ブロックチェーン技術入門: 基本をシンプルに解説

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はじめに

数年前だったら考えられないかもしれないが、現金や通貨を持たずに、また銀行や第三者のアプリケーションが介入することなく、誰とでも取引ができるようになった。それが今、ブロックチェーンのおかげで実現している。

ブロックチェーン技術は過去数十年で人気が高まってきた革新的な技術だ。これは金融からヘルスケア、その他の重要な分野まで、様々な生活領域でゲームチェンジャーとなっている。この記事では、ブロックチェーンの基本、つまりどのように機能し、どんな問題を解決し、どのように使われているかを解説する。

ブロックチェーンって何？

文字通り、ブロックチェーンはデジタル情報を格納するブロックの連鎖だ。これを、ユーザーからの情報が収集されて各ブロックが前のブロックと繋がっているデータベースだと考えてみてくれ。

この記録保持技術は、1991年にデジタル文書にタイムスタンプを打つことで改ざんができないようにしたかった研究者によって発見された。残念ながら、2009年にサトシ・ナカモトが公式に採用し、人気の仮想通貨であるビットコインを開発するまではほとんど使われることはなかった。

ブロックチェーンの独特なところは、ユーザーによって生成された情報が全世界のコンピューターネットワーク内で分散されるところにある。

ブロックチェーン技術の要点

ここでは、ブロックチェーンの概念の中で特に重要な5つに焦点を当てよう：

分散型ネットワーク:

分散型ネットワークとは、中央機関や仲介者がネットワークをコントロールしていないネットワークのことだ。ネットワークにはノードが含まれていて、これはコンピューターやデバイスで、直接通信しながら取引の検証を行い、ブロックチェーンの整合性を保つ。

各々のノードが同じ情報にアクセスし、ネットワークの安全性や保守に寄与できるため、ネットワークに一箇所の障害点がない。全ノードが取引の真正性に同意しなければならないため、システムはより安全で透明になり、単一の実体がネットワークを操作またはコントロールすることはできない。

分散型台帳:

分散型台帳とは、コンピューター、デバイス、またはノードのネットワーク上にわたる取引や記録の絶え間なく成長するリストを維持するデジタルの記録保持システムだ。単一の機関や組織がコントロールする集中型台帳とは異なり、ネットワーク内の全ノードが分散型台帳を共有し維持している。

ネットワーク内の各参加者は同じ台帳のコピーを持っている。新しい取引や台帳の変更があるたびにそれを全ノードが記録し、確認する。分散型で共有された台帳を持つことにより、分散型台帳はより安全で透明、改ざん耐性のある記録保持システムを実現している。

合意形成メカニズム:

ブロックチェーンにおける合意形成メカニズムとは、新しい取引やブロックチェーン台帳に追加されるトランザクション群の正当性についてネットワーク内のノードが合意する方法を指す。

簡単に言うと、合意形成のプロセスでは、全ノードがブロックチェーンの真のバージョンに同意することができる。これはとても重要で、単一のノードがブロックチェーンを改ざんすることを防ぐためのものだ。

ブロックチェーンシステムで一般的に使用される合意形成メカニズムには、プルーフオブワーク（Proof of Work, PoW）とプルーフオブステーク（Proof of Stake, PoS）がある。プルーフオブワークでは、ノードが複雑な数学的問題を解決するために競争し、問題を最初に解決したノードが次のブロックをブロックチェーンに追加できる。プルーフオブステークでは、ネットワーク内で保持している暗号通貨の量に基づいて、ノードが取引を検証するために選ばれる。

ピアツーピア:

ピアツーピア、よくP2Pと呼ばれる、は中央のサーバーや仲介者を必要とせずに、ノードやコンピューターが直接互いにやり取りするネットワークを指す。ノードの活動に仲介者がいないため、攻撃者が悪用できる単一の障害点が存在しなくなり、ネットワークはより安全で攻撃への耐性を持つ。

スマートコントラクト:

スマートコントラクトとは、ブロックチェーン上で構築される自己実行型プログラムで、2者以上の参加者間の合意内容を独立して施行する。つまり、契約交渉や履行を容易にし、検証するためのソフトウェアがブロックチェーン上で動いているということだ。

スマートコントラクトは、特定の条件が満たされた時にのみ実行されるように構成されていて、それらの条件に応じて自動的にアクションが起動される。例えば、商品やサービスが提供されたり完了したりした時に、特定の条件が満たされた場合に自動的に一方から他方に資金を移動するスマートコントラクトがある。

ブロックチェーンはどのように機能するか？

ブロックチェーンがどのように機能するかを簡単に説明すると以下の通り：

取引が開始される - これは暗号通貨を誰かに送ることから所有権の移転の記録まで何でもあり得る。
ブロックチェーンネットワーク上のコンピューター（ノード）のネットワークが取引を検証する。これらのノードは独立していて、協力して取引を検証する。
成功裏に検証された後、その取引は他の取引と一緒にデータのブロックを作成する。
続くブロックをチェーンに追加する作業をマイニングという。ネットワークのノードが複雑な数学的計算を行い、マイニングを行う人々は暗号通貨で報酬を受け取る。
複雑な数学的問題が解決されると、新しいブロックは既存のブロックの連鎖に接続され、その完整性と安全性が保たれる。各ブロックには、複雑なアルゴリズムを使って作成されるユニークなコード、ハッシュが含まれている。ハッシュをデジタルの指紋であると考えてほしい。ユニークで各ブロックに固有のものだ。チェーンに追加される全ブロックには前のブロックのハッシュが含まれる。

ブロックチェーンの種類

ブロックチェーンは3つの種類に分けられる：

公開ブロックチェーン: このタイプは誰でも参加できるブロックチェーンで、ネットワークの一部になることができる。このタイプのブロックチェーンでは、取引が透明であり、誰でも全取引履歴を閲覧できる。ビットコインやイーサリアムなど、多くの例があるが、よく知られているのはこれらだ。
プライベートブロックチェーン: プライベートブロックチェーンは、参加するための許可が必要な閉じたネットワークだ。ネットワークの参加者は知られており、厳選された一群のノードが取引を検証する。企業や組織はしばしば、特定の目的のための安全でプライベートなネットワークを作るためにプライベートブロックチェーンを使用する。
コンソーシアムブロックチェーン: コンソーシアムブロックチェーンは公開ブロックチェーンとプライベートブロックチェーンの融合のようなものだ。これは、一群の組織がコントロールするネットワークだ。コンソーシアムブロックチェーンは、共有のブロックチェーンにアクセスが必要だが自分たちのデータをコントロールしたいと考える組織間の取り組みにしばしば使用される。

ブロックチェーンの実用例

ブロックチェーン技術は多岐にわたる分野で多くの潜在的な使用例がある。以下はブロックチェーンが現在どのように使われているかのいくつかの例だ：

仮想通貨: ビットコインやイーサリアムなどの暗号通貨（デジタル通貨）の設立は、おそらくブロックチェーン技術の最もよく知られた実装だ。これらのコインは、資金を安全かつ透明に保管し送信するためにブロックチェーンを利用している。
サプライチェーン管理: ブロックチェーン技術は出所から目的地に至るまでのアイテムの安全で透明な追跡を可能にし、サプライチェーン管理を改善している。これを実装することで、物流業界における詐欺を減らし、効率を向上させる可能性がある。
ヘルスケア: メディカルレコードを安全かつ効果的に保存し、共有するためにブロックチェーンが探られている。これを実装することで間違いを減らし、患者にとっての全体的な成果を向上させる可能性がある。
不動産: デジタルでの不動産所有権の作成と移転記録にブロックチェーン技術が適用されている。この実践を実装することで、詐欺を減らし、不動産の購入と販売を簡素化することができる。

ブロックチェーン技術の利益と欠点

ブロックチェーン技術にはいくつかの潜在的な利益があるが、以下のようなものが含まれる：

利益：

安全性: ブロックチェーンはデータをサイバー攻撃から守ることができる安全な技術だ。チェーン内の各ブロックは暗号化され、前のブロックに繋がっており、改ざんが難しい。
透明性: ブロックチェーンは不変で透明な台帳を作成し、ネットワークの全参加者が閲覧できる透明な技術だ。全ての関係者がネットワークを信頼し、全体的に信用が高まる。
分散化: ブロックチェーンは取引の検証に中央機関を必要としない分散型技術だ。これを実装することで、より民主的なシステムを確立し、腐敗や詐欺の可能性を減らすことができる。
効率: ブロックチェーンは多くのプロセスを

こちらの記事はdev.toの良い記事を日本人向けに翻訳しています。
https://dev.to/jamesajayi/blockchain-technology-made-simple-an-introduction-to-the-basics-of-blockchain-3nb5