「そもそもブロックチェーンって何？ どういう仕組みなの？」
最近、暗号資産（仮想通貨）
を始めた方や、興味をお持ちになった方の中には、そのような疑問を覚えた方もいるのではないでしょうか。
この記事で解説するブロックチェーンの特徴や仕組みを読めば、昨今暗号資産以外の分野でも注目されているブロックチェーンについて、基礎から理解することができます。
ブロックチェーンとは暗号資産（ビットコイン）取引の記録方式
ビットコインにおいてのブロックチェーンとはビットコイン（BTC）取引の土台となる技術で、一言で言うとビットコイン取引の記録をまとめた台帳の役割を果たしています。
トランザクションと呼ばれる取引データをブロックで管理し、それらのブロックを一つのチェーン状にして分散管理していることからブロックチェーンと呼びます。
実にシンプルな構造ですが、データの改ざんに強く、金融情報を記録しておくのに優れているため、暗号資産の取引の記録方式としてブロックチェーンが使われています。
ブロックチェーンの特徴
ブロックチェーンは「分散型台帳技術」とも呼ばれ、世界中のユーザーの端末に同じ台帳が保存されており、閲覧することができます。このことが、ビットコインをはじめとする暗号資産が「非中央集権的」といわれる理由です。
また、ブロックチェーンは高度な暗号化技術が使われているというのも、ブロックチェーンの大きな特徴です。これらの特徴からのため、これまでの帳簿では難しかったことが実現できるようになりました。
では、ブロックチェーンだからこそ実現可能になったことを、いくつかピックアップしてご紹介しましょう。
取引の信用を担保できる
すべてのユーザーが同じ台帳を閲覧でき、内容を確認することができますから、取引の信用を確保することができます。つまり、「世界中のユーザーが証人」という環境下で取引できる、というわけです。
不正取引を排除できる
ブロックチェーンによって、不正取引を排除できます。データの改ざんが疑われる場合には、その部分のデータを他のユーザーが保管しているデータと比較すれば、正しいかどうかがすぐにわかります。世界中のユーザーが保管しているデータを同時に改ざんすることは、現実的には不可能です。
コストを削減できる
もし、暗号資産を一元管理するとしたら、保守や管理の費用などに膨大なコストがかかることになります。実際には、ブロックチェーンを活用することで暗号資産は分散管理されているため、これらのコストを削減できています。
また、ブロックチェーンをベースに取引のプロセスを構築すれば取引承認も分散されることになるので、一元管理よりも取引承認の作業負荷が軽くなります。その浮いた分のコストを、報酬としてマイナーに還元しているのです。
ブロックチェーンはどのように作られる？
ブロックチェーンを知るには、まずチェーンがどのように作られ、使われるのかを知ることから始めるといいでしょう。ビットコインを例に説明していきます。
ブロックチェーンの一つひとつのブロックの中には、ビットコインの取引の記録が納められています。
例えば、「AからBへ、0.5BTCを送金した」という取引ですと、取引記録は1つだけではありません。ブロックに収まるだけの取引記録を詰めこんでひとまとめにし、特定のルールにもとづいてブロックを生成します。現金を持たないビットコインでは、この取引した記録をもとにコインの保有量を算出しています。改ざんができないよう暗号化した上でブロックにし、チェーンの最後端につながれていきます。
ブロックチェーンを暗号化するハッシュ関数
ブロックの暗号化に使われるのが、ハッシュ関数という特殊な関数です。ハッシュ関数には「入力値が少しでも違うと、出力値がまったく別のものになってしまう」という特徴があり、さらに出力値から入力値を逆算することができません。
ビットコインの場合、このハッシュ関数を利用して膨大な計算を行うことで、ブロックが正当なものとして認められ、チェーンにつなげることができます。
正しいブロックを作ってチェーンにつなげるためには、ハッシュ関数にさまざまな数値を代入して計算し続け、条件を満たす入力値（ナンス）を見つけ出さなくてはなりません。
この一連の作業が「マイニング（採掘）」であり、その作業を行う人や企業を「マイナー」と呼びます。
マイニングによって取引が記録される
マイニングは複雑な計算を何度も繰り返すことになるため、高いスペックを持つPCが必要になります。マイニングに成功すると、報酬として新たにビットコインが発行され、報酬として受け取ることができます。
そのため、膨大な電力を使い、マイニングを行う企業が世界中に存在します。それだけのコストをかけても、見返りが十分に得られるからです。
なお、マイニングによる報酬の付与の仕方は「コンセンサスアルゴリズム」と呼ばれ、いくつかの方法があります。ビットコインの場合は、「PoW（プルーフ・オブ・ワーク）」という方式を採用しており、最も早く計算処理できた場合に報酬が与えられます。多くの暗号資産がこの方式を採り入れていますが、ほかの方法を採用している暗号資産もあります。
コンセンサスアルゴリズムの主な種類は3種類
コンセンサスアルゴリズムにはPoWのほか、PoS、PoI、などが存在します。それぞれに独自の仕組みがありますので、簡単に説明しておきましょう。
1. PoW（プルーフ・オブ・ワーク）
PoWでは、最も早く計算処理できた場合に報酬を得られます。ビットコインが採用していることから、この方式を採り入れている暗号資産は数多くあります。
ただし、性能の高い計算能力を備えたマシンと膨大な電力が必要になるため、コストをかけられる企業は多くないことから、マイニングの寡占化が起こる危険性を指摘されています。
2. PoS（プルーフ・オブ・ステーク）
PoSは、マイナーが持っている暗号資産の量や保有期間に応じて、報酬の獲得率が上がる仕組みです。単純な「早い者勝ち」ではなくなるため、コストを軽くできるほか、大規模な設備がなくてもマイニングに参加しやすくなります。
3. PoI（プルーフ・オブ・インポータンス）
PoIは、マイナーが持っている暗号資産の量や保有期間に加えて、取引量や取引回数も参照して報酬の獲得率が上がります。つまり、マイナーが暗号資産の取引にコミットしているほど、報酬を得られる可能性が高くなるわけです。
PoIは、暗号資産「ネム（XEM）」が採用している方式です。なお、ネムではマイニングにあたる作業のことを、「ハーベスト（収穫）」と呼んでいます。
ブロック生成の難度を調整する理由は？
マイニングによってブロックを生成するには、特定条件を満たすナンスを見つけ出さなくてはなりません。そしてこの条件を変えると、マイニングの難度を調整することができます。
例えば、サイコロを1つ投げて、「5以下ならブロック生成」という条件であれば、6の目を出さなければブロックが生成されます。しかし、「2以下で生成」となると、ブロック生成の難度は大きく上がり、時間もかかるようになります。
ビットコインでは、総発行量があらかじめ決められていますが、難度調整を行わないと新規発行のペースが上がり、インフレを起こしてしまいます。そのため、10分に1個のブロックが作られるよう、常に難度調整が行われています。
ブロックチェーンの分岐とは？
ひとつながりのブロックチェーンが分岐することもあります。意図的に行われる分岐としては、まずバージョンアップを目的としたもの。もうひとつは、新たな暗号資産を作るためのものです。
ビットコインでは、いずれの分岐も経験しています。それによって、「Segwit」や「P2SH」といった機能が実装され、「ビットコインキャッシュ」や「ビットコインゴールド」などの新たな暗号資産が生まれました。こうした分岐は、今後も必要に応じて行われることでしょう。
応用分野を広げるブロックチェーンの可能性
改めてブロックチェーンについておさらいしましょう。
ブロックチェーンとは
「分散型台帳技術」とも呼ばれる暗号資産取引の記録方式。
ブロックチェーンの特徴としては以下の３つが挙げられます。
１・取引の信用を担保できる
―全てのユーザーが同じ台帳を確認できるため「世界中のユーザーが証人」になる。
２・不正取引を排除できる
―世界中のユーザーのデーターを同時に改ざんするのは不可能。
３・コストを削減できる
―ブロックチェーンを活用することにより分散管理が可能。コストや作業負担が軽減。
ビットコインには欠かせない技術であるブロックチェーン。その信頼性や改ざんへの耐性などから、食品の産地偽装防止や生産・流通プロセスの透明化、さらに不動産などの契約、権利情報の記録システムなどへの応用が摸索されています。
まだ新しい技術ではありますが、その可能性はまさに無限に広がっているのです。
暗号資産交換業者のCoincheckでは、ビットコインは少額からでも購入できるのでブロックチェーンに興味のある方は、暗号資産の取引所にも触れておくと良いでしょう。