ビットコインの仕組みを丁寧に解説

ビットコインとは

ビットコインとブロックチェーンの仕組みを丁寧に解説!これを読めば仮想通貨が理解できる

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ビットコインをはじめとする仮想通貨を敬遠されている方は、その仕組みがわかりにくいのが大きな理由ではないでしょうか。逆に言えば、仕組みさえわければもっと興味を持ってもらえるかと思いますし、仮想通貨に対して感じている不安も解消されることでしょう。

本記事では、仮想通貨の知識がなくてもビットコイン、およびブロックチェーンの仕組みが理解できるように、わかりやすく解説します。専門用語も出てきますが、それらについてもできるだけ噛み砕いて解説していますので、一旦、苦手意識を置いて読んでみてください。

ビットコインの仕組みはわかりにくい

ビットコインに興味があるけれど、仕組みがよくわからなくて手を出しづらいという方は多いのではないでしょうか?確かに、ビットコインの概念はなんとなくわかるものの、具体的な仕組みはわかりにくいですよね。

ビットコインの仕組みを知らなくても使ったり投資したりできますが、理解した上で扱うほうが安心かと思います。

ビットコインの仕組み

ビットコインは、ネットワーク上にのみ存在する仮想の通貨です。実体のある紙幣や硬貨といった貨幣とは違って実体はありませんが、日本の法律では「貨幣の機能」を持つものと認められています。

実体がないことに不安に感じるかもしれませんが、現物の貨幣も銀行に預ければデータで存在することになるので、その点でいえばビットコインも現物の貨幣も大きな差はないと考えることもできるでしょう(もちろん実体があるかないかの大きな違いはありますが)。

しかし、ビットコインと現物の貨幣には大きく異なる点があります。それは、ビットコインには管理する組織が存在しないということです。法定貨幣は中央銀行が管理を行っていますが、ビットコインには管理組織がいません。

では、ビットコインは誰がどうやって管理をしているのでしょうか?

ビットコインはP2Pネットワークと呼ばれる技術を使い、参加者のコンピューターで取引データを分散して管理しています。つまり、金融機関などのようにひとつの組織が管理するのではなく、参加者全員のコンピューターで管理しているのです。

ひとつの組織が取引データを管理する中央集権の場合、その組織のメインコンピューターがハッキングの被害に遭うとデータが消失したり不正送金されたりするリスクがあります。

一方、ビットコインはP2Pネットワークによって複数のコンピューターにデータが分散されているため、参加するひとつのコンピューターがハッキング被害に遭ってもデータの消失や改ざんがされにくいという利点があるのです。ビットコインをはじめとする管理者のいない仮想通貨は、非中央集権であるというのが大きな特徴であるといえるでしょう。

ビットコインの仕組み

少しややこしい話になりますが、ビットコインなどの管理者(発行者)のいないタイプの仮想通貨を「カレンシータイプ」、管理者のいるタイプの仮想通貨を「アセットタイプ」と分類しています。

ビットコイン、イーサリアム、リップルといった大半の仮想通貨がカレンシータイプですが、管理者のいるアセットタイプもあることも覚えておいてください。

ブロックチェーンの仕組み

ビットコインをはじめとする仮想通貨は、ブロックチェーンという技術を採用しています。ビットコインはサトシ・ナカモト氏(正体は明かされていない)が2008年に執筆した「ナカモト論文」がきっかけで生まれたもので、ブロックチェーンはビットコインを実現するための技術として考案されました。

ブロックチェーンは取引履歴を記録する「分散型台帳技術」で、ものすごく噛み砕くと「ユーザー同士で管理するデジタルの台帳」のようなものです。ブロックチェーンはその仮想通貨が生まれてから現在までの全ての取引記録が記録されていて、ユーザー同士でひとつの台帳を共有しています。

たとえば、銀行の通帳には自分のデータしか記録されていませんよね。それに対し、ブロックチェーンには自分だけでなく他のユーザーの取引記録も記録されています。どのユーザーの取引であるかは特定できないようになっていますが、ひとつの台帳を共有するのが大きな特徴です。

では、なぜブロック(塊)チェーン(鎖)という名称がついているのでしょうか?

ブロックは一定期間における「取引の塊」のことで、そのブロック(取引の塊)がチェーン(鎖)のように繋がっていることからブロックチェーンという名称がついています。

紙の台帳でたとえるなら、1冊の台帳をみんなで共有しているようなものです。1ページが書き終わったら次のページに書き記す様子をイメージしてみると理解しやすいと思います。それをネットワーク上で行うのがブロックチェーン(分散型台帳)です。

ブロック(取引の塊)は時系列に沿って作成され、新しいブロックがどんどん一方向に繋がっていきます。ブロックはその仮想通貨が誕生してからずっと繋がっているため、改ざんするには過去のブロックの内容も書き換えないといけません。つまり、不正はほぼ不可能ということです。

ブロックの中には取引内容の他にハッシュ値とNonce(ノンス)と呼ばれるものが格納されています。今回はそれらの詳しい解説は割愛しますが、ハッシュ値は前のブロックから算出されるため、ブロックの取引内容を改ざんすると前のブロックとの整合性がとれなくなり、バレないように不正するには遡って書き換える必要があるため、現実的に改ざんはできません。

以下の図は、ブロックチェーンを視覚的に表したものです。ブロック(取引の塊)がチェーン(鎖)状に繋がっていて、前後のブロックが必ず繋がっているのでどんどん長くなっていきます。

ブロックチェーンの仕組み

途中、ブロックが分かれている箇所がありますが、これはフォーク(分岐)と呼ばれるものです。ブロックチェーンは必ず一方向にしか進まないので、一時的にフォーク(分岐)が起こってもどちらかが採用され、もう片方は不採用となる、または別のブロックチェーンに分裂して新しい仮想通貨となります。

フォークについてはややこしいので、別記事の解説をご覧ください。

【図解】ビットコインのハードフォークとは?ソフトフォークとの違いをわかりやすく解説 | 仮想通貨プラス

PoW(プルーフ・オブ・ワーク)による不正防止

管理者のいないカレンシータイプの仮想通貨は、どのように取引内容の正当性を確認し、不正を防止しているのでしょうか?その答えは、「コンセンサスアルゴリズム」と呼ばれるものにあります。

「コンセンサス」は「合意」という意味で、「アルゴリズム」は「計算や問題を解決するための手順・方法」という意味です。コンセンサスアルゴリズムはブロックチェーンにおいて「ブロックを追加するルールを設定するもの」で、このアルゴリズムによって取引の正当性を承認しています。

たとえば、制約がなく自由にブロックを生成できる仕組みだと、誰でも簡単に改ざんや不正ができてしまいまよね。コンセンサスアルゴリズムはいわばブロック生成に関する制約のようなもので、悪意のある者のよる改ざんを防ぐ役割を果たしています。

ブロックチェーンや仮想通貨によって採用しているコンセンサスアルゴリズムはさまざまで、代表的なのはPoWとPoSの2種類です。

PoWは「Proof of Work(プルーフ・オブ・ワーク)」の略で、日本語に訳すなら「仕事量による証明」という意味になります。PoSは「Proof of Stake(プルーフ・オブ・ステイク)」の略で、「保有量の証明」という意味です。

PoWはビットコインをはじめとする多くの仮想通貨が採用しているコンセンサスアルゴリズムで、コンピューターで膨大な計算処理を行ったものに報酬(新規コインの発行)を与える仕組みになっています。計算処理によって報酬を得る行為をマイニング(採掘)と呼んでいるのですが、計算をすれば誰でも報酬がもらえるわけではありません。

PoWは「仕事量による証明」という意味が示すように、最も早く正解を見つけたマイナー(採掘者)にのみ報酬を得られる権利が与えられ、その解を他のマイナーの検算が行って過半数以上の承認を得ることでやっと報酬が得られます。このPoWによる承認の仕組みにより、ビットコインは改ざんが行われにくくなっているのです。

しかしこのPoWは、悪意のあるマイナーが採掘速度の51%(50%以上)を占めると不正な取引が可能となってしまう「51%攻撃」という問題を抱えています。また、取引のたびに計算処理を行わなければならないため、取引の承認までに時間がかかる点、計算処理に膨大な電気量を消費する点もPoWのデメリットです。

これに対してPoSは、コインの保有量に応じてブロック承認率が高まる仕組みになっています。コインの保有量が多いほど報酬が得やすく、PoWより消費電力が少ない点がメリットです。課題を挙げるならば、富や権力が集中化してしまうことでしょう。

PoWとPoSはどちらにも一長一短がありますが、ビットコインではPoWが不正防止に大きく貢献しています。

仮想通貨のマイニング、およびPoWやPoSについては、以下の記事で詳しく解説しています。

ビットコイン初心者でもわかるマイニング(採掘)の基礎講座(Q&A形式) | 仮想通貨プラス

ビットコインの匿名性

ビットコインを扱い上で、匿名性に対して不安に感じている方は多いことでしょう。ビットコインはむしろ透明性が高い仮想通貨です。

こう書くと不安を煽ってしまう恐れがありますが、マネーロンダリングなどの犯罪への悪用を防ぐために透明性を高めつつ、匿名性を保つ工夫が施されています。

こちらはビットコインの取引所「bitFlyer(ビットフライヤー)」が運営している「ChainFlyer」というサイトです。ビットコインの取引内容が可視化されていて、ブロックチェーンが視覚的に確認できます。

chainflyer.bitflyer-ブロックチェーン
出典:http://chainflyer.bitflyer.jp/

※「トランザクション」は「取引」という意味です。簡単に説明すると「仮想通貨の取引」、細かく説明すると通貨の不可分(分けることができない)な一連の情報処理の単位となります。

「受取日時」「送信額」「手数料」など取引内容が確認できるかと思います。銀行預金の取引はこのように外部に公開されませんが、ビットコインではこのように他のユーザーの取引内容を閲覧できるのです。

これは取引の透明性や正当性取引を保つためで、ビットコインではブロックチェーンに記録されている全てのユーザーの口座残高と取引履歴を公開しています。

そう聞くとプライバシーの面で不安を感じるかと思いますが、個人情報は公開されないのでその取引がどのユーザーのものであるかは特定できません。また、ビットコインでは秘密鍵(プライベートキー)と公開鍵(パブリックキー)の2つの鍵を使うことで匿名性を高めています。

ビットコインの匿名性についてはしばしば議論される話題です。透明性を高めたビットコインに対し、「Dash(ダッシュ)」「Monero(モネロ)」「Zcash(ジーキャッシュ)」などの仮想通貨は匿名性を重視して作られています。

匿名性を高めればプライバシー性は高くなりますが、マネーロンダリングなどの犯罪に利用されやすくなるかもしれません。仮想通貨の匿名性の問題は難しいところですが、匿名性を重視するかどうかも仮想通貨を選ぶひとつのポイントになります。

ビットコイン投資をするなら仕組みを理解しておこう

株式投資をするにしても為替投資をするにしても、仕組みを知っておかなければなりません。ビットコイン投資も同じで、仕組みを理解しておくことが必要です。

ブロックチェーン、マイニング、コンセンサスアルゴリズム、トランザクションなど専門用語がたくさん出てくるので難しく感じるかもしれませんが、仮想通貨を支えているブロックチェーンの仕組みがわかれば苦手意識はだいぶん解消されると思います。

なぜビットコインなどの仮想通貨がこれだけ注目されているのか?それもブロックチェーンという革新的技術が使われているのが理由のひとつです。

ブロックチェーンは仮想通貨を語る上で欠かせない技術ですので、この機会にぜひ概要だけでも理解できるようになりましょう。

おわりに

ビットコインの仕組み、そしてそれを支えるブロックチェーンの仕組みを解説しましたが、おわかりいただけたでしょうか?専門用語が複数登場するのでわかりづらい箇所があるかもしれませんが、ブロックチェーンの仕組みを理解する一助にとなれば幸いです。

本記事を読んで仮想通貨に対する興味が高まった方は、本サイトの他の記事もぜひ読んでみてください。

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