ブロックチェーンの仕組みをやさしく解説

「仮想通貨ってブロックチェーンでできてるらしいけど、そもそもブロックチェーンって何?」

私が仮想通貨を始めたばかりの頃、まさにこの疑問でつまずきました。ニュースやネット記事を読んでも「分散型台帳」「ハッシュ値」「ノード」といった言葉が次々出てきて、正直、最初の1週間くらいは何が何だかさっぱりでした。でも仕組みそのものは、実は身近な例に置き換えるとすんなり理解できるものだったんです。今日は、私が理解するまでに時間がかかった分だけ、できるだけかみ砕いてお伝えしていきますね。

ブロックチェーンとは、みんなで同じ帳簿を持ち合うこと
「ブロック」と「チェーン」、名前の由来を知ろう
なぜ改ざんがほぼ不可能と言われるのか
みんなで「正しい」と認め合う仕組み(コンセンサスアルゴリズム)
ブロックチェーンと仮想通貨の関係
まとめ
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ブロックチェーンとは、みんなで同じ帳簿を持ち合うこと

ブロックチェーンを一言で表すなら「取引の記録を、みんなでコピーして持ち合う仕組み」です。

これまでの銀行のシステムなどは、銀行の中央にある1つの大きなコンピューターがすべての取引データを管理していました。私たちはそのデータを信じるしかなく、もし中央のコンピューターがトラブルを起こしたりデータを書き換えられたりしたら、大きな問題になってしまいます。

ところがブロックチェーンでは、世界中にあるたくさんのコンピューター(これを「ノード」と呼びます)が、まったく同じ取引記録のコピーをそれぞれ持っています。誰か1人が管理しているのではなく、参加している全員が同じ帳簿を持ち合っているイメージです。これを「分散型台帳」と呼びます。

私は最初、この「分散」というのがピンとこなかったのですが、家計簿アプリを家族全員でクラウド共有しているようなものだと考えたら、少しイメージが湧きました。誰か1人が数字を勝手に書き換えても、他の家族が持っている記録と食い違うのですぐバレてしまう。それが世界中のコンピューター規模で行われている、と考えると分かりやすいかもしれません。

「ブロック」と「チェーン」、名前の由来を知ろう

ブロックチェーンという名前は、その構造そのものを表しています。

一定時間ごとに行われた取引(誰が誰にいくら送った、といった記録)は、ひとまとめにされて「ブロック」という箱に詰められます。そして新しいブロックが作られるとき、そのブロックには直前のブロックの情報をもとにした「ハッシュ値」という特殊な数字が組み込まれ、前のブロックと鎖(チェーン)のようにつながっていきます。

このハッシュ値というのは、いわば「そのブロックの中身を要約した指紋」のようなものです。中身が少しでも変わると、指紋(ハッシュ値)もまったく別のものに変化してしまいます。ブロックが時系列にどんどんつながっていくことで、過去から現在までの取引の歴史が、1本の鎖のように記録されていくわけです。

なぜ改ざんがほぼ不可能と言われるのか

ここが私にとって一番「なるほど」と思ったポイントです。

もし誰かが過去のある取引記録を書き換えようとすると、そのブロックのハッシュ値も連動して変わってしまいます。すると、次のブロックが持っている「前のブロックのハッシュ値」と一致しなくなり、それ以降すべてのブロックのハッシュ値を計算し直さなければならなくなります。しかも、その計算はコンピューターにとってかなり重い作業で、莫大な計算力が必要になります。

さらに追い打ちをかけるのが「分散型台帳」の仕組みです。世界中のノードがそれぞれ同じ台帳を持っているため、たとえ1台のコンピューターで改ざんに成功しても、他の大多数のノードが持っている正しい記録と照らし合わせられて、食い違いがあればすぐに「これはおかしい」と判定されてしまいます。多数派の正しい記録に合わせて、改ざんされたものは無効とされる仕組みなのです。

つまり改ざんするには、

過去のブロックすべてのハッシュ値を、膨大な計算をして書き換え
世界中に散らばる大多数のノードのデータを同時に書き換える

という、現実的にはほぼ不可能な作業が必要になります。この二重の壁があるからこそ、「ブロックチェーンは改ざんに強い」と言われているんですね。

みんなで「正しい」と認め合う仕組み(コンセンサスアルゴリズム)

新しいブロックを追加するときには、ノード同士が「これは正しい取引だ」と合意する必要があります。この合意の取り方を「コンセンサスアルゴリズム」と呼びます。

友達同士でピザのトッピングを多数決で決めるように、参加しているコンピューターたちが一定のルールに従って「このブロックを正式な記録として認めよう」と意見をすり合わせているイメージです。代表的な方式には、複雑な計算問題を解いた人が新しいブロックを作る権利を得る「プルーフ・オブ・ワーク(PoW)」や、保有している仮想通貨の量に応じて承認の権利が割り振られる「プルーフ・オブ・ステーク(PoS)」などがあります。特定の管理者がいなくても、参加者同士のルール設計によって秩序が保たれているのが面白いところです。

ブロックチェーンと仮想通貨の関係

ここまで読んでいただくと分かる通り、ブロックチェーンは仮想通貨を支える「土台となる技術」です。ビットコインなどの仮想通貨は、この分散型台帳の仕組みを使って「誰が」「いくら」「誰に」送金したかという取引履歴を、中央管理者なしで正確に記録しています。仮想通貨そのものの基本はこちらの記事で解説しています。

また、新しいブロックを作る作業(マイニング)を行った人には、報酬として新しく発行された仮想通貨や手数料が支払われる仕組みになっており、これが承認作業を支える経済的な原動力になっています。私は最初「マイニング=採掘」という言葉から何か掘っているのかと勘違いしていましたが、実際には膨大な計算作業で取引を承認する作業のことなんですね。

まとめ

ブロックチェーンは、難しく聞こえる割に、根っこの考え方はシンプルです。

みんなで同じ帳簿(台帳)のコピーを持ち合う「分散型」の仕組み
取引記録を「ブロック」にまとめ、鎖のようにつなげて保存する
改ざんしようとすると、計算のやり直しと大多数のノードの書き換えが必要になるため、事実上不可能に近い
参加者同士のルール(コンセンサスアルゴリズム)によって、管理者なしでも秩序が保たれる

私自身、最初は専門用語の壁にぶつかりましたが、「誰か1人が管理するのではなく、みんなで記録を持ち合っている」というイメージさえつかめれば、あとはそこまで難しい話ではありませんでした。仮想通貨のニュースを見るときも、この仕組みを知っているだけで理解の解像度がぐっと上がると思います。次は、実際に仮想通貨を始める際に欠かせない「取引所選び」についての記事も、ぜひ読んでみてくださいね。