【図解】 ブロックチェーンの仕組みをわかりやすく徹底図解!

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ブロックチェーン

「わかったようでわからない…」

こんな方、多いのではないでしょうか?

今回は、ブロックチェーンで抑えておきたいポイントを図解しながら説明していきます。

非中央集権

まずはよくサイトでも見かける非中央集権という言葉から。

これと対になる言葉は、中央集権ですね。

この2つを図解してみるとこんな感じです。

中央集権による管理は、クライアント・サーバー型と呼ばれていて、
いままで一般的だった管理の方法です。

一方で、非中央集権型の管理(自律分散型)は、P2Pネットワーク(Peer to Peerネットワーク)と呼ばれるものです。

P2Pネットワークでは中央で管理するものが存在せず、それぞれの参加者(ノード)がネットワークで共有されているデータを保有しています。

しかしこの管理方法にはある問題がありました。

それはビザンチン将軍問題と呼ばれる、第3者の信頼性をいかに担保するのかという点でした。

仮想通貨に関心のある方は「ビザンチン将軍問題」を一度は耳にしたことがあると思います。 オスマン帝国のコンスタンティノープル攻略において起きたこの問

クライアント・サーバー型では、中央の機関が信頼性の担保になっていますが、P2Pネットワークでは、各ノードの信頼性を担保するものが存在しません。

この問題を、ブロックチェーンを使って解決する例が出てきています。

これはコンセンサス・アルゴリズムと呼ばれ、有名どころで言うと、ビットコインの「Proof of Work(プルーフ・オブ・ワーク)」などが挙げられます。

ここでこの説明をすると、長くなってしまうので、気になる方は先程の記事から確認することができます。

以上のことから、

「ブロックチェーンを調べる際に、”非中央集権”という言葉に出会う理由」は、

「非中央集権型管理(P2Pネットワーク)の弱点である「第3者の信頼性をいかに担保するのか(ビザンチン将軍問題)」の解決策に、ブロックチェーンが使われているから」

と回答することができます。

ブロックチェーン

そもそも、なぜブロックチェーンと呼ばれるのでしょうか?

ブロック + チェーン

図のようにブロックが鎖のように連なっているものだからなのです。

とても簡単ですね。

しかし、なぜ鎖のように連なっているのでしょうか?

こちらを次のセクションで解説していきます。

ブロックの材料

なぜ鎖のように連なっているのか。

この答えを知るためには、ブロックの構成要素を知る必要があります。

図のように、ブロックの中身には

  • 前ブロックのハッシュ値
  • ナンス
  • 複数の取引データ

という構造になっています。

実はブロックを作成する際に、前ブロックのハッシュ値が材料の1つになっています。
これが鎖のような関係(前後に関係性がある)であるから、ブロックチェーンと呼ばれているんですね!

ではなぜそうする必要があったのでしょうか?

こちらの説明は次のセクションに譲って、
ここでは、ブロックの中身の用語を解説していきます。

ハッシュ値とは?

ハッシュ値とは、ある特定のデータをある長さの数値に暗号化させたものです。

データが異なると、ハッシュ値も必ず異なるという特徴があります。

ナンスとは?

ナンスとは、Number used once(一度だけ使用される使い捨ての数字)の略で、ブロックを生成するときに採掘者(マイナー)によって生成される32ビットの数値です。

このナンスは、最初からブロックに格納されているわけではなく、ブロックを生成する際に、計算をして求めなくてはいけません。

この計算は、総当りの計算をひたすらやっていくもので、この作業をマイニングと呼んでいます。

複数の取引データ

こちらは、例えば、

AさんがBさんに〜〜BTCを送った

といった取引履歴です。

改ざんされない?

前のセクションで、ブロックチェーンは各ブロックが鎖のように連なったものですが、

なぜそのようにする必要があったのか。という疑問がありました。

結論から言うと、「改ざんされないような仕組みにするため」ということになります。

このブロック同士の前後関係が重要なのですが、

各ブロックのハッシュ値 <= ハッシュ化 <= ( 前ブロックのハッシュ値 + ナンス+ 取引データ )

となっています。

そして、ハッシュ値は少しでも異なるデータの場合、ハッシュ値が異なるという特徴がありましたね。

つまり、悪意ある攻撃者が、あるデータを改ざんした場合、前後のブロックの論理が破綻します。(連なりが不整合になってしまいます。)

この連なりを戻すためには、改ざんしたデータから生まれたハッシュ値を正しいとするために、他のブロックにも手を加えなくてはいけません。

ここには、さきほどの膨大な計算も待っています。

そして、ブロックチェーンは、一番長いチェーンを正しいものとするというルールがあるので、改ざんをしている作業中に、その他のマイナーが承認したブロックができてしまい、改ざんが追いつかないという結果になります。

またこの膨大な計算は、電気代が莫大にかかるので、
改ざんをするよりもマイニングをした方がインセンティブが高いという、心理的な設計もされています。

この技術面と心理面の2重の設計により、ブロックチェーンが改ざんされなという仕組みが成り立っているのです。

最後に

今回はブロックチェーンを図解しながら、抑えておきたい点を解説しました。

少しでも理解の助けになれば嬉しいです。

またこのことを友人にアウトプットするとさらに理解が深まりますので、
ぜひやってみてください!


ブロックチェーン 仮想通貨 用語解説