ブロックチェーン・テクノロジーとは？
世界的に注目を集めているビットコインの中枢技術としての「ブロックチェーン」について概要をまとめています。
ビットコインの考案者とされる「ナカモトサトシ」によって、考えられたブロックチェーン。ビットコインの有名になるに合わせせこの技術が注文を集めています。それは、仮想通貨以外にも、金融や流通、契約・権利管理などに応用できるのではないかという視点です。
基本的な仕組み
ブロックチェーンの基本概念は下記のようなものになります。
(1) 取引情報を利用者が発信することで取引が始まる。
(2) その取引情報を利用者は暗号署名をしネットワークに流す。
(3) 同時に取引情報は分散DB(データベース)にも送信される。
(4) 各分散DBは、受信した取引情報を自己DBに記録する。
(5) DBへの取引情報の書き込みは、分散DB間で整合性が取れるよう特定の合意形成メカニズムのルールで行われる。= マイニング
(6) 記録された取引情報は過去履歴も含め参照可能な形となる。
いわゆる中央管理者のいない取引情報管理の仕組みになります。また分散DBにより同じ取引情報を記録しているDBが複数存在することになります。この複数の記録により、一部のDBが壊れても他のDBで補完できること。
また個々のDBの性能を高いものにしなくともすむメリットがあります。改ざんなどに対しても分散で同じデータを管理することで相互チェックを行いそれを判断することが可能になります。
公開鍵暗号とよく設計された分散型合意システムです。
【合意形成(マイニング)】
ブロックチェーンでは、取引情報が分散DB上に存在するため、適切に同期をさせる必要があります。この同期をとって、各DBを整合的に更新するための作業が「合意形成」=マイニングと呼ばれる処理になります。
この合意形成(マイニング)は、DBに記録する情報を決める処理であり、この手順があるためにビットコインでは、この合意形成に10分以上の時間が必要になっています。
時間を短縮しこの問題を解決し高速化する方法として、ビットコインのようなオープン型ではなく、クローズド型やプライベート型と呼ばれる方法もあります。
【ブロックチェーンの仕組み】
時系列に連なるブロックを連結させるためのデータ構造・デザインパターン
ブロックチェーンでは、個々の取引情報をを直接DBに記録するではなく、いくつかの個々の取引情報をまとめて１Setにして、そのセット毎にDBに記録しています。この複数の取引のセットを「ブロック」と呼びます。そして中に入っている個々の取引情報の事を「トランザクション」と呼んでいます。
なぜ、個々の取引情報（トランザクション）を直接データベースに書き込まないのか？
この作業では、大量の個別取引（トランザクション）を直接分散DBに記録すると、同じ数だけさきほどの合意形成作業も発生してしまうため、システムの負荷がたいへん大きくなってしまいます。そこで、ある程度の数の個別取引（トランザクション）をまとめてブロック化して、そのブロック単位で「合意形成」を行い、分散DBに書き込む仕組みにしています。
加えて、ブロックの中に、改ざん防止用に過去のブロック情報を混ぜ込んだり、分散DBの維持管理者への手数料支払い情報を含めたりもしています。
【マイニングの仕組み】
ビットコインの場合：Proof of Work（POW）
ビットコインでは、合意形成の更新権限者を1名に絞り込む競争を「Proof of Work」という、コンピュータによる負荷の高い数学的問題を解くことで行っており、最初に答えを見つけた人が更新権限を得る仕組みとなっています。これが合意形成プロセス、つまりマイニングと言われるものになります。
ブロックチェーンの種類によって、この「この合意形成、更新権限者をどう決めるか」は異なっています。
- Proof of Work
- Proof of Importance
- Proof of Stake
Proof of Work ：負荷の高い数学的問題を解くことで行い、最初に答えを見つけた人が更新権限を得る。
Proof of Importance ： 過去履歴から、重要性がより高い人（例：より多くの取引を行っている物）が更新権限者となる。
Proof of Stake ：多くのコインをもっている者が更新権限者になる。
【ブロックチェーンの活用】
上記のようにブロックチェーンは、仮想通貨にとどまらず、合意を必要とする様々な記録、決済、経費生産などを始め、
株式の公開、権利管理、契約管理などに用いることが可能です。
このブロックチェーンの活用・可能性については 本サイトでご紹介をしていきます。