戻すという表現が分かりにくい人は、
- 鍵を閉める＝暗号化
- 鍵を開ける＝復号
と考えてください！
公開鍵暗号の仕組み
仕組みを理解するために、公開鍵と秘密鍵について知っておきましょう！
- 公開鍵：誰でも簡単に入手でき、みんなに公開された鍵
- 秘密鍵：自分だけが持っている鍵
＊公開鍵と秘密鍵はペアーで使われます！
ポイントはこの２つ
- データの受け手が公開鍵と秘密鍵を用意する
- データの送り手に公開鍵のみを渡す
そうすると、
データの送り手は公開鍵を使ってデータを暗号化し、受け手に送ります
受け手は自分で用意した秘密鍵でデータの暗号を解読します
たとえデータが奪われても、第三者がデータの中身を知ることはできません
なぜなら、データを解読する鍵はデータの受け手しか持っていないからです
電子署名
公開鍵暗号を使った本人確認のシステム
インターネットを通じたデータのやり取りが本当に本人によって行われたものであるかを検証するために利用される
大事なのは、
- データの送り手が間違いなくその人本人であるという証明
です！
なりすましはNG
では、どうやって本人証明をするのでしょうか
電子署名の仕組み
前提として、
- 公開鍵と秘密鍵はペアーでデータの送り手が作成しています
- 秘密鍵を使って公開鍵で解読できる暗号化をします
- 秘密鍵はデータの送り手しか知りません
まず、「暗号化されたデータ」と「暗号を解読する公開鍵」をデータの受け手に渡します
データの受け手は、公開鍵で暗号化されたデータを解読できるか確かめます
解読できたということは、
秘密鍵を使って公開鍵で解読できる暗号化をした人
= 秘密鍵を持ってる唯一の人
= 本人
ということがわかります！
送り手自身しか知らない秘密鍵を使って、データの送り手が本人であるのを証明しているのです
ハッシュ値
一定量のデータを、決まった長さの英数字の羅列に変換したもの
ハッシュ値はブロックの構成要素の１つです
そこで、BTC(ビットコイン)を送ったと仮定して、ブロックの構成要素を見てみましょう
ハッシュ値 生成の仕組み
たとえば、「Hello」というデータを入力すると、ハッシュ値（19f1cc351889e58a523e・・・）が出てきます
この際に使われるハッシュ関数はマジックボックスだと考えてください！
箱に何かを入れたら、箱から何かが出てくるんです
(箱の中では難しい数学的計算が行われています)
ハッシュ値 3つの性質
- ハッシュ値から元のデータを割り出すことはできない
- 入力するデータを少しでも変えると、出てくるハッシュ値も変わる
- ハッシュ値を出すには時間がかかる
コンセンサスアルゴリズム
取引の正しさを判断する合意形成の方法
ブロックチェーンは管理者がいないため、その人が正しい取引か否かを判断してくれません
このままだと、不正な取引もスルーされてしまします
それだとよくないので、取引の正しさを判断する方法を予め決めておきます
代表的なコンセンサスアルゴリズムは「PoW」と「PoS」です！
レースをイメージすると、PoWとPoSの違いがよくわかります
マイニング
PoWで行われる取引の承認作業
ざっくり言うと、承認作業とは「当てずっぽう」です
未承認の取引記録をまとめたブロックを承認し、既存のブロックにつなげるにはブロックのパスワードが必要
高性能なPCを使ってそのパスワードを当てようと、ひたすら頑張っているんです！
ブロックチェーン 6つの特徴
6つの特徴はこちら▼
- 改ざんが非常に困難
- 管理者がいない
- 情報がみんなにオープン
- システムダウンしにくい
- システム利用費用が安い
- 取引記録を削除できない
それでは、１つ1つ見ていきましょう！
改ざんが非常に困難
ブロックチェーン上の記録は改ざん困難です
この特徴を生み出しているのが、ハッシュ値！
ハッシュ値の特徴として、入力データを少しでも変えると、出力データは全く違ってくるというのがありましたね！
また、ブロック同士はお互いにつながっています
改ざんしようとすると、改ざんしたブロックから算出されるハッシュ値も異なります
そうすると、過去すベてのハッシュ値をつじつま合わせの様に変更しなければなりません
しかし、それには膨大なＰＣを動かす電力（お金）が必要となり、ネットワーク参加者が監視している中で、それを行うのは非常に困難です
管理者がいない
ブロックチェーンの取引記録は、どこかのサーバーで一元管理されていません
中心に企業や国がいて、そこが管理するのではない
ネットワーク上で個人のユーザー同士が直接つながりデータのやりとりをします
情報がみんなにオープン
ネットワークに参加しているユーザー全てが全く同じ取引記録を共有しています
つまり、ブロックチェーン上の取引記録はみんなにオープンです
これを実現しているのがP2Pネットワーク！
ブロックチェーンを支える重要な技術なんです
システムダウン起きない
システムダウンが起きない
P2Pネットワークで、ネットワーク参加者が全く同じ情報を共有しています
特定のサーバーで一元管理されていないので、たとえ複数のコンピュータに障害が起きても、システムを維持できるというわけです
最近、auのシステム不具合で携帯がつながらないという事件が起きましたね
これもauがシステムを一元管理しているからこそ、そこに障害が起きると、全てのシステムが停止しちゃうんです
システム利用費用が安い
ブロックチェーンは利用手数料の安さも魅力
例えば、海外にお金を送ると想定してみてください！
- 銀行送金：2,500円〜4,000円ほど
- ブロックチェーンでBTCを送金：○十円〜○百円ほど
銀行送金だと１０倍ほどの手数料を取られてしまいます
取引記録を削除できない
ブロックチェーン上の取引記録は削除できません
そのため、公的な記録を残すのに優れています
例えば、年金の納税記録、自動車の品質検査記録など
例えば、三菱電機の意図的な不正もブロックチェーンを使えば防ぐことができます
ブロックチェーンを応用した５つのトレンド技術
5つのトレンド技術はこちら▼
- 仮想通貨
- スマートコントラクト
- DeFi
- NFT
- DAO
1つ１つ見ていきましょう！
仮想通貨
ブロックチェーン技術を使ったデジタル通貨
有名な仮想通貨として、BTC（ビットコイン）とETH（イーサ）があります
ブロックチェーン技術をベースとしているため、ブロックチェーンの特徴をもったデジタル通貨です
具体的に言うと、仮想通貨は特定の国や中央銀行が管理していません
その代わり、ネットワークの参加者が仮想通貨の取引記録を確認・承認し合っています
そうすることで、仮想通貨の取引記録が正しいことを証明しているのです
スマートコントラクト
ある条件が満たされたとき、予め決められた行為が自動的に実行されるように書かれたプログラム
スマートコントラクトを自動販売機と考えれば、分かりやすいと思います
DeFi
銀行（金融機関）や政府の関与なしに、私たち個人間でお金の貸し借りなどが行える金融サービス
私たち個人が銀行になれると言ってもいいでしょう！
※1 金融サービスとは、お金の貸し借り・送金・保険・融資・貯金など様々です
これまでの金融サービスと比較してDeFiの特徴をみてみましょう！
銀行の仲介なしに個人間でお金のやり取りができる
これが、従来の金融サービスとの大きな違いです
そうすることで、
- 手数料が安い
- 取引スペードが早い
- 世界中だれでも平等にお金のやり取りができる
- 不正が起こりにく
逆に、銀行が仲介役になると、
- お金を送ったり、融資でお金を借りると、高い手数料を取られる
- お金を送るのに書類作成、その書類の確認作業で時間がかかる
- 銀行口座をもっていない人はお金のやり取りができず不平等
- 私たちが預けたお金が不正に利用されたり、紛失するリスクがある
NFT
などの情報が誰でも見れる形で記録されています
データを見れば、デジタルデータの所有者や取引記録が一目瞭然というわけです
DAO
DAOとは、社長やリーダーなどに頼らず、プログラミングコードによって自動的に運営される会社
- 社長、リーダー、上司といった管理者がいない（完全にフラット）
- DAOに参加する私たち個人の投票によって会社のあらゆる事項が決定される
- 給与やDAOに貢献した人への報酬はすべて仮想通貨払い
- 匿名で参加できる
- プログラミングコードは誰でも見れる
ガバナンストークン
DAOでの意思決定（投票）に参加するために必要なもの
株式会社の議決権のような役割を果たしています
たくさんのガバナンストークンをもつほど、投票での影響力が拡大
また、投票で決まった改善案などはプログラミングコードに反映され、自動的に実行されます
なぜなら、DAOはスマートコントラクトによって自動的に運営される組織だから
ブロックチェーン 課題
ブロックチェーンの課題はこちら▼
- 取引記録の処理能力が低い（スケーラビリティが低い）
- データを消せない
- 大量の電力を使用し、環境へ悪影響（ビットコインのPoW）
取引記録の処理能力が低い（スケーラビリティが低い）
クレジットカードなどと比べ、取引記録を処理する能力が低い
処理能力をtps（１秒あたりの取引記録処理量）で表すと、その違いは人目でわかります
- クレジットカード：○万tps
- ビットコイン：7tps
- イーサリアム：20tps
例えば、ビットコインでは取引処理に10分ほど必要です
そのため、すぐに処理が必要な取引には不向き
ライトニングネットワーク
処理能力の問題を解決する方法として注目されている技術
小規模で何回も行われる取引の処理をブロックチェーン外で行い、最初と最後の取引だけをブロックチェーンに記録します
こうすることで、ブロックに記録する取引の数を減らし、処理能力を向上させるアプローチ
データを消せない
ブロックチェーンに記録されたデータは、それが不都合なものであっても取消できない
例えば、個人情報
個人情報保護法では、本人の要望に応じて、個人情報などを削除する義務が生じます
しかし、ブロックチェーンだとこの様な要望にも対応できないことになってしまう
大量の電力を使用し、環境へ悪影響（ビットコインのPoW）
ブロックチェーン上の承認行為に大量のPC、それを動かす電力が使われます
莫大な電力消費が環境に悪影響を与えると言われています
因みに、ビットコインのPoWがこの課題を抱えています
ブロックチェーン 未来
ブロックチェーンは透明で効率的な社会を創り出します！
データは全て公開されており、ブロックチェーンの性質上、不正が起きない世界
システムダウンして復旧に時間を費やさない
ブロックチェーンを応用したスマートコントラクトで、面倒な契約手続きを自動で実行
そんなブロックチェーンの市場規模や活用事例を見ていきましょう！
ブロックチェーンの市場規模
ブロックチェーン技術が影響を及ぼす可能性のある市場規模を67兆円
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)で経済産業省はこのように発表している
ブロックチェーンの活用事例
経済産業省は、ブロックチェーン を「あらゆる産業分野における次世代プラットフォームとなる可能性をもつ技術」とも述べています！
その活用事例がこちら▼
【まとめ】ブロックチェーンの仕組みを理解し、実際に体験してみよう！
ここまでの話を振り返りましょう！
ブロックチェーンとは、
企業や政府など第三者を介さず、ネットワーク参加者同士で行われた取引記録の一覧表
その仕組みを図解で表すと、こんな感じ！
ブロックチェーンの理解ができても、実際に体験しないと、せっかく身に付けた知識も役に立ちません
そこでオススメなのが、ビットコイン (仮想通貨)を買ってみることです
その理由は、ブロックチェーンがビットコイン (仮想通貨)の土台となっているから
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