ブロックチェーンとは？

仕組みが複雑そうなブロックチェーンテクノロジーですが、主要な機能のいくつかを理解することで、誰でもWeb3のエキスパートになれます。 ブロックチェーンはすべて、ビットコインの様に安全、あるいはすべてイーサリアムと同様に機能すると思われるかもしれません。 しかし、実際には、各ブロックチェーンネットワークによって大きな違いがあります。 ガバナンスから新しいコインの作成、さらには誰がネットワークに参加できるかに至るまで。ブロックチェーンには、ネットワーク全体の機能を変える機能を組み込むことができます。

特定のユースケース（活用事例）では、一部のブロックチェーンが他のブロックチェーンよりも優れていますが、それぞれに長所と短所があります。 本記事では、Ledger Academyが、ブロックチェーンとは？その仕組は？といった、さまざまな種類のブロックチェーンとその用途についてご説明します。

まず、専門的な内容に入る前に、基本中の基本から始めましょう。

ブロックチェーンとは？

簡単に言うと、ブロックチェーンは、分散型の不変デジタル台帳です。トランザクション（取引）を記録し、そのネットワーク上の暗号資産の移動を追跡する役割を果たします。 ブロックチェーンは、主に金融資産を追跡するために使用されていましたが、現在では使用事例がどんどん増えています。なぜなら、ブロックチェーンは価値を保管する素晴らしい方法だからです。 ブロックチェーンには、多くの場合「Web3」と呼ばれる概念であり、世界をリードする新しい機能がいくつかあります。 その重要な機能とは何でしょうか？

ブロックチェーンネットワークの主な機能

ブロックチェーンには他にも多くの興味深い機能があります。 それらはすべて、2つの主要な柱である「分散型台帳テクノロジー」と「イミュータブルレコード」が起点です。

分散型台帳テクノロジー

ブロックチェーンは、その情報を単一の中央集中型サーバーでホストするのではなく、システム内のすべてのコンピューターに台帳を分散させます。 これらのコンピューターは、「ノード」と呼ばれ、情報の保管、共有、記録と暗号資産の転送を担います。 これは、、分散型台帳テクノロジーの基礎であり、ブロックチェーンは、情報を安全に保管できる唯一の方法です。

Immutable Records（イミュータブルレコード）

次に、ブロックチェーンには、その情報をブロック内に保管するという、独自の方法があります。 新しい情報からなるこれらのブロックはチェーン状に配置され、ネットワーク全体に分散されるため、「ブロックチェーン」という名前が付けられています。 つまり、この特定のデータ構造により、当該ブロックチェーンに一度組み込まれた情報を変更するのは不可能となるのです。 これらの機能により、ブロックチェーンのハッキングはほぼ不可能です。

ブロックチェーンは何のために存在するの？

そもそも、なぜこれが大事なのか不思議に思うかもしれません。そんなあなたも、普段はデジタルトランザクション（取引）を行っているのではないでしょうか。 一方で、デジタルでの送金は、メールや写真などの情報の送信とは大きく異なります。

まず、通貨が価値を持つためには、その供給が有限でなくてはなりません。 デジタルトランザクションが成功する場合、受信者は価値を受け取る必要があり、同等量が送信者のアカウントから消えます。 そうでない場合は、二重支出と呼ばれます。

聴き慣れない用語かもしれませんが、これこそが、金融システム全体と銀行を信頼する基盤です。 ブロックチェーンテクノロジーは、トランザクションを認証する中央集中型管理機関を関与させることなく、二重支払いの問題を解決します。 これは、透明かつ安全かつ匿名のP2P（ピアツーピア）の価値取引を、大規模に転送できることを意味します。 具体的に何を意味するのでしょうか？

二重支出の問題を単純に解決できるということは、ブロックチェーンによって、内密に友人と価値を取引できるようになり、あなたの資産がある人から別の人へと渡されることを意味します。 これを実行する上で、参加者が資産を2回使用できるようにして、システム内に新しい資産を作成することを許さないことが重要です。

ブロックチェーンの種類

ブロックチェーンネットワークを構築するには複数の方法があり、想像よりも複雑の構造です。 ブロックチェーンというと、ビットコインのような分散型ブロックチェーンを思い浮かべる人が多いでしょう。 しかし、このテクノロジーは、中央集中型システムも構築可能です。

ブロックチェーンがP2P転送と分散型の価値取引を可能にしているからといって、すべてのブロックチェーンがこのように動作するというわけではありません。 一部のブロックチェーンは、パブリック型、プライベート型、パーミッション（許可）型、またはコンソーシアム型によって構築されています。 また、これらの種類の一部を組み合わせたものもあります。

それでは、種類ごとに異なるブロックチェーンネットワークの違いと、重要である理由を理解しましょう。

プライベート型、パーミッション（許可）型、コンソーシアム型ブロックチェーン

パーミッション型ブロックチェーンは、政府や企業などの単一の主体によって運営されます。 その結果、中央組織（エンティティ）はシステムへのアクセスとノードを操作できる人を制限できるのです。 さらに、ノードを運用する人は多大な権限を持っており、その権限を悪用する可能性があります。

次に、プライベートブロックチェーンです。 定義上、これらのブロックチェーンは常にパーミッション（許可）型です。 しかし、プライベートブロックチェーンは、実際にはさらに一歩進んでいます。 プライベートブロックチェーンは、ノードを操作できる人を制限するだけでなく、システムにアクセスできる人も制限します。 これは完全に中央集中型システムであり、組織（エンティティ）はユーザーのIDとデータを保護できます。 結果として、これらのシステムは、システムとそのデータの管理を維持することを目的とする、政府や業界団体によって好まれています。

プライベートブロックチェーンの好例はHyperledgerです。 この場合、ユーザーデータ（配送情報など）を覗き見から守るために、プライベートシステムが使用されます。 透明性の高いブロックチェーンを使用するとプライバシーのリスクが生じます。

次に、コンソーシアムブロックチェーンもパーミッション（許可型）ブロックチェーンです。しかし、単一の組織によって管理されるのではなく、さまざまな組織のグループが管理します。 この方法は、連携を好む金融システムによく使用されます。 これらのブロックチェーンは、投票システムを使用して変更を認証するため、トランザクションを迅速に処理できます。

ただし、これらはすべて、極めて中央集中型のやり方です。これは、単一障害点が存在することを意味し、とても安全であるとは言えません。

パーミッションレス・ブロックチェーンとパブリック・ブロックチェーン

逆に、パーミッションレスブロックチェーンでは、誰でもネットワーク内のノードを操作できます。 このシステムでは、参加者が増える傾向があり、参加者は世界中のどこにでも住むことができます。

これにより、プライベート型やパーミッション型よりも遅くなります。 ただし、システムが大きくなるほど、悪意のある参加者を容易に取り締まることが可能となる仕組みです。 したがって、パーミッションレスブロックチェーンの分散型の性質により、プライベートブロックチェーンよりもはるかに安全と言えるでしょう。

また、定義上、パーミッションレスであるパブリックブロックチェーンもあります。 そのブロックチェーンでは、誰でもネットワークに参加でき、すべてのノードが平等に扱われ、ネットワークのすべてのデータをすべての参加者がすぐに利用できるようになります。 パブリックブロックチェーンは、透明性、安全性、監査可能な点で、暗号資産に最適です。 パブリックブロックチェーンの有名な例として、ビットコインネットワークが挙げられます。

ブロックチェーンの仕組み

前述したように、ブロックチェーンネットワークは、ネットワークに参加しているすべてのコンピューター（ノードとも呼ばれます）にデータを保管します。暗号資産ノードは、トランザクションの検証プロセスに参加することで、ネットワークのセキュリティに貢献します。 これらの各ノードは情報をブロックに保管します。 次に、これらの各ブロックはチェーン状に配置されます。 そして、ネットワークがトランザクションを処理するたびに、チェーンが拡大します。

ただし、ノードは、あなたが読み取れる方法で情報を保管しません。 代わりに、暗号化（クリプトグラフィック）ハッシュが使用するのです。 トランザクションに含まれる機密情報を保護するために、ノードは情報を数字と文字の文字列に変換し、各ブロックに保管します。

この暗号化ハッシュには、対応するブロックの情報だけでなく、チェーン内の前のブロックの情報も含まれます。 誰かが1つのブロックを変更すると、そのハッシュも変更されるため、そのチェーン内の後続のブロックもすべて変更されることを意味します。 これにより、潜在的な編集が当該ネットワーク全体に非常に目立つようになり、そのネットワークが安全であることがわかります。 トランザクションがブロックチェーン履歴で早いほど、データの変更が難しくなります。 この機能は、ブロックチェーンは貴重なデータを保管するための独自の媒体であることを意味します。 さらに詳しく知りたい場合は、ブロックチェーントランザクションとノード、およびそれらの運用方法に関する記事全文をぜひお読みください。

これで、ブロックチェーンが情報をどのように保管するかが理解できました。

しかし、「ノードが自らの利益のために、ネットワークの状態について嘘をつかないようにする方法は？」と、疑問に思われるかもしれません。

簡潔に言うと、それはすべて、ブロックチェーンの種類とそのコンセンサス（合意）メカニズムに基づきます。

ブロックチェーンはどのように保護されているの？

パーミッション型とプライベート型のブロックチェーンの場合、通常、管理主体が投票を組織します。 しかし、ビットコインやイーサリアムなどのパブリックブロックチェーンは、より分散化された方法で安全性を維持する方法を見つけました。それが、コンセンサス（合意）メカニズムの使用です。

コンセンサスメカニズムとは？

これが、パブリックブロックチェーンの最もスマートな部分です。地球上には何千個ものノードが点在しており、その大部分は、ブロックチェーンに参加する前に新しいトランザクションを承認する必要があります。 ブロックが追加されると、ブロックチェーン内のノードはすべて、同じ状態に到達する必要があります。 これを合意（コンセンサス）形成といいます。

ブロックチェーン台帳の管理は非常に広範囲に分散されているため、単一の組織がネットワークを制御したり、虚偽の情報を検証したりすることはできません。 これにより、ネットワーク全体が安全になります。 ただし、これらのノードがトランザクションを処理する方法は、当該ブロックチェーンが使用するコンセンサスメカニズムに応じて若干異なります。 さらに、それぞれの方法には長所と短所があります。

それらの違いを完全に理解するには、コンセンサスメカニズムをご説明する、Ledger Academyの記事全文を参照してください。

さまざまなコンセンサスメカニズム

パブリックブロックチェーンには、2つの主要なカテゴリのコンセンサスメカニズムがあります。プルーフ・オブ・ワークとプルーフ・オブ・ステークです。 ただし、より中央集中型であまり使用されていないコンセンサスの方法は他にもいくつかあります。

プルーフ・オブ・ワーク（Proof-of-Work：PoW）。これは、低速な一方、安全なコンセンサスメカニズムです。マイナーを使用して新しいコインを作成し、多くの計算能力を必要とする複雑なパズルを解くことでトランザクションを処理します。 これにより、マイナーが不正行為を試みるシステムが無意味になるため、ネットワークの安全性が保たれます。それだけのエネルギーを使用するコストにより、不正行為をやる価値がなくなります。 PoWブロックチェーンの代表的な例は、ビットコインです。

プルーフ・オブ・ステーク（Proof-of-Stake：PoS）。これは、より高速でエネルギー効率の高いコンセンサスメカニズムで、バリデーターを使用してトランザクションを処理します。 PoSブロックチェーンのバリデーターは、計算能力を使用して信頼性を証明するのではなく、担保として大量の暗号資産を使用します。 詳細については、暗号資産ステーキングに関する記事全文をお読みください。基本的に、バリデーターは名誉ある行動を取るように奨励されています。 つまり、バリデーターは良い行動を取れば報酬を受け取り、悪意を持った行動を取れば罰を受けます。 このシステムを使用するブロックチェーンの代表例はイーサリアムです。

ブロックチェーン：その魅力は？

ブロックチェーンテクノロジーを直接暗号資産に対応させることもできますが、実際にはそれだけではありません。 ブロックチェーンは暗号資産と金融だけでなく、これらのネットワークは、他の新しい用途にも使用できます。

例えば、一部のブロックチェーンネットワークは、スマートコントラクトを実行できます。スマートコントラクトは、コンピュータープログラムのブロックチェーン版のようなものです。 深い技術的なことは抜きにして、スマートコントラクトは、ブロックチェーンテクノロジーにおける文化的な革命をもたらしました。

これらのコンピュータープログラムを使用するとブロックチェーンアプリを作成でき、さまざまな用途に使用できます。

例えば、貸し借りを可能にする分散型金融アプリは、この機能によってのみ可能です。 さらに、代替不可能なトークンの形でのブロックチェーンゲームやブロックチェーンアートも可能になります。 これらのプログラムは、The SandboxやDecentralandなどの分散型メタバースプラットフォームの可能性も開きました。

さらに、ブロックチェーン技術には、物事を統治する方法を変える力さえあります。 それは、トークンとコインを使用すると、分散型自律組織（Decentralized Autonomous Organizations：DAO）の形で、複雑な分散型投票システムを作成できるためです。

Web3業界のイノベーションが成長するにつれ、それに伴ってより多くの活用例が生まれる可能性も高まります。 簡単に言うと、ブロックチェーンテクノロジーはすでに普及しており、今後もますます発展し、将来的に、あと何ができるかのは誰にもわかりません。