ブロックチェーンとは、取引履歴を暗号技術によって過去から1本の鎖のようにつなげ、正確な取引履歴を維持しようとする技術である。
ブロックチェーンの仕組み
ブロックチェーンの仕組みは、以下の3つの要素によって構成される。
ブロック
ブロックチェーンは、ブロックと呼ばれるデータの集合で構成されている。各ブロックには、以下の情報が記録される。
- トランザクションデータ
- ハッシュ値
- 前ブロックのハッシュ値
トランザクションデータとは、ブロックチェーンに記録されるデータの単位のことである。トランザクションデータには、送信者、受信者、金額などの情報が記録される。
ハッシュ値とは、データの指紋のようなもので、データの改ざんを検出するために使用される。
前ブロックのハッシュ値とは、前のブロックのハッシュ値のことである。前ブロックのハッシュ値は、現在のブロックのハッシュ値の計算に使用される。
マイニング
新しいブロックを生成することをマイニングと呼ぶ。マイニングには、コンピューターによる膨大な計算が必要となる。
マイニングを行うと、その報酬として、ブロックチェーン上で使用される仮想通貨が付与される。
コンセンサスアルゴリズム
マイニングによって生成された新しいブロックを、ブロックチェーンに追加するためのルールをコンセンサスアルゴリズムと呼ぶ。
ブロックチェーンには、いくつかのコンセンサスアルゴリズムが存在する。代表的なコンセンサスアルゴリズムには、以下のようなものがある。
- プルーフ・オブ・ワーク（PoW）
- プルーフ・オブ・ステーク（PoS）
- プルーフ・オブ・ステークド・コイン（PoSd）
プルーフ・オブ・ワーク（PoW）は、最も一般的に使用されているコンセンサスアルゴリズムである。PoWでは、マイニングを行うコンピューターは、複雑な計算を実行して、最も早く正しいハッシュ値を生成したコンピューターが、新しいブロックを生成することができる。
プルーフ・オブ・ステーク（PoS）は、マイニングを行うコンピューターの資産量によって、新しいブロックを生成できる確率が決まるコンセンサスアルゴリズムである。PoSでは、マイニングを行うコンピューターは、仮想通貨を預けることで、新しいブロックを生成できる権利を得ることができる。
プルーフ・オブ・ステークド・コイン（PoSd）は、PoSとPoWを組み合わせたコンセンサスアルゴリズムである。PoSdでは、マイニングを行うコンピューターは、仮想通貨を預けることで、新しいブロックを生成できる権利を得ることができる。また、マイニングを行うコンピューターは、複雑な計算を実行して、正しいハッシュ値を生成することで、新しいブロックを生成できる確率を高めることができる。
ブロックチェーンのメリット
データの改ざんが困難
ブロックチェーンは、中央管理者が存在しない分散型システムであるため、データの改ざんが困難である。
ブロックチェーンでは、新しいブロックを追加する際に、他のコンピュータが正当性を検証する必要がある。そのため、データの改ざんを試みたとしても、他のコンピュータにすぐに検出され、修正されることになる。
このため、ブロックチェーンは、金融や製造、医療などの分野で、データの改ざん防止に活用されている。
透明性と説明責任が確保される
ブロックチェーンに記録されたデータは、誰でも閲覧することができる。そのため、透明性と説明責任が確保される。
ブロックチェーンでは、取引データや契約情報などのデータが、ブロックチェーン上に記録される。これらのデータは、誰でも閲覧することができるため、データの透明性が確保される。
また、ブロックチェーンでは、データの改ざんが困難であるため、データの改ざんを試みたとしても、すぐに検出され、修正されることになる。そのため、データの説明責任が確保される。
データの永続性が保証される
ブロックチェーンに記録されたデータは、一度書き込まれると変更することができない。そのため、データの永続性が保証される。
ブロックチェーンでは、ブロックチェーン上に記録されたデータは、ハッシュ関数を用いて暗号化される。そのため、データの改ざんが困難である。
また、ブロックチェーンは、複数のコンピュータで共有されるデータベースであるため、データが消失する可能性も低い。
このため、ブロックチェーンは、不動産登記や資産管理などの分野で、データの永続性を確保するために活用されている。
ブロックチェーンの応用例
金融
ブロックチェーンは、金融分野で、決済や取引の透明性や信頼性の向上、コスト削減などに活用されている。
例えば、ビットコインなどの仮想通貨は、ブロックチェーン技術を活用した決済システムである。ビットコインでは、中央管理者が存在しないため、データの改ざんが困難である。また、ビットコインは、送金手数料が安価であるため、国際送金などのコスト削減につながる可能性がある。
また、ブロックチェーンは、証券取引や保険などの分野でも活用されている。証券取引では、ブロックチェーンを用いることで、取引の透明性や信頼性の向上が期待される。保険では、ブロックチェーンを用いることで、保険金の支払い処理の効率化や不正防止につながる可能性がある。
製造
ブロックチェーンは、製造分野で、サプライチェーンの可視化やトレーサビリティの向上、コスト削減などに活用されている。
例えば、ブロックチェーンを用いることで、製造工程における原材料や部品の調達状況、製造状況、物流状況などをリアルタイムで可視化することができる。これにより、サプライチェーンの効率化や生産の遅延防止などにつながる可能性がある。
また、ブロックチェーンを用いることで、製品の原材料や製造工程などの情報をブロックチェーン上に記録することで、製品のトレーサビリティを向上させることができる。これにより、製品の安全性や信頼性の向上につながる可能性がある。
医療
ブロックチェーンは、医療分野で、医療情報の安全性や信頼性の向上、医療費の削減などに活用されている。
例えば、ブロックチェーンを用いることで、患者の電子カルテや検査結果などの医療情報をブロックチェーン上に記録することで、医療情報の改ざんや漏洩を防止することができる。また、ブロックチェーンを用いることで、医療費の請求処理の効率化や不正防止につながる可能性がある。
物流
ブロックチェーンは、物流分野で、物流の効率化や透明性の向上、コスト削減などに活用されている。
例えば、ブロックチェーンを用いることで、荷物の配送状況や温度などの情報をブロックチェーン上に記録することで、物流の効率化や透明性の向上につながる可能性がある。また、ブロックチェーンを用いることで、国際輸送のコスト削減につながる可能性がある。
ブロックチェーンは、その他にも、不動産登記や投票、知的財産権の管理などの分野でも活用が期待されている。
ブロックチェーンの主要な製品
仮想通貨ウォレット
MetaMaskやCoinbaseなどの仮想通貨ウォレットは、ブロックチェーン技術を活用した仮想通貨を保管するためのソフトウェアである。仮想通貨ウォレットを利用することで、ユーザーは、仮想通貨を安全に保管することができる。
サプライチェーン管理システム
IBMやSAPなどのサプライチェーン管理システムは、ブロックチェーン技術を活用したサプライチェーンの管理システムである。サプライチェーン管理システムを利用することで、企業は、サプライチェーンの可視化やトレーサビリティの向上を実現することができる。
不動産登記システム
PropyやEverledgerなどの不動産登記システムは、ブロックチェーン技術を活用した不動産の登記システムである。不動産登記システムを利用することで、企業や個人は、不動産の所有権や権利関係の確認や移転を迅速かつ安全に行うことができる。
投票システム
VoatzやVotemなどの投票システムは、ブロックチェーン技術を活用した投票システムである。投票システムを利用することで、企業や団体は、投票の投票率の向上や不正防止を実現することができる。
ブロックチェーンの課題
ブロックチェーンには、データの改ざんが困難であるなどのメリットがある一方で、以下の課題もある。
処理速度が遅い
ブロックチェーンでは、新しいブロックを追加する際に、他のコンピュータが正当性を検証する必要があるため、処理速度が遅い。
新しいブロックを追加する際には、ブロックチェーン上のすべてのコンピュータが、新しいブロックの正当性を検証する必要がある。そのため、処理速度が遅くなる。
このため、ブロックチェーンは、決済や取引などのリアルタイム性が求められる分野では、あまり適していない。
データ量が大きくなる
ブロックチェーンに記録されるデータは、ハッシュ値を含めても膨大な量になる。そのため、データ量が大きくなりやすい。
ブロックチェーンでは、ブロックチェーン上に記録されたデータは、ハッシュ関数を用いて暗号化される。そのため、データ量が大きくなる。
また、ブロックチェーンは、複数のコンピュータで共有されるデータベースであるため、データ量が大きくなりやすい。
このため、ブロックチェーンは、IoTやビッグデータなどの分野では、データ量の増加が課題となる。
エネルギー消費量が大きい
ブロックチェーンでは、新しいブロックを追加する際に、コンピュータの処理能力が必要となる。そのため、エネルギー消費量が大きくなる。
ブロックチェーンでは、新しいブロックを追加する際に、コンセンサスアルゴリズムを用いて、どのコンピュータが新しいブロックを生成するかを決定する。コンセンサスアルゴリズムには、PoW（Proof of Work）やPoS（Proof of Stake）などがあり、これらのアルゴリズムでは、コンピュータの処理能力が必要となる。
このため、ブロックチェーンは、環境への配慮が求められる分野では、エネルギー消費量の削減が課題となる。
まとめ
ブロックチェーンは、改ざんが困難で分散型かつ透明性が高いという特徴を持つ技術である。
ブロックチェーンは、さまざまな分野で活用が期待されている技術であるが、まだ発展途上であり、課題も残されている。今後、ブロックチェーンの技術がさらに発展し、課題が解決されれば、さまざまな分野で本格的な普及が進むと考えられる。