ブロックチェーンとは?類型や代表的ブロックチェーン

ビットコインの大きな特徴として、ブロックチェーンと呼ばれる取引台帳があります。

このブロックチェーンの仕組みは、「金融を根本から変革するポテンシャルがある本物の技術」として注目されています。

ブロックチェーンという言葉はなんとなく聞いたことがあるけど、仕組みはよくわからないという人のために、ブロックチェーンについて詳しく解説したいと思います。

ブロックチェーンとは

ブロックチェーンとは、ビットコインを支える中核技術として開発されたもので、ブロックと呼ばれる取引データを集めたものを一定時間ごとに生成し、時系列的にチェーン(鎖)のようにつなげていく形態からブロックチェーンと呼ばれています。

チェーン上にある過去の取引データを改ざんしようとすると、その時点から最新のブロックまですべてを改ざんしなければならないので、改ざんが困難な仕組みとなっています。

そのため、二重使用や偽造などの不正な取引を防止することが可能となっています。

ブロックチェーンは、かなり汎用性の高い仕組みのため、金融業界をはじめ、流通、不動産、医療などのあらゆる分野で活用できる技術として期待が高まっています。

ブロックチェーンの特徴

ブロックチェーンには、3つの大きな特徴があります。

  • 改ざんされない
  • 可用性が高い
  • コストが低い

分散型台帳技術で改ざんされない

ブロックチェーンは、取引記録を鎖のようにつなげて管理する仕組みなので、すべての取引履歴が記録された巨大な帳簿となっています。

そして、ネットワーク内の参加者が各自の持っている帳簿を同時に書き換えていく形で、所有権の移転が行われるので、このデータは、ネットワーク上の分散されたデータベース上に、同じものが多数存在することになります。

取引が行われて、それに伴う帳簿の変更が合意されると、それがすべての参加者に送られ、一定の時間内にすべての分散型台帳が書き換えられます。

これらすべての分散型台帳を改ざんして、正規のチェーンよりも早く、現在のブロックまでを成立させることは、事実上不可能です。

可用性が高い

ブロックチェーンは、分散されたデータベース上に多くのデータが同時に存在することになります。

そのため、自然災害や停電、外部からのハッキングなどにより、どこか1ヶ所でデータが失われても、他の参加者のコンピューターが動いていれば、全体としてのシステムを維持することができます。

つまり、ブロックチェーンには、1ヶ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」がないので、すべての参加者が同時にダウンしない限り、システム全体としての継続的な運用が可能となっています。

コストが低い

金融機関などでは、取引や顧客に関する膨大なデータベースを維持しているため、大規模な集中管理センターを保持して、セキュリティやバックアップに巨額の費用をかけています。

分散型台帳に移行すると、コンピューター・リソースが少なくて済む分散型のコンピューターやデータベースで取引を管理することができるので、コストを大幅に削減することができます。

また、複数の機関が帳簿を別々に管理しているために、リコンサイルと呼ばれる手間のかかる残高の照合作業を行っていますが、各参加者が共通帳簿をもつことによって、この作業も不要になります。

ブロックチェーンの類型

ひと言でブロックチェーンと言っても、これは、取引データをブロックとして時系列的に鎖のようにつなげて管理する技術の総称なので、実際にこの技術をシステムに実装するには、いろいろなブロックチェーンの組み込み方の類型があります。

オープン型とクローズド型

ブロックチェーンの類型の中で、特に重要なのがオープン型クローズド型の区分になります。

ビットコインなどのオープン型は、誰でも参加できる仕組みのため、手間と時間を犠牲にしているブロックチェーンの利用方法です。

実用性の面からは、参加者を信頼できる先のみに限定し、中央管理者が全体を管理できるクローズド型の方が有用であり、主流となっていく可能性が高いと考えられています。

オープン型とクローズ型のブロックチェーンの比較

 オープン型クローズド型
取引参加者の制限なし(自由に参加可)あり(特定の範囲の参加者のみ可)
取引承認への参加制限なし(自由に参加可)あり(特定の範囲の参加者のみ可)
中央管理者の存在なし(プログラムが規定)あり(全体をコントロール)
ネットワークへの参加自由承認が必要
別の呼び名パブリック型/許可不要型プライベート型/許可型
利用例ビットコインなどの暗号資産(仮想通貨)金融業界での実証実験

オープン型

オープン型は、参加者を限定せずに、誰でもネットワークに参加することができます。この場合、ネットワークへの参加は、匿名で行うことが可能です。

また、取引の承認作業(マイニング)についても、参加者の誰でも自由に行うことができます。

クローズド型

ビットコインは完全にオープンで、誰でも参加できる仕組みですが、ブロックチェーンは、必ずしもオープンな仕組みである必要はありません。

特定の参加者のみが参加できるものを、クローズド型と言います。クローズド型は、参加を許可する段階で、参加者の身元は明らかになっています(匿名性はありません)。

また、取引の承認作業も、特定範囲の参加者のみが行うことができます。

コンセンサスアルゴリズム

オープン型とクローズド型の区別が重要なのは、合意形成の方法に密接に関係するからです。合意形成とは、分散したデータベース上に多数存在する台帳情報を、ネットワーク上の全員で共有するための手法です。

こうした合意を行う方法は、コンセンサスアルゴリズムと呼ばれています。コンセンサスアルゴリズムにもオープン型に適したものや、クローズド型に適したものなど、いくつかの種類があります。

プルーフ・オブ・ワーク(PoW)

ビットコインは、取引の承認のために、プルーフ・オブ・ワークという方法を採用しています。

これは、コンピューターにより負荷の高い数学的な問題を解くことが必要で、取引が承認されるまでに約10分を要する仕組みとなっています。

こうした膨大な手間をかけているのは、誰でも自由に参加できることから、悪意の参加者が入ってくる可能性があるので、厳格な手続きが必要とされています。

プルーフ・オブ・ステーク(PoS)

プルーフ・オブ・ステークは、参加者のうち、ネットワーク上の資産の保有量が多く、保有期間が長いほど、マイニングの難易度を低くすることで、多くのコインを長い間持っている人が、ブロックの更新権限を得やすくなります。

資産の保有量が重要となるため、資産の流通が滞ってしまうというデメリットがあります。

プルーフ・オブ・インポータンス(PoI)

プルーフ・オブ・インポータンスは、ネットワーク上の資産の保有量・保有期間に加えて、直近の使用頻度が高いほど、マイニングの難易度が低くなる仕組みです。

他の参加者と多くの取引を行い、ネットワーク内での貢献度が大きい人が優先されるので、コインが流通しにくくなるというPoSのデメリットをカバーすることができます。

実用的ビザンチン・フォールト・トレランス(PBFT)

実用的ビザンチン・フォールト・トレランスは、クローズド型に適したコンセンサスアルゴリズムです。

PBFTでは、コアノードとアプリノードの権限を区別します。コアノードは、取引を検証する権限を持つノードで、アプリノードは、取引を行うことはできますが、検証は行わないノードです。

BTFTは、コアノードに取引承認の権限を集中させ、コアノードによる合議制によって、取引の承認を行う仕組みです。

一定割合のコアノードが合意した段階で、正当性が認められたものとして、取引が承認される仕組みとなっています。

また、コアノードによる迅速な取引承認により、一定時間内に多くの取引処理を進めることが可能で、取引が承認された時点で、直ちに決済完了できることも大きなメリットです。

代表的なブロックチェーン

ブロックチェーンは、技術としては、まだ発展途上の段階ですが、日々進化を続けています。その中で代表的なブロックチェーンについてご紹介します。

ハイパーレッジャー・ファブリック

ハイパーレッジャー・ファブリックは、リナックス財団が開発しているブロックチェーンで、金融業界向けのブロックチェーンとしての標準化を志向しています。

世界30以上の先進的なIT企業が協力して、ブロックチェーン技術の確立を目指しています。

このプロジェクトでは、ソフトウェアを構成しているプログラムである「ソースコード」を、無償で一般公開する「オープンソース」の仕組みを取っているため、誰でもソフトウェアの改良や利用をすることができます。

このプロジェクトには、ドイツの取引所やDTCC(米国の証券決済機関)、米国や欧州の銀行、日本からは、富士通、日立、NEC、NTTなどの企業が参加しています。

コルダ

コルダは、R3コンソーシアムが開発を進めているブロックチェーンで、金融業界向けに特化した分散型台帳技術です。

古いシステムでは、照合プロセスには平均30~50日必要でしたが、コルダでは24時間以内に完了することができます。2020年3月に、イタリアの銀行32行で商用利用を開始しましたが、現在は約100行が参加しています。

また、コルダはオープンソース化して公開しているので、開発者はソースコードにアクセスして利用することができます。

インターレッジャー・プロトコル

リップル社では、世界の有力行の参加を得て、安価で迅速な国際送金を目指しています。この中で、インターレッジャー・プロトコル(ILP)と呼ばれる分散型台帳技術が使われています。

このネットワークに接続して、台帳を共有することによって、効率的な送金を行うことが可能で、送金はわずか数秒で行われます。

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