[st-kaiwa2]・ブロックチェーンが全然分からない
・そもそも何に使うの？
・ブロックチェーンを使用した事例は？[/st-kaiwa2]
こんな悩みを解決できる記事を用意しました。
本記事では、ブロックチェーンの基礎から導入事例を紹介していきます。
本記事で分かること
・ブロックチェーンの歴史
・ブロックチェーンの特徴
・ブロックチェーンの導入事例
・ブロックチェーンの仕組み
・ブロックチェーンの種類
・ブロックチェーンのメリット、デメリット
・ブロックチェーンと暗号資産の関係性
・ブロックチェーンの将来性
・ブロックチェーンを使用した体験談
本記事を書いた人
aki
NFT NEWS Japan 元副編集長 。
NFT NEWS JapanではWeb3関連の速報記事や、初心者記事を担当。 ライター、編集者として活動中。
ブロックチェーンとは何か？
ブロックチェーンは、過去の取引履歴を鎖のようにつなぎ、データを管理する技術です。
分散型台帳と呼ばれる技術を使用しています。
分散型台帳とは？
中央に管理者が存在しない分散されたネットワーク上で、台帳（データベース）を管理・共有できる技術のことです。
台帳（データベース）は、従来のデータベースとは異なります。
※詳細は後述します。
ブロックチェーンは、ビットコインの使用を目的として作られた技術で、金融機関の介在無しでオンライン決済が可能になる仕組みです。
不正を行うのが極めて困難で、正確な取引履歴を守ることができます。
4つに分けて「ブロックチェーンとは何か？」を解説します。
※ブロックチェーンの技術的な内容は後述します。
- ブロックチェーンの歴史
- ブロックチェーンの定義
- ブロックチェーンの特徴
- データベースとブロックチェーンの違い
ブロックチェーンの歴史
ブロックチェーンは、ビットコインの誕生と共にできた仕組みです。
2009年にサトシ・ナカモトが投稿した論文に、「ブロックチェーン」の単語がでてきます。
[st-kaiwa3]サトシ・ナカモトは匿名であり、現在も正体は明らかになっていません（2024年2月時点）[/st-kaiwa3]
ブロックチェーンの定義は？
ブロックチェーンの定義は、2016年に日本ブロックチェーン業界によって定義が発表されました。
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。」
1) A blockchain is defined as a protocol, or implementation of a protocol, used by an unspecified number of nodes containing Byzantine faults, and converges the probability of consensus reversion with the passage of time to zero.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。」
https://jba-web.jp/news/642
2) In a broader sense, a blockchain is a technology with a data structure which can easily detect manipulation using digital signatures and hash pointers, and where the data has high availability and integrity due to distribution across multiple nodes on a network.
次は、ブロックチェーンの定義を紐解き、ブロックチェーンの特徴について解説します。
ブロックチェーンの特徴について
ブロックチェーンの大きな特徴は、特定の管理者が存在しないことです。
さらに、前述のブロックチェーンの定義から、特徴を5つまとめます。
- 悪いことをするよりも、良いことをした方がメリットが大きくなる
- 時間の経過に伴い、ハッキングが困難になる
- 改ざん検出が簡単にできる
- ノード（管理者）を分散させることによって、データの同一性を保持できる
- データが公開されており、誰でもデータを確認できる（透明性が高い）
「特定の管理者が存在しない」ということは、「保存されているデータの管理者がいない」ということです。
従来のデータベースとブロックチェーンの違い
「保存されているデータの管理者がいない」というイメージが難しいと思います。
まずは、データベースとは何かを解説し、従来のデータベースの事例を出しますね。
データベースとは？
データベースとは、デジタルデータを保管しておくための場所（台帳）のことです。
これらは、便利ですが中央に管理者（企業）がいます。
「データを管理」という意味では、電話帳もデータベースの一部と言えます。
エクセルでデータを管理していれば、それも「データベースを使用している状態」になります。
ブロックチェーンと従来のデータベースとの違いを比較
ブロックチェーンも「データベースの一種」と言えます。
しかし、従来のデータベースと違う大きなポイントがあります。
「管理者が存在しない」というポイントです。
以下の画像をご覧ください。
データベースへアクセスする際の「特定のサーバー（管理者）」が不要です。
「中央に管理者が存在せずにデータを保存」のイメージができたかと思います。
ブロックチェーンが注目されている理由
ブロックチェーンが注目されている理由は、取引履歴が公開されているからです。
様々な不正取引を解決できます。
例：投票システムの信頼性向上
従来の投票システムの中身は、投票者側には分かりません。
ブロックチェーンの特徴である「透明性の高さ」によって、投票システムに不正がないかを確認可能です。
不正投票リスクの軽減が期待できます。
それだけでなく、以下3つのメリットが存在します。
- 投票者は「自分の投票が記録されたこと」を確認できる
- インターネットがあれば、世界中のどこからでも投票できる
- 票の数え間違いが起こらない
2つの事例を共有するので、興味がある方は記事を読んでみてください。
参考記事：ブロックチェーンでついに「ネット選挙」が実現？その仕組みとは
参考記事：24の郡が在外軍人にモバイル投票オプションを提供する
ブロックチェーンの3つの活用事例
先ほど、ブロックチェーンで投票システムの信頼性が向上する事例を取り上げました。
実際の活用事例を3つに分けて紹介します。
- ブロックチェーンを地方創生に活用
- ブロックチェーンを証明書に活用
- ブロックチェーンを使用した通貨を国が採用
ブロックチェーンを地方創生に活用
ブロックチェーンを地方創生に活用した事例を2つ紹介します。
- 山古志村の「デジタルアート×電子住民票」NFT
- 地域応援通貨による地域活性化プロジェクト「Yell TOYAMA」
山古志村の「デジタルアート×電子住民票」NFT
「デジタルアート×電子住民票」としてのNFTです。
2021年の12月に発行されました。
出典：OpenSea
こちらのNFTは、イーサリアムのブロックチェーンが活用されています。
長岡市公認で、0.03ETHで10,000点発行されました。
山古志村の人口は800人なので、かなり多い数であるといえます。
NFTを「デジタル住民票」として、関係人口を増やす取り組みです。
参考記事：世界初。人口800人の限界集落が「NFT」を発行する理由
地域応援通貨による地域活性化プロジェクト「Yell TOYAMA」
「地域通貨」のYell（エール）を使用した、地方活性化プロジェクトです。
2018年から始まっているプロジェクトで、富山の経済活性化を目指しています。
出典：地域応援通貨による地域活性化プロジェクトYell TOYAMA
ブロックチェーンを証明書に活用
ブロックチェーンを証明書に活用した事例を2つ紹介します。
- 千葉工業大学で学修歴証明書をNFTで発行
- 「＋DX認定」試験の合格証明書
千葉工業大学で学修歴証明書をNFTで発行
千葉工業大学と株式会社PitPaは、共同でNFTによる学修歴証明の発行を開始しました。
NFTを学修歴証明書に使用するのは、千葉工業大学が国内初です。
「Blockcerts」の技術を使用して、ポリゴンブロックチェーン上に作成されました。
Blockcerts参考記事：https://lastrust.io/2019/08/19/blockcertstoha/
「＋DX認定」試験の合格証明書
合格証明書（資格認定証）を「ブロックチェーン証明書」へ移行した事例です。
ブロックチェーンを証明書に使用することにより、以下の効果が期待されています。
- 偽造や紛失リスクの低下
- オンラインでの簡単な発行、共有、確認
「簡単に発行して共有できること」が大きなメリットです。
参考：「+DX認定」電子証明書の発行開始！ブロックチェーン技術で資格認定の信頼性を一層強化
ブロックチェーンを使用した通貨を国が採用
エルサルバドルが、法定通貨にビットコインを採用しました。
2021年の9月7日から採用されています。
エルサルバドルの法定通貨は、米ドルとビットコインの2つになりました。
参考記事：In a world first, El Salvador makes bitcoin legal tender
ブロックチェーンを企業が取り入れた3つの事例
ブロックチェーンを取り入れている企業の一部を紹介します。
- GMOインターネット株式会社
- Adobe（アドビ）
- FUJITSU 富士通
GMOインターネット株式会社
GMOコインなど、暗号資産取引所を展開しています。
他にも、「ゲソてん byGMO」というブロックチェーンゲームも展開しています。
参考記事：「ゲソてん byGMO」と連携する独自レイヤー2チェーン「GESO Verseゲソバース」が NFTマーケットプレイス「X2Y2 Proエックスツーワイツープロ」に対応
GMOコインの口座開設記事：【2023年最新版】GMOコインの口座開設方法を画像付きで解説！
Adobe（アドビ）
Adobeが運営する「Behance」というプラットフォームで、NFTの展示が可能になりました。
ブロックチェーンは、以下の3つに対応しています。
- イーサリアム
- ソラナ
- ポリゴン
また、NFTの展示だけでなく、発行も可能になっています。
参考：自分の作品を NFT アートとして Behance に公開しよう!
FUJITSU 富士通
富士通は、「証券のクロスボーダー決済」にブロックチェーンを取り入れています。
2023年6月15日に発表されました。
決済にかかる時間の効率UPを目的としています。
参考：自律分散型社会を支えるWeb3の中核を担うブロックチェーン連携技術を提供開始
ブロックチェーンの技術的な仕組みを解説
ブロックチェーンの技術的な仕組みを5つに分けて解説します。
- P2Pネットワーク
- ハッシュ関数
- ブロックの生成
- 電子署名
- コンセンサスアルゴリズム
P2Pネットワーク
P2Pとは「Peer to Peer」のことで、1対1で直接やり取りができる仕組みです。
「個人間（コンピューター間）で繋がったネットワーク」のイメージですね。
P2Pと反対のシステムは「クライアント・サーバーモデル」と呼ばれるものです。
以下の画像でイメージしてください。
たとえば、決済をする場合、従来の決済方法では「クレジットカード会社」が中央に存在します。
これが「クライアント・サーバーモデル」に当てはまりますね。
P2Pのシステムだと、中央が存在しないので、個人間でスムーズにやり取りができます。
「海外への寄付」をする場合に、P2Pであればすぐに送金可能です。
銀行振込だと数日～5日程度が目安です。
参考：【海外送金にかかる日数・時間】現地の受取方法により最適方法を選ぼう
ビットコインであれば、10分程度で送金可能です。
参考：ビットコイン（BTC）の送金時間と送金が遅い時の対処法3つ
海外への寄付の事例として、ウクライナへの寄付があります。
一刻も早く寄付が必要なとき、暗号資産での送金は非常に役に立つことが分かります。
参考：ウクライナ「暗号資産72億円寄付」の衝撃
ハッシュ関数
ハッシュは、ブロックチェーンに使用されている暗号化技術のことです。
この技術を使用して、「ハッシュ値」を導きだします。
たとえば、「akiはブログを書いている」という文章をハッシュ値に変換してみましょう。
以下のハッシュ値がでてきます。
「2ded2139a24b0d34598a627ac43856b9d6067b17bdf88a2dedb85bb2b06612a2」
「akiはブログを書いているよ」と一文字追加するだけで、ハッシュ値は変わります。
「73ec269002460f7fc71dd316a6bb72a519ecfc3dc7c50af0e618f1f09e95c63e」
「ブロックチェーンデモ」で、誰でもハッシュ値を生成できます。
参考：ブロックチェーンデモ
ハッシュ値の主な特徴は、以下3つです。
- 文字数（データ）に関わらず、64の文字列で値が生成される
- ハッシュ値から元の文字（データ）を復元できない
- 同じ文字（データ）からは、同じハッシュ値が生成される
このハッシュ値をブロック生成の際に使用します。
ブロックの生成
「ハッシュ値」を使用して、ブロックの生成を行います。
その前に、ブロックの中にどの情報が入っているかを解説しますね。
ブロックの中は、トランザクション（処理）の情報が入っています。
これらのデータをチェーンのように繋げていくことから、「ブロックチェーン」と名付けられました。
イメージは以下の画像です。
ブロックに「1つ前のハッシュ」を入れていることが、大きなポイントですね。
なぜなら「ハッキング耐性が高くなるから」です。
先ほども説明したとおり、ハッシュ値は1文字変更するだけで値が変わります。
ブロックの内容を書き換えるために「ハッシュ値」を改ざんしようとすると、後方のブロックのハッシュ値まで変更する必要があります。
この技術により、ブロックチェーンが成り立っています。
電子署名
電子署名は、「デジタル文書の作成者を証明する署名」のことです。
- データが正しい（改ざんされていない）こと
- データが署名者により作成されたこと
ブロックチェーン上の電子署名で、以上2つの証明ができます。
コンセンサスアルゴリズム
コンセンサスアルゴリズムは、「合意形成を行う方法」のことです。
- コンセンサス：合意形成
- アルゴリズム：方法
これらの方法は複数あります。以下の2つです。
- Proof of Work（以下、PoWとする）
- Proof of Stake（以下、PoSとする）
これらの合意形成が行われた報酬として、暗号資産（ビットコインなど）を受け取ることができます。
- PoW→計算を速くした人に報酬を渡す仕組み
- PoS→暗号資産を多く預けた人に報酬を渡す仕組み
ビットコインはPoWで、計算を1番最初にし終えた人にビットコインが支払われます。
ブロックチェーンの3つの種類
ブロックチェーンには種類があります。
本記事では、3つの種類を紹介します。
- パブリックチェーン
- プライベートチェーン
- コンソーシアムチェーン
パブリックチェーン
パブリックチェーンは、「誰でもコンセンサスアルゴリズムに参加できるチェーン」のことです。
これが「非中央集権的なブロックチェーン」にあたります。
ビットコインやイーサリアムがパブリックチェーンに該当しますね。
「ブロックの生成に誰もが参加できるチェーン」のイメージで問題ありません。
プライベートチェーン
プライベートチェーンは、「コンセンサスアルゴリズムに参加できる人が限定的なチェーン」のことです。
これは、「中央集権的なブロックチェーン」です。
そもそも、企業などが管理しているチェーンなので、コンセンサスアルゴリズムなどの合意形成が不要です。（つまり、報酬が発生しない）
楽天が自社でブロックチェーンを作成し、NFTの販売をしている事例があります。
コンソーシアムチェーン
コンソーシアムチェーンは、「パブリックチェーンとプライベートチェーンの中間的なブロックチェーン」のことです。
コンソーシアムチェーンも「コンセンサスアルゴリズムに参加できる人が限定的なチェーン」であることに変わりはありません。
「やや中央集権的なブロックチェーン」です。
複数の企業などが管理しているチェーンなので、プライベートチェーンほど狭いチェーンではありませんが、パブリックチェーンほど分散化されていません。
ブロックチェーンのメリット
ブロックチェーンのメリットを2つ紹介します。
メリットは多くありますが、集約すると以下2つになります。
- 取引データの改善が難しい
- 公明な記録を残せる
取引データの改ざんが難しい
取引データの改ざんが難しいことは、先ほどの「ハッシュ値」と「ブロック生成の仕組み」から理解できます。
簡単に解説していきます。
まずは、トランザクションの中身についてです。
主に、取引記録と公開鍵・電子署名が記録されています。
これらの記録がブロックの中に入っています。
他にもブロックの中には、「1つ前のハッシュ値」が入っています。
ハッシュ値は、「ファイルから計算される値」のことです。
先ほどのハッシュ値の画像を載せておきますね。
この「akiがブログを書いている」の部分がファイルです。
ここにトランザクションなどのデータを入れ、ハッシュ値を求めます。
そのハッシュ値を、「次のブロック」に入れていきます。
すると、以下の画像のような状態になるわけです。
取引データの改ざんが難しい理由は、「ブロックに1つ前のハッシュ値が入っているから」です。
とある1つのブロック内のトランザクションを改ざんすると、そのブロックのハッシュ値が変わります。
その結果、後続のハッシュ値を全て再計算する必要があります。
画像ではブロックが3つしかないので簡単に見えるかもしれませんが、2024年2月14日時点で約83万のブロックが存在します。
出典：https://explorer.btc.com/ja/btc/blocks
改ざんの難しさを理解していただけたかと思います。
事実として、ビットコインのブロックチェーンは1度も改ざんされていません。
公明な記録を残せる
取引データの改ざんが難しい＝公明な記録を残せる
となりますね。
たとえば、暗号資産だけでなく、証明書の利用などがイメージしやすいかと思います。
先ほど紹介した、「千葉工業大学で学修歴証明書」が事例です。
ブロックチェーンのデメリット
ブロックチェーンのデメリットを3つ紹介します。
- データを削除できない
- データ処理に時間がかかる
- 環境に負荷がかかる
データを削除できない
一度ブロックチェーン上に載った情報は削除できません。
公明な記録を残せるメリットの反面、その改ざん防止能力の高さから誤って情報を載せたり、個人情報を載せてしまうと個人情報漏洩のリスクがあります。
学歴証明書のNFT事例では、部分的にブロックチェーン外のサーバーでデータを管理することによって個人情報の漏洩リスクを軽減しています。
データ処理に時間がかかる
データ処理にかかる時間は、ブロックチェーンによって異なります。
ビットコインのブロックチェーンの場合、ブロックは10分に1つ作成されるので、送金に10分から30分かかる場合があります。
これが大きなデメリットです。
VISAなどのクレジットカードは、1秒で約1700件の処理ができます。
このデメリットを解消するために、多くのブロックチェーン開発が進んでいる現状です。
環境に負荷がかかる
ビットコインのコンセンサスアルゴリズム（合意形成の方法）は、PoWです。
前述のとおり、PoWは「計算を速くし終えた人」に報酬が渡されます。
これには、膨大な電力とマシンパワーが必要なため、環境への負荷が大きいことが分かっています。
ケンブリッジ大学のビットコイン電力消費指数によれば、オランダの消費電力とほぼ同じ水準であることが分かります。
ブロックチェーンと暗号資産の関係性
ブロックチェーンは1つではなく、複数存在します。
ビットコインとイーサリアムに焦点を当て、ブロックチェーンと暗号資産の関係性を解説します。
ビットコインとブロックチェーン
ビットコインを誕生させるためには、ブロックチェーンが必要不可欠でした。
ビットコインを世に出すために必要な技術がブロックチェーンであり、インフラ的な存在です。
「ブロックチェーンが誕生してビットコインが誕生した」わけではなく、その逆で「ビットコインの誕生にブロックチェーンが必要だった」ということになります。
「ビットコインという新たな資産を誕生させるためにブロックチェーンが誕生した」の方が正確です。
イーサリアムとブロックチェーン
イーサリアムは、ブロックチェーン上にアプリを載せるために作られたブロックチェーンです。
「スマートコントラクト」という技術を使用して、自動的に契約を執行します。
ビットコインは資産的な価値に重きを置いているのに対し、イーサリアムはブロックチェーンを幅広く使用ことに重きを置いています。
スマートコントラクトとは？
イーサリアムの大きな特徴は、「スマートコントラクト」を備えていることです。
スマートコントラクトは「自動販売機」に例えられることが多いです。
自動販売機にお金を入れたら飲み物が出てきますよね。
それと同じ原理です。
プログラムによって事前に「ルール」が決められているので、条件を満たすと勝手に契約が執行されます。
これにより、イーサリアム上に多くのアプリ（dapps）が誕生しました。
ブロックチェーンを、暗号資産以外に運用する試みをしているのがイーサリアムです。
ブロックチェーンの将来性について
本記事でお伝えしてきたとおり、ブロックチェーンは「証明書」などと相性がいいです。
不動産登記などにも応用できそうですね。
個人的には、「資格を受けるための成績証明書」が、ブロックチェーンによって簡単にやり取りできた方が良いと感じています。
というのも、ぼく自身が資格試験を受けるときに非常に面倒だった経験があるからなんですよね。
わざわざ大学まで「証明書の受け取り」に行かなければいけなかったので、手間が掛かりました。
郵送で送ってもらうにしろ、「〇週間前までに連絡してください」との記載があり、すべてにおいて手間が掛かります。
ブロックチェーンによって、証明書が偽造でないことを確認できれば、多くの人の時間を節約できます。
ブロックチェーンを使用した3つの体験談
最後に、ぼくが実際にブロックチェーンを使用した体験談を3つお伝えします。
- NFTの購入
- Defiの使用
- 証明書の受け取り
NFTの購入
NFTは、一般的に投資商品として見られることが多いですが、それだけではありません。
NFTを購入することで「NFTコミュニティの強さ」を体験できます。
ぼく自身、インターネットで友人を作ったり、知り合ったりということがありませんでした。
コミュニティが強いプロジェクトのNFTを購入すれば、「人と関わるきっかけ」を作ることができます。
ぼくは「NFT NEWS Japanの副編集長」をやっていた経歴があります。
これも、NFTを購入していたことがきっかけです。
NFTのコミュニティに入って、オフ会に行き、意気投合し、何か新しいことを始めていく、という体験ができました。
自分の活動範囲や出会いの場を広げたい人におすすめです。
Defi（Decentralized Finance）の使用
Defiとは、Decentralized Financeの略称で「分散型金融」のことです。
銀行などが中央にいるのが従来の金融機関ですが、Defiは中央を必要としません。
なぜ中央がいなくても金融市場が成り立つかというと「スマートコントラクト」があるからです。
「AがBに○○ETHを支払ったらCを渡す」のように、事前にプログラムで決められた情報をもとにやり取りができます。
こちらは「NFTの購入」とは違い、より分散されているので、コミュニティに依存するものではありません。
Defiを使用している人と、NFTを購入している人たちの属性は異なる印象です。
証明書の受け取り
こちらは、「あるイベントに参加した際に証明書が貰えた」という体験談です。
POAPというサービスがあります。
イベントに来た人にQRコードを読み取らせ、証明書（NFT）を受け取る仕組みです。
イベントに限らず、ポッドキャストを聴いてGoogleフォームで情報を提出してもらい、証明書（NFT）を受け取る事例もあります。
「ポッドキャストを聴いてPOAPを取得していた人」に、オフラインイベントでグッズを提供する事例なんかもありました。
関連記事：Web3メディアに携わってきた3人が来年のトレンド大予想！「EXODUS」公開収録 ＆ Centrum 大忘年会 12/23 開催
上記の画像がPOAPアプリ内の画像です。実際にぼくもオフラインでグッズを貰いました。
まとめ
本記事をまとめます。
まとめ
・ブロックチェーンの歴史
・ブロックチェーンの特徴
・ブロックチェーンの導入事例
・ブロックチェーンの仕組み
・ブロックチェーンの種類
・ブロックチェーンのメリット、デメリット
・ブロックチェーンと暗号資産の関係性
・ブロックチェーンの将来性
・ブロックチェーンを使用した体験談
ブロックチェーンへの理解が深まれば、NFTやDefi・メタバースなどの解像度も上がることでしょう。
最後まで読んでいただき、ありがとうございました。
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