分かるようで分からないブロックチェーンについての基礎基本、特徴や展望も紹介

また、ブロックチェーンは金銭の流れだけではなく、取引の流れなども記録することができ、それらのデータを分散させることによって、セキュリティーの向上が図れます。
「ブロックチェーン」と呼ばれる理由は、ノード（パソコンやスマホなどの端末）同士でブロック単位に取引データをまとめ、検証し合いながら鎖のようにつないで記録するためです。
では、取引データはどのように分散され、ひとつの鎖のようにつながれているのでしょうか。ここからは、ブロックチェーンの基本的な仕組みを解説していきます。

ブロックチェーンの大きな特徴は、単一のシステムがデータを保持するのではなく、複数のノードがデータを共有する点にあります。分散型ネットワークを構成する複数のノードでデータを共有し、データの内容を第三者に分からない形式に暗号化したブロックを生成します。そのブロックをハッシュ値でつなぎ、取引情報なども含めて同期して記録します。

ブロックチェーンのブロックの中は、以下のような内容で構成され、過去の取引データが引き継がれて、ブロック同士がつながり続けます。情報は、第三者から分からないように秘密鍵を使って電子署名をし、暗号化した状態で記録されます。

ブロックには取引データの他に、1つ前のブロックに記録されたデータを基に算出されたハッシュ値（ハッシュ関数によって得られる値）というものが記録されています。
ハッシュ値が少しでも変化すると、元のデータと全く違うデータになります。ブロックのデータ改ざんが困難な理由は、1つのブロックのデータが変更されると、その次のブロックのハッシュ値と異なり、整合性がなくなるためです。

ナンス値とは、「Number used once」の略であり、「一度だけ使用される数字」という意味を表します。ビットコインのブロックチェーンにおいては、ハッシュ関数という複雑な数式にナンス値を代入してハッシュ値が算出されます。
正しいハッシュ値を求めるには、一定の条件を満たすナンス値が必要であり、そのナンス値を導き出すことをマイニングと呼びます。

このマイニングによる大量計算の合意形成方法（コンセンサスアルゴリズム）をPoW（プルーフ・オブ・ワーク）と呼びます。PoWは、ビットコインをはじめイーサリアム（1.x）、ライトコイン、ビットコインキャッシュなど多数の仮想通貨に用いられ、仮想通貨ごとにアルゴリズムが異なります。他にもPoS（プルーフ・オブ・ステーク）、PoI（プルーフ・オブ・インポータンス）などがあります。
ビットコインでは、最初のマイニング成功者となれば、報酬として新たな仮想通貨を受取れる仕組みになっています。

ここまで読むと、ブロックチェーンとデータベースは同じものだと思うかもしれません。
しかし、ブロックチェーンとデータベースにはデータ管理手法に違いがあります。ブロックチェーンが分散管理であるのに対し、データベースは一元管理という手法でデータ管理します。

▼ブロックチェーン（分散管理）とデータベース（一元管理）の違い

ブロックチェーンの種類は大きくわけて3つに分類できます。それぞれの違いと概要についてご説明します。

■ブロックチェーンの種類

①パブリックブロックチェーン

• 管理者が存在せず、公開された誰でも参加できるブロックチェーン。
• 取引はすべて公開され、取引が承認されるためには参加者による合意形成（コンセンサスアルゴリズム）が必要であり、データの信頼性は高い。
• 反面、合意形成には大量の計算処理が必要となるため、取引の承認に時間が掛かるとともに、マイニング報酬が発生する。

②プライベートブロックチェーン

• 単一組織が管理を行い、管理者に承認された人のみが参加できる非公開なブロックチェーン。
• 取引は参加者のみに公開され、取引の承認は管理者が許可した参加者のみとなり、マイニングは不要。
• 取引の承認は速いものの、管理者によってネットワークが管理されるため、データの永続性や可用性はパブリックに劣る。
• 管理者の介入が可能なため、意図的なデータ改ざんの可能性もゼロではなく、データの信頼性はパブリックに劣る。

③コンソーシアムブロックチェーン

• プライベートとの主な違いは、複数組織の管理者で管理されるという点。
• そのため、ルール変更には全ての管理組織の合意が必要。

ブロックチェーンは、金融業界だけでなく流通業界、電気や上下水道の公共事業でも活用されています。他にも、住宅賃貸、カーシェアリングでの活用も検討されています。
以下にブロックチェーンを活用した事例を4つご紹介します。

不動産は、物件や土地ごとに特徴が異なり、単価が高く、流動性の低い資産です。また、取引の仕組みが国や地域での規制や慣習によって異なるため、複雑化しています。長年、不動産取引を安全に行うために多くの書類が作られ、人による事務手続きが行われてきました。これまでの手続きの場合、下記のような問題点はつきものだといえるでしょう。

• 取引が完了するまでに長い時間がかかり、ミスが発生するリスクがある
• 取引の仕組みを利用した詐欺に遭うリスクがある

このような背景から、データの透明性や検証性が担保されているブロックチェーンに目が向けられました。ブロックチェーンを活用することにより、改ざん不可能で一元化された情報（登記、物件情報）の記録として使ったり、とある契約・取引において「特定の条件が満たされた場合に、決められた処理が自動的に実行される」というスマートコントラクトによる取引の自動化をしたりと、ミスの発生リスク軽減や取引詐欺の防止に役立っています。

ブロックチェーン技術を使った仮想通貨の送金と同じ仕組みを用いて、実際にインターネット投票を実現した企業もあります。

具体的な方法は以下です。
仮想通貨の送金の仕組みを投票に置き換えて、候補者数分の投票箱のアカウントを用意します。

送金の場合は、「Aさんのアカウントから、Bさんのアカウント」ですが、
投票の場合は、「Aさんのアカウントから、投票箱のアカウント」にすることでインターネット投票を実現できます。

インターネット投票のメリットは、「24時間投票が可能」「どこにいても投票が可能」「開票作業を自動化できる」「改ざんが不可能」などがあります。
ただ、投票において担保されるべき匿名性の問題が残ります。
しかし、誰かが投票したことは分かっても、誰が投票したかは分からない仕組みになっています。匿名性を担保するための仕組みとして、送信元の「アドレス」は公開鍵から作られた30文字の文字列で作られているため、アドレスを見ただけで個人を特定することはできないようになっているためです。

ライドシェア（一般車両の相乗り）という配車サービスにも、ブロックチェーン技術が活用されています。これまでの配車サービスでは、ドライバーから高い手数料を取り、報酬が不当であるケースが多発してしまうという問題がありました。
しかし、ブロックチェーン技術が発明されたことにより、ドライバーは報酬として法定通貨（円やドルなど）の代わりとなるポイント（トークン）を受け取ることが可能になりました。このポイントは仮想通貨に交換することができるため、実際の報酬を得られるという仕組みです。さらに、このポイントを交換した企業側も、仮想通貨の市場取引に出すことで利益として還元されます。

マイカーを所有することによる維持費や管理費が高く、一家に一台という時代ではなくなった今、ライドシェアサービスを展開する企業も増えています。こういった企業がマイカーを持っている不特定多数のユーザーに、ライドシェアという新たなビジネスとして提供することで、サービスとして急成長しているのです。

医師から患者への処方せんの交付は原則紙ですが、電子化により「医療機関と薬局の連携」や「患者の服薬情報管理」を効率化できるようになります。
2016年3月には、電子データによる処方せんの作成や保存、オンラインでの交付を実現するため、厚生労働省の省令の一部が改正されました。

これらの背景から、ブロックチェーン技術を活用して、複製防止などのセキュリティーを確保するとともに、電子処方せんの管理・運用方式を考案し、特許を出願した企業もあります。

今後、医療機関や調剤薬局、行政などと連携しながら、技術の実用化、無償解放に向けた研究を推進することで、医療の発展に寄与していくようです。

ブロックチェーン業界は、今後も拡大を続けると予想します。

矢野経済研究所によると、国内におけるブロックチェーン活用サービス市場の調査では、「2021年度のブロックチェーン活用サービス市場規模は、事業者売上高ベースで783億3,000万円」と見込んでいます。また、今後の展望として、「2025年度の同市場規模は、7,247億6,000万円」に達すると予測しています。

ブロックチェーンはあくまで、仮想通貨を支える基幹技術です。どの分野で伸びるかはまだまだ予測しきれませんが、ブロックチェーン技術そのものは、今後多くの分野で応用されることでしょう。

以下にブロックチェーンの今後の展望を4つご紹介します。

現状では、ブロックチェーンを利用する人が多くなるとデータ量や取引量も増え、処理が追いつかなくなるという問題が発生しています。
処理が追いつかなくなることで、たとえば送金に時間を要したり、取引の優先度を高めるために取引手数料が高くなったりという問題が浮き彫りになる可能性があります。

この問題を解決するためには、短時間でデータを処理できる技術の開発が必要です。
現在、「ライトニングネットワーク」という新しい概念に注目し、この問題解決に取り組んでいます。
ライトニングネットワークとは、少額決済等の取引の処理をブロックチェーン外で行い、最初と最後の取引だけをブロックチェーンで確定させる新しい手法です。
この手法を使うことで、ユーザー同士での承認のもと、ブロックチェーンという枠組みの外で取引が可能になり、処理の遅延と手数料の高騰防止に役立てられると期待されています。

ブロックチェーンは、戦略的に重要な技術としてビジネスにおいても選ばれはじめています。信頼性の高い取引を中央管理者なしに成立させることができるブロックチェーンは、効率化やコストの削減も期待できるためです。
効率化における具体的な活用方法を下記に記載します。

・食品や製造業のトレーサビリティーでの活用
食品や製造業のトレーサビリティーにおける信頼性を高めることが可能です。ブロックチェーン技術によって、作業の各工程で改ざんされていないデータを消費者が閲覧することができるため、消費者は安心して食品や製品を手に取ることができるようになるでしょう。

・レンタカー会社同士の在庫情報共有での活用
異なる会社同士で、信頼性の高いデータ連携ができるようになります。別々のレンタカー会社で、空きレンタカー情報の共有ができるため、利用者が借りたいレンタカーの在庫がない場合でも、ほかのレンタカー会社から調達することが可能になります。ブロックチェーンを活用すれば、紹介料の支払いを行う仕組みをつくることも可能です。

・マンション管理組合の運用での活用
実施業者、管理会社、組合理事、組合員の全てのデータを共有することで、監査の証跡として利用できます。管理業務の様々な報告や支払いの透明性や信用性も高まり、組合理事や管理会社が健全であることのアピール効果も期待できます。

医療変革にブロックチェーンが適している理由については、以下が挙げられます。

・整合性がある
ブロックチェーンではデータの重複や改ざんの恐れがなく、整合性のあるデータを取得することができます。
・患者情報を追跡できる
ブロックチェーンで保存したデータは削除することができないので、過去の情報を検索し、診察・施術をすることにより、医療サービスの品質向上がつながります。

現在、DeFi（ディーファイ）という金融システムが注目を集めています。
ブロックチェーン技術を活用したシステムで、中央管理者を排除しながらサービスを向上させることに期待が寄せられています。また、ブロックチェーンを活用することで、各種金融サービスにおける中央一括管理をなくすことにも期待が寄せられています。

ここまで、ブロックチェーンについての基礎、特徴や展望について解説してきました。
本コラムのポイントを以下にまとめます。

ブロックチェーン技術は仮想通貨で広く利用されているほかに、情報の改ざんに強いという特徴から、正確な記録を恒久的に残すために使われ、業務の効率化・自動化にも役立っています。まだ多くの課題はありますが、ブロックチェーン技術そのものは、今後多くの分野で応用されることでしょう。大いに活用され発展していくことを期待して、これからも情報を追ってみてはいかがでしょうか。