ブロックチェーンの仕組みまとめ. 図2. しかし、日本の仮想通貨交換所の取引は、ブロックチェーンから切り離されています。. 超簡単図解シリーズの1本目（法定通貨との違い）、2本目（取引の仕組み）は、ざっくりとビットコインが何なのかを図解しました。今回はもう少し深掘りし、ビットコインの中核技術でもあるブロックチェーンについて図解してみました！ ブロックチェーンとは？ ブロックチェーンとビットコインはどのような繋がりがあるのでしょうか。ブロックチェーンは、ビットコインを支える技術として用いられています。ビットコインとは、仮想通貨(※)であり、世界中に知れ渡っている電子通貨です。 TOUCH THE SECURITY Powered by Security Service G, 仮想通貨などで有名になったブロックチェーン技術。よく「改竄不可能な分散型台帳」などと言われ、仮想通貨の取引記録だけでなく、不動産取引、食品トレーサビリティなどへの応用も考えられ始めています。, しかし、厳密なことを言うとブロックチェーンは改竄不可能ではありません。ただのデータですから、書き換えれば改竄できてしまいます。ところが、改竄をしてもすぐに発覚をして自動修復されてしまう仕組み。それがブロックチェーンです。, 先ずはブロックの説明に入る前に、ブロックチェーン技術で使われる用語「ハッシュ」「ナンス値」について復習しておきましょう。, ハッシュ値とは、小中学校で使われるクラスの出席番号のようなものだとイメージしてください。, 多くの小中学校では、五十音順に出席番号をつけていると思います。仮に鈴木君が10人居ても、1対1に対応するユニークな数値を割り振っておけば、各々の識別は可能です。ある一意のものを識別すべく生成される数値、それがハッシュ値です。, このハッシュ値ですが、ハッシュ関数というアルゴリズムによって、一方向（不可逆）の値として生成されます。, 先の小中学校の場合、出席簿の上から2番目に位置する井上くんに、出席番号2番を割り振ることは誰でも簡単に出来ます。しかし、出席簿を見ていない外部の人が、出席番号2という数字のみから「３年２組においてそれは誰か？」を知ることはとても難しい。一方向の演算は簡単なのに逆方向の演算は難しい、そうなるように考案されている関数です。茹でたジャガイモをごちゃまぜにするとハッシュドポテトになりますが、その名の通り「ごちゃまぜにする関数」の意で、暗号にきわめて近い関数です。, ナンス値についてはあまり難しく考える必要ありません。なぜなら、ナンスとはNumber Used Once＝一度だけ使う数値の意味で、要は使い捨てにする数値のことです。どのような働きをするのかは、後ほど登場します。, この３つの値を合成して、ハッシュ関数に入力し、ハッシュ値を計算します。このハッシュ値がブロックとブロックを繋ぐジョイントになるのです。, ブロックチェーンのひとつのブロックには、取引データだけでなく、ひとつ前のブロックのハッシュ値、ナンス値などが保存され、これを合成して、ハッシュ値を計算し、ブロックのジョイントとして利用する。, それはブロックチェーンの仕様によって異なりますが、一般には「ハッシュ値の上位３桁が000である」というような制限をかけ、これに外れるハッシュ値はジョイントに利用できないようにしています。つまり、ハッシュ値全体の小さい方から1/1000しか、ジョイントに使えないようにしています（実際はもっと基準値を低くしています）。これがブロックチェーン技術のポイントなのです。, ハッシュ関数は入力値に応じて、一定のアルゴリズムに従って、数値を出力します。それがいつもうまいこと小さい数になるということは期待できません。, 「取引データ」と「ひとつ前のブロックのハッシュ値」はすでに決まっていますから変えようがありません。ところがナンス値は、変えることができます。と言うより、最終的なハッシュ値が小さい数になるようなナンス値を探すのです。, このナンス値を見つけるには、原則、総当たりしかありません。いろいろなナンス値を入れてみて、最終的なハッシュ値を計算して、それが「上位3桁が000」という条件に合うかどうかを確かめてみるしかないのです。このため、膨大な計算量を必要とします。, こんな大変な計算を誰がやってくれるのでしょうか。世界中の人にお願いするのです。もちろん、報酬なしにこんな計算を引き受ける人はいないので、利用できるキャッシュ値を見つけた人には、仮想通貨のブロックチェーンであれば、その仮想通貨が支払われます。この報酬を目当てに、多くの業者がこの計算に参加します。このような業者は、まるで岩の中から鉱脈を掘り当てるようなものなので、マイニング（採掘）業者と呼ばれます。, 計算されたハッシュ値をジョイントして使うには、一定の条件を満たしていなければならない。満たしていないハッシュ値はジョイントとして利用できない。適切なハッシュ値が得られるように、ナンス値を探す作業がマイニング（発掘）。, 総当りで見つかったナンス値により、条件に合うハッシュ値が算出されて、次のブロックを繋ぐ準備ができました。, もし、悪意のある人が取引データを改竄したと考えてください。取引データは別のものになりますが、ひとつ前のハッシュ値とナンス値はそのままです。つまり、そのブロックのジョイントになるハッシュ値は違ったものになってしまいます。それは高い確率で「上位3桁が000」という条件から外れてしまうでしょう。そうすると、ブロックを接続することができず、ブロックは途切れてしまいます。, ジョイントとして使ったハッシュ値を次のブロックにも使う。こうすることで、取引データを改竄すると、ハッシュ値が変わってしまい、ブロックを繋ぐことができなくなり、チェーンが切断されてしまう。, ブロックチェーンは分散型の台帳です。台帳は複数のサーバーにミラーリングされていますが、改竄された台帳は、チェーンが短くなるのでコピーされません。何故なら、ブロックチェーンの仕組み上、「最も長いチェーンが正しい正本」となる為、これによって上書きされるのです。, ブロックチェーンは、複数のサーバーにコピーが保存され、常に比較されている。この中で、いちばん長いチェーンが「正本」。改竄され、チェーンが途切れると、いちばん長いチェーンに置き換えられる。, ものすごく賢い仕組みです。ブロックチェーンの考え方は、2008年にサトシ・ナカモトと名乗る人物によって考案されました（国籍、正体とも不明）。, 何十年後かに「21世紀で最も賢い発明」のトップ10に入ることは間違いありません。仮想通貨だけでなく、分散型台帳として、行政のあり方や個人間取引のあり方をまったく変えてしまうポテンシャルを持った技術です。. この「3分でわかるブロックチェーン」では、ブロックチェーンとはどんな技術や仕組みで何ができるのかを、図解などもしながら分かりやすく説明します。. 仕組みや特徴を図解. 10分間で行われる取引を1ブロックとし、その取引が正しく行われたと承認されるとチェーンでつながる仕組みになっています。 ブロックチェーンのデータ構造. https://persol-tech-s.co.jp/corporate/security/article.html?id=69 ブロックチェーンの「台帳」には、台帳が作成されて最初に発生した取引 (*1)から最新の取引に至るまでの全ての取引の情報を全参加者で共有しています。. ブロックチェーンは、もともと「政府や中央銀行による規制や管理を受けることなく、誰もが自由に取引でき、改ざんなどの不正ができないインターネット上の通貨」として開発されたビットコイン（Bitcoin）の信頼性を担保するための基盤技術として、サトシ・ナカモトと名乗る人物が論文中で初めて原理を示したことが誕生の切っ掛けとなっています。 ブロックチェーンを一言で言うと「台帳」です。 台帳とは、ビットコインで例えると、通貨が売買されたと記録される、土台となる帳簿です。 その帳簿に、世界中からいくつもの記録が記載されていくというイメージです。 しかし、ブロックチェーンはただの台帳ではありません。 ビットコインのブロックチェーンは、ビットコインが生まれた2009年1月3日から今現在までのビットコインの全ての取引を記録している台帳です。 しかし、これだけでは、この台帳が「ブロックチェーン」と言われる理由がわか … なぜ安全？図でしっかりと理解するブロックチェーンの仕組み; ブロックチェーンとは何か？仕組み＆特徴を図解でざっくりと理解 【ir情報】採用ページは嘘もアリ！？ir情報を見て企業研究するべし！ 【企業研究】ir情報で知っておくべき専門用語12個！ 暗号技術、トランザクション、プルーフ・オブ・ワーク、スマートコントラクトなどの重要概念に加え、ブロックチェーンの現状と課題、今後の展望まで学びます！. ブロックチェーンでは、ユーザー同士が取引を監視し合っており、各々が取引データを所持しているため、銀行のような特定の管理者がいなくとも成り立ちます。 ビットコインや仮想通貨を支える技術のブロックチェーン（Blockchain）、聞いたことはあるけど正しく理解できていない人も多いのではないでしょうか。 この記事では、ブロックチェーンの仕組みについて図 ... -テクノロジー, ビットコイン（BTC） なぜブロックチェーンは改ざんできないのか. 仮想通貨交換所、例えばbitFlyerで100万円でビットコインを買った場合、その取引はブロックチェーンに記録されません。. 仕組みや特徴を図解. ブロックチェーンのひとつのブロックには、取引データだけでなく、ひとつ前のブロックのハッシュ値、ナンス値などが保存され、これを合成して、ハッシュ値を計算し、ブロックのジョイントとして利用する。 ブロックチェーンの仕組みを知りたいですか？本記事では、ビットコインを支える革命的なブロックチェーン技術について図解入りで解説します。マネリテラシーを高めつつ、仮想通貨ライフを楽しみましょう。 ブロックチェーンとは、分散型台帳技術と呼ばれるインターネット以来の革命的な技術です。 ビットコイン含む仮想通貨は、ブロックチェーンの仕組みによって稼働・運営されています。 ブロックチェーンとは、インターネット上で分散して管理される公開取引台帳のこと。 ブロックには、ビットコインの取引履歴がハッシュ関数で暗号化されて記録される。 ブロックチェーンは、基本的にブロックチェーン上に一度書き込まれたデータや内容に関しては 改ざんができない ようになっています。 それはブロックチェーンの仕組みにあります。 以下の図1. 仮想通貨の信頼No.1メディアをビジョンにビットコイン・アルトコインを初心者にも分かりやすく解説します, ビットコインや仮想通貨を支える技術のブロックチェーン（Blockchain）、聞いたことはあるけど正しく理解できていない人も多いのではないでしょうか。, ビットコインを発明したサトシナカモト氏は、ビットコインを実現するために革新的なブロックチェーン技術を考案しました。, そのためか、ビットコインとブロックチェーンは同じものと考えられることがまだ多いです。, しかし、ブロックチェーンには色々なタイプがあり、仮想通貨以外の色々な分野に使われる可能性を秘めています。, 本記事では、ブロックチェーン技術の中でも、ビットコインで使われているブロックチェーンにフォーカスして、ブロックチェーンの仕組みを徹底的に説明したいと思います。, ブロックチェーンはすごく乱暴に説明すると、世界中の人たちで共有する巨大なExcel（エクセル）ファイルです。, 世界中の人たちが、自分たちのPCの中に持っているExcelに、ビットコインの取引情報を書き込んで、書き込んだ内容をみんなで共有していることをイメージしてください。, 全ての情報をみんなで共有しているため、みんなが持っているExcelの中身は全て同じ内容になります。, ブロックチェーンが使っている仕組みを、分散型台帳技術（Distributed Ledger Technology, DLT）と言います。, つまり、世界中の人たちが「分散」して保有している「台帳（≒Excel）」ということです。, Aさんが10BTC（ビットコイン）保有していて、Bさんに7.0BTC送ったとします。, この場合、分散台帳は以下のように取引の情報が書き込まれます。（あくまでイメージです）, ブロックチェーンでは、おつり分は自分宛に送る（AさんがAさんに2.9BTCを送金）という取引情報を書き込む必要があります。, つまり、ビットコインアドレスの残高を使って取引しようと思ったら、そのインプットとなる残高は使い切らなければいけないという制約があるということです。, 例えば、100万円の残高があるところに、10万円を出金（取引）すると、残高情報が90万円に更新されます。, ところが、上図の表のような取引構造にしておくと、取引情報の中から、未使用分の取引を合計すると、それがビットコインで利用可能な残高であることが分かるのです。, （上図だと、Aさんの2.9BTC、Cさんの6.9BTCが未使用＝使える残高になります。）, ちなみに、この未使用の取引のことを、UTXO（Unspent Transaction Output）と呼びます。, ビットコインは手数料無料という誤解している人もいるかもしれませんが、実は手数料がかかります。, 上記の例では、AさんやBさんが送金する際に、0.1BTCが手数料として引かれています。, この0.1BTCは、後述するマイニングに成功した人の報酬として、マイナーに支払われます。, 取引は上記のような構造で記録されますが、それではブロックチェーンとしての構造はどのようになっているのでしょうか。, ブロックチェーンは、その名前から分かるように、ブロックがチェーンで繋がっている構造をしています。, Excelの例で言うと、ブロックはExcelのシート、さらにExcelシートが複数チェーン上に繋がって、1つのExcelファイルが出来上がっていると考えるとイメージしやすいかもしれません。, ビットコインの場合、1つのブロックには10分間に発生した取引の情報が入るルールになっていますが、, 最初のブロック（Genesisブロックと言います）が作られてから、10分ごとに今日現在までの取引情報が全て繋がって1つの巨大な台帳が出来上がっています。, そのため、2018年3月現在では、この台帳は約145GBの容量まで膨れ上がっています。, ブロックには取引データの他に、それがハッシュ値とナンス値と呼ぶ、とても重要な要素があります。, 取引データは、上で説明した通りですが、次にハッシュ値とナンス値について説明しましょう。, ハッシュ値（Hash Value）とナンス値（Nonce）を説明するにあたっては、まずハッシュ値を説明します。, ハッシュ値とは、あるインプットデータを、ハッシュ関数で異なる値に変換したときに得られる値のことですが、以下の特徴があります。, 一方で、ナンス値とは、Number Used Once（一度だけ使われる数字）の略称で、ただの使い捨てのランダムな数字であって、これだけでは特別な意味はありません。, しかし、ハッシュ値とナンス値を組み合わせることで、ブロックとブロックを繋ぐ高度な接着剤を作り上げています。, まず、ブロックとブロックを繋ぐために、前のブロックのハッシュ値を接着剤として次のブロックの情報として持たせます。, 一定の条件「ハッシュ値の最初に一定以上のゼロが続く」を満たすハッシュ値のみが接着剤として認められる, つまり、「前のブロックのハッシュ値＋取引情報＋ナンス」のハッシュ値が、最初に一定以上のゼロが続く（例えば、0000000000afda2c79aa）ことが求められます。, 取引データと前のブロックのハッシュ値は変更ができないので、変えることができるのはナンスのみです。, つまりナンスが変わるとブロックの値が変わる、ブロックの値が変わるとハッシュ値が変わることを利用して、一定以上のゼロが続くハッシュ値を探します。, 0000000001、0000000002、0000000003・・・と変えていって、, なぜなら、ハッシュ関数は一方通行の関数（ハッシュ値の特徴②）のため、ナンス値を色々な値に変更しながら総当りでハッシュ値を確認する以外に、一定以上のゼロが続くハッシュ値を探す方法がないからです。, そこで、重要になってくるのが、ハッシュ値から元の数字を探すのがとても大変（ハッシュ値の特徴②）ということに加えて、インプットを少しでも変えるとハッシュ値は全く異なるものになるという特徴（ハッシュ値の特徴③）です。, 仮に、悪意のある人が、不正な取引（自分への送金額に、100万ビットコインをセットするなど）で台帳の取引情報を書き換えようとしたとします。, 100番目のブロックの取引情報を改ざんする（書き換える）と、ブロックとブロックを接着するために101番目のブロックのハッシュ値を変える必要があります。, 101番目のブロックのハッシュ値が変わると、その次の102番目のブロックのハッシュ値も変える必要が出てきます。, 102番目のブロックのハッシュ値が変わると、その次の103番目のブロックのハッシュ値も変える必要が出てきます。, このように、1箇所の取引を変えたことが後続に波及してしまい、全体を書き換える必要がでてきますが、一定の条件「ハッシュ値の最初に一定以上のゼロが続く」を満たすハッシュ値を見つけるのは非常に難しく、膨大な計算時間が必要な作業なので、台帳の改ざんが実質的にできない仕組みになっているのです。, 前で説明した、ブロックとブロックを繋ぐためのハッシュ値を計算する作業は、ブロックチェーンを作り上げるのにとても重要な要素です。, （計算量が少ないと、簡単に改ざんできてしまうため、あえてそのようなルールにしています。）, つまり、ブロックチェーンはそのような膨大な計算をすることで、取引の承認をしているということになります。, このように、膨大な作業量を通じて、承認をする仕組み（Consensus Algorithm、コンセンサスアルゴリズム）のことを、プルーフオブワーク（Proof of Work：PoW）と呼びます。, 最後の疑問は、このような膨大で手間のかかるハッシュ値を、いったい誰が見つけてくれるのか？という点です。, ビットコインでは、ハッシュ値を見つける作業を承認レースとすることで、この疑問を解決しています。, ビットコインでは、一定の条件「ハッシュ値の最初に一定以上のゼロが続く」を満たすハッシュ値を見つけた人に報酬として、新たなビットコインが新規発行される仕組みになっています。, このように、作業を通じて、新規通貨が発行されることから、この承認レースの作業をマイニング（Mining）、承認レースに参加してお金を稼いでいる人たちをマイナー（Miner）と呼ぶのです。, 他の仮想通貨（アルトコイン）で使われているブロックチェーン技術も、基本的な概念は今回紹介したビットコインと同様ですが、コンセンサスアルゴリズム、参加者の権限など、違いもあります。, まずは、ビットコインのブロックチェーンの仕組みをしっかりと理解した上で、他のアルトコインはどのようにビットコインと異なるのかを理解していくようにするといいでしょう。, この記事がためになったら、ぜひTwitterのフォローをお願いします。記事作成の励みになります。.
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