ブロックチェーンとは?応用例を交えてわかりやすく解説

ブロックチェーンはICTにおける有名な技術の一つとして注目されています。
ビットコインを世に生み出した技術として世界的に知られるようになりましたが、「ブロックチェーンとは」という問いに正しくと解答できる人はまだまだ少ないように思います。
この記事ではブロックチェーンの仕組み、メリット、活用例をわかりやすく解説します。
ブロックチェーンの今後の利用拡大における課題についても紹介するので参考にしてください。

目次

ブロックチェーンとは?

ブロックチェーン
ブロックチェーンとは、分散型台帳とも言われていて、取引データをユーザー間で共有することにより分散管理するのが特徴です。
「ブロックチェーン」という言葉は取引データをブロック単位で時系列的にチェーン(鎖)のようにつないでいくことで、
データを記録・蓄積するというイメージで生み出されました。
この基本概念に基づいてユーザー間における取引履歴の共有やセキュリティ技術を取り入れることで、分散管理型のネットワーク技術として台頭しています。

ブロックチェーンの定義

ブロックチェーンが登場した当初はブロックチェーンに定義はありませんでした。
現在では各種団体がブロックチェーンについて定義しています。
例えば、日本のブロックチェーンの権威である一般社団法人日本ブロックチェーン協会(JBA)では広義の定義を提唱しています。

「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」

簡単に要点をまとめると、以下の要件を満たす技術がブロックチェーンです。


・データをネットワーク上で分散管理する
・データの改ざんを検出しやすくて不正対策ができる
・システム障害が起こりにくい
・データの同一性を証明できる

ブロックチェーンは同一のデータを分散させてユーザーに保持させる仕組みになっています。
時系列的に取引データが複数保管されているため、不正があっても見つけ出すのが簡単です。
また、ブロックチェーンは特定のサーバーで管理されているわけではありません。多数のユーザーが取引データのコピーを持っているため、一部がシステムダウンを起こしても障害が発生しません。
安定したネットワーク運用ができる点でブロックチェーンは優れています。

ブロックチェーンとデータサーバーの違い

ブロックチェーンは取引データの履歴を管理する技術の一つで、データサーバーやデータベースと何が違うかがよく話題になります。ブロックチェーンとデータサーバーはどちらもデータを保管できる点が共通しています。
クラウドサーバーでは複数のサーバーにデータを分散させて複数保管をしているため、システム障害も起こりにくく、データの同一性も確保可能です。
ブロックチェーンとデータサーバーは類似性が高いのは確かでしょう。

しかし、データサーバーは中央集権・中央一元管理になっている点でブロックチェーンとは異なります。
自社サーバーでもクラウドサーバーでも管理者が必要です。

ところが、ブロックチェーンは特定の管理者を必要としません。
ユーザー全体によって管理されるのが分散型台帳としてのブロックチェーンの特徴だからです。
そのため、ブロックチェーンには中央管理者によってデータの改ざんや削除がおこなわれたり、管理ミスによる情報漏えいが起こったりするリスクがありません。
ブロックチェーンは安全性の高いデータの管理システムになっています。

ブロックチェーンの仕組み・技

ネットの仕組み
ブロックチェーンの仕組みは5つの基盤技術によって作り上げられています。
それぞれの技術の概要を見てブロックチェーンの仕組みをもう少し深く理解していきましょう。

P2Pネットワーク

P2Pネットワークとはユーザー同士が直接通信をする仕組みです。
サーバーやクライアントを持たずに個々のコンピューターが通信してデータを共有するのが特徴です。
ユーザーのコンピューターが鎖で紐づけられていて、全体としてネットワークシステムが構築されています。

ハッシュ関数

ハッシュ関数はデータの固有値(ハッシュ値)を導き出す計算式です。
ブロックチェーンではブロックに収められたデータをハッシュ関数で処理してハッシュ値を計算し、チェーンでつながっている次のブロックに記録していきます。
そのため、前のデータがもし改ざんされたら、次のブロックのハッシュ値との整合性が取れなくなります。

ハッシュ関数による暗号化によって不正の防止と検出ができるシステムになっているのが特徴です。

電子署名

電子署名は公開鍵方式による暗号化を利用して、データに電子署名をする技術です。
データの作成者を電子署名によって示すことで、データの偽造やなりすましを防ぐことができます。
データが改ざんされていないことを証明する方法としても利用できるため、ブロックチェーンにおけるデータの同一性の確保や不正の防止に重要な役割を果たしています。

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ブロックチェーンのユーザー全体で合意形成をするための技術です。
コンセンサスアルゴリズムとしてPoW(Proof of Work)はビットコインで用いられているので有名になっています。
ブロックチェーンでは中央集権的な管理者がいないため、取引データが正しいかどうかをユーザーによる合意で判断していくことが必要です。
コンセンサスアルゴリズムは悪意を持って取引を承認しないようなユーザーがいることを考慮し、合理的な形でユーザーの合意を得られるようにしています。

スマートコントラクト

スマートコントラクトは契約の自動化をする仕組みです。
スマートコントラクトの概念は自体は1994年から存在していますが、ブロックチェーンの登場以降、応用の可能性として注目されて導入が進められています。
契約の条件を設定しておくことで、条件が満たされたら自動的に契約をして取引を実行するのがスマートコントラクトです。
中央管理をされていないブロックチェーンであれば公平な立場での契約が可能なので、契約プロセスを安全に効率化できます。

ブロックチェーンを活用するメリット

微笑む女性

ブロックチェーンは金融業界を中心としてさまざまな分野で活用が進められています。
ブロックチェーンにはどのようなメリットがあるのでしょうか。
中央一元管理をする場合との違いによるメリットを確認していきましょう。

システムが安定で可用性が高い

ブロックチェーンは特定のサーバーに依存せずに利用できるのでシステムの安定性や可用性が高いのがメリットです。
いつでも安定して利用できなければならないシステムではブロックチェーンの利用価値が高いでしょう。
災害対策のためのシステムや暗号資産の取引システムにも利用されているのは常時利用できることが必要だからです。

データ改ざんリスクが低くて安全性が高い

ブロックチェーンはデータの改ざんリスクが低いので信用が重視されるシステムを開発できるのがメリットです。
個人情報を中央管理されることもないので、個人情報の漏洩リスクも低くなります。
ユーザーとしてはフィッシング詐欺などの被害に遭う危険性も低く、安心してシステムを利用できるのが魅力です。

低コストのシステム開発に応用できる

ブロックチェーンは低コストのシステム開発に応用できます。
情報を中央一元管理する場合にはセキュリティ対策やサーバー監視などのコストがかかります。
しかし、分散管理をするブロックチェーンでは管理コストの負担が少ないのが特徴です。
ユーザー間での情報共有ができれば十分なサービスでの応用事例も増えてきました。
カーシェアなどのシェアリングサービスにおける本人確認や空き情報の共有、宅配ボックスでの配達・受取の記録などが典型的な活用事例です。

ブロックチェーンの今後の課題

ルービックキューブ

ブロックチェーンには今後、運用を続けていく上で課題も抱えています。
ブロックチェーンを活用する際には念頭に置いておいた方が良いポイントを紹介するので参考にしてください。

データの増加に伴うコストの増加と処理速度の低下

ブロックチェーンは取引データが蓄積するにつれて運用コストの増加と処理速度の低下が起こるのが課題です。
取引が進められるに従ってブロックが作成されていき、ハッシュ関数によって計算されたハッシュ値が次のブロックに上乗せで記録されます。
そのため、ブロックチェーンの利用が増えるほどデータ量も通信量も増加します。
データの処理速度には限界があるだけでなく、コンセンサスアルゴリズムによる合意にも時間がかかることは否めません。
処理速度を上げるにはエネルギーコストがかかります。
中央一元管理されていないので、データの増加によってどちらのトラブルも起こり得るのが課題です。

データの削除への対応

ブロックチェーンではユーザーがデータを削除できません。
すべての情報が暗号化された状態で複数のユーザーによって管理されることになるからです。
個人情報のように削除を求めたい情報があるときにも現状のブロックチェーンの仕組みでは対応できません。
ブロックチェーンが運用されている限りは情報が残り続ける問題には対策が必要と考えられています。

まとめ

ブロックチェーンはブロック単位で取引データを時系列的に記録していき、ユーザー間で情報を共有することで分散管理をするネットワーク技術です。

サーバーやクライアントが存在する中央一元管理とは異なり、ユーザーがP2Pネットワークを通じて情報を共有することで管理者に依存しない安全性の高い情報管理ができます。

ブロックチェーンは可用性も安全性も高く、コストパフォーマンスの高いシステム開発に応用できるポテンシャルがあります。
コストや処理速度についての課題はありますが、活用事例も増えてきているのが現状です。
システムによるサービスの提供を考える際にはブロックチェーンの活用を検討してみましょう。

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