ビットコインとは?仕組みを簡単説明!!知恵袋公開!!

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2017年は、仮想通貨(正式:暗号通貨)元年とも言われています。理由としては、仮想通貨に関する法律の施行や、以下のような広告がリリースされており、注目度が一気に跳ね上がったことが、仮想通貨元年と言われる理由の1つに挙げられます。

しかし、まだまだ投資としては、危険ではないのか?と感じている方も多い様です。

ちなみに、現在ビットコインが注目されている理由として、ビックカメラが、ビットコインを決済に採用したりと、日本でもビットコインの普及が加速度的に進んでいるからです。詳細の流通情報については、右記リンクを参照ください(リンク

そこで、本記事では、今からビットコイン(通貨単位:BTC)に投資してみようかなと思う方を対象に、なるべく分かりやすく仕組みに関する知恵袋を公開したいと思います。

仮想通貨(正式:暗号通貨)の目的は?

仮想通貨(正式:暗号通貨)の開発目的、いわゆるターゲット市場に関する知恵袋についてここでは、説明します。

まず、日本人多くの方は、法定通貨(例:円、ドル等)ではなく、仮想通貨というと、「怪しい!危険!」と思うでしょうし、利用価値が見出せないと考えると思います。

それはそうですよね。

日本では銀行網が発達しているため、日本国内の送金であれば、ATMを使えば、早ければ当日、遅くても2日程度で目的の口座に送金が出来てしまう事が、利用価値を見いだせない大きな理由だと思います。

さらに、クレジットカードも利用できるので、わざわざ仮想通貨の様な危険な通貨を持つ意味が、日本ではないかもしれません。

ただ、海外に目を向けた場合は、どうでしょうか?

例えば、世界経済の中心である大国アメリカの場合、早くても送金に2日程度かかってしまいます。

2日ならいいかと思う方も多いと思いますが、今すぐお金が必要な場合に2日待たなければならないとなると、かなり問題ではないでしょうか?

さらに、これが東南アジア等の発展途上国となると、さらに時間が必要となります。

加えて、もう1つ、送金の際に発生する「送金手数料」があります。

特に、海外労働者の方が、自国へ送金するとなった場合、数千円がかかってしまいます。

さらには、受け取り側でも手数料が発生する金融機関もあります。

詳細は、以下表を参照ください。

海外労働者にとって、家族のために、せっかく稼いだお金を送金するだけで、そんなに取られてはたまったものじゃありませんね。

まぁ、そういう海外労働者にとっては、仮想通貨の危険度よりも、送金手数料を低減する方が、優先順位が高いのです。

従い、海外の方が流通している要因の1つかもしれません。

この様に、送金手数料を低減できるというのは、とても画期的な事です。

上記内容よりビットコインの開発目的をまとめると、仮想通貨は、インターネット上にある通貨を、金融機関を利用する事なく、即座に手数料がほぼかからず、送金する事を目的に作成された通貨であると言えます。

ビットコインの仕組みは?

ビットコインのリリース目的は、上記で分かったと思いますが、そのビットコインを確立するための技術というのは非常に大事になってきます。

まず、ビットコインは「ナカモトサトシ」という方が発表した論文をもとに、世界中のプログラマが、現在の世界標準の技術、セキュリティ技術を織り込んで現在の技術となっています。

そこでビットコインの代表的な以下技術について、説明したいと思います。

① ブロックチェーン
② P2P技術
③ 暗号化処理
④ ハッシュ関数
⑤ PoW(Proof of Work)
⑥ マイニング

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① ブロックチェーン

ブロックチェーンのイメージを掴んでいただくために、まず以下図を参照ください。


図:ブロックチェーン

上図で分かる通り、ブロックチェーンでは、ネットワーク内で発生したトランザクション(取引)の記録を「ブロック」と呼ばれる記録の塊に格納しています。

それぞれのブロックには取引の記録に加えて、1つ前に生成されたブロックの内容を示すハッシュ値【③の暗号処理で詳細説明有】と呼ばれる情報などを格納します。

【ハッシュ値といきなり言われても、分からないと思いますが、これは情報エンジニアの中ではよく使われる単語で、次章の暗号化の箇所で述べていますので、ご確認ください。】

そして、最終的に生成されたブロックが、時系列に沿ってつながっていきます。このデータ構造が、まさにブロックチェーンと呼ばれる理由です。

もし仮に、過去に生成したブロック内の情報を第三者が、改ざんしたとします。

でも、変更したブロックから算出されるハッシュ値が、すぐ後のブロックに保存されているハッシュ値と異なり、ブロックの繋がりがなくなってしまいます。

従い、データの改ざんをする場合、後続するすべてのブロックのハッシュ値も変更しなければならず、そうした変更は事実上難しいというか不可能です。

このように、ブロックチェーンは改ざん耐性に優れたデータ構造を有しているのが大きな特徴です。
これだけでも、セキュリティに関する危険度が、多少軽減されたかと思います。

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② P2P技術

P2P正確には、Peer to Peerという技術で、Peerとは「対等」という意味があり、世間一般でいう銀行等の金融機関による集中管理ではなく、データを管理しているノード(以下図で言うコンピュータに当たる)とノード間で直接送金処理ができるようにしています。

言葉だけだと分かりづらいので、P2Pのネットワーク網のイメージを以下に示します。

図:P2Pネットワーク

実際に、仮想通貨(正式:暗号通貨)のウォレットアプリを利用すると分かるのですが、よく「取引をロード中」や「ロード中」という画面が出てくると思います。

それは、世界中に散らばったP2Pの各ノードの、自分が実際いる場所から近くにあるノードに対してアクセスし、取引履歴のデータをそのノードから取得している事を意味しています。

ちなみに、P2Pの利点としては、P2P方式の対義語であるサーバ・クライアント方式【いわゆる集中管理方式(一元管理)】を適用した場合を考えると分かります。

サーバ(データが集中的に保存されている箇所)がダウンした場合、トランザクション(取引)は、サーバが復旧するまで対応出来なくなります。

最悪、そのサーバからデータが取り出せなくなった場合は、過去の取引履歴、さらにはビットコインのデータが確認できなくなってしまう可能性があります。

もし、そのようなデータがなくなるような事態があれば、ビットコインの信頼は地に落ち、流通することはなくなりますね。

それこそ、危険な通貨としてレッテルを貼られてしまいます。

また、個人的に、P2P方式を採用できたもう一つの理由として、管理団体がおらず、ユーザ全員で管理するという点にあると思います。

もし、管理団体がおり、P2P方式を採用した場合、管理団体は、世界各国のノードを管理しなければならず、管理者の数も膨大になり、手間がかかってしまうため、非常に難しいです。

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③ 暗号化処理 (公開鍵暗号方式)

インターネットの世界のやり取りでは、通常電子メールも含め、データの中身は全て暗号化されています。

ビットコインについても、同様で、暗号化が実施されています。この暗号化をしっかり対応しなければ、それこそ本当に危険です。

ちなみに、ビットコインの暗号化技術は、「公開鍵暗号方式」と言うものを利用し、暗号化処理を実施しています。イメージとしては、以下図を参照ください。


図:公開暗号化方式

この公開暗号化方式とは、上図を見ればイメージは掴めますが、実際のビットコインの送信手順をもとに、説明します。

例えば、上図の様に「受信者」と「送信者」がいた場合、自分のウォレットアプリに対して、1ビットコイン(BTC)送信してほしいという時があると思います。

その場合、よく分からない長い文字(例:13V4CrLjgceViVKB1muzoPWi7A*****)を送信者に対して教える必要があります。

このよく分からない長い文字が、上図(図 :公開暗号方式)で言う「公開鍵」で暗号化された受信者のアドレスに当たります。

そして、送金を受け取った受信者は、「秘密鍵」と言われる、受信者しか知らない鍵をもとに、その暗号化されたデータを復号(暗号されたデータを元に戻す事)します。

おそらく、心配性の方であれば、もし、公開鍵がバレてしまった場合、暗号化されたデータ自体が、解読されるのではないかという事を心配される方もいると思いますが、これは公開鍵暗号方式の有益なところで、受信者が所有している秘密鍵以外では、復号する事はできません。

そのため、とても有効な暗号化の方式であると言えます。

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④ データ整合性確認方法 (ハッシュ関数)

インターネットの世界では、ウイルスやハッカーによりデータ自体が改ざんされる可能性が多くあります。

そのため、比較対象2つのデータの整合性を確認する事が絶対必要で、その方法として「ハッシュ関数」と言うものがあります。

この技術は、ブロックチェーンの前後ブロックのデータに改ざんの有無があるかを確認する技術です。

ちなみに、余談ですが、○○暗号方式とか○○関数というと少し寒気がするかもしれませんが、概要を把握する事は大して難しくありませんので、安心してください(笑)

では、話に戻り、ハッシュ関数についてですが、これはある数値を入れた時に、ある数値を出力する様に決めたテーブルがあります。そのため、その決められたテーブルの通り出力する様に関数化したものをハッシュ関数と言います。

例えば、ハッシュ関数の入力に「山」と打ったら出力は「川」となる様に設定しておく事をイメージです。

でも、ここで疑問に思うのが、全世界の言葉を全てテーブルに表すのかという事です。

それは実質不可能ですが、ただ、コンピュータの世界は、全ての文字を「0」or 「1」で表しています。

例えば、「A」と打つとパソコンの中では「1000001」と認識される様に、世界標準として決められています。

「0」or「1」だけであれば、テーブルを使い数値変換する事が可能ですので、この原理を用い、ハッシュ関数でブロックチェーン内のブロックデータのハッシュ値を求め、次のブロックの先頭に割り当てる事で、データの改ざんがない事を確かめる事がでいます。

ちなみに、こういう暗号化技術を使っていることから、仮想通貨は正式名称として「暗号通貨」と呼ばれています。しかし、日本では、メディアが先行して「仮想通貨」という名前を報道したことで、仮想通貨という言葉が浸透しています。

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⑤ PoW (Proof of Work)

Proof of Work(プルーフ・オブ・ワーク)とは、日本語で言うと、「仕事の証明」と言うことになります。

これは、上記までに説明した事を総称していっている様なイメージです。
少し例を用い説明します。

例えば、私が、友人Aに送金した場合、その送金というトランザクション(取引)は、P2Pのネットワーク上の全ノードにより、トランザクションの正当性の検証(証明)が行われます。

検証(証明)では、以下内容がブロック内に保存されます。

⑴ 直近10分間程度(前回ブロックに保存された後のトランザクションから現在まで)世界中で出された送信リクエスト内容
⑵ 1つ前のブロックのハッシュ値の計算結果
⑶ ノンス(Number used once)(*1)
(*1)ノンス:一度だけ使用される使い捨ての数字の羅列。求め方は、公開されているが、このノンスを求めるのに、パソコンの能力が必要となる。

その後、例えばあるノード(A)により、上記の3つの結果が求められ、3つの結果から、そのトランザクションが正当であると判断されるとします。

しかし、同時に他のノードでもそのトランザクションの正当性を検証しており、ノード(A)の検証の後、続々と検証が終了していきます。

次に、他のノードの検証結果は、無視されるのかと言うと、そうではなく、ノード(A)の検証(証明)結果の妥当性を、他のノードの検証(証明)の結果から確認していきます。

その結果、全ノードの50%がノード(A)の検証結果が妥当であると判断した場合、ノード(A)の検証正当なブロックとしてブロックチェーンの1つのブロックとして採用されます。

この様に、ノード(A)の仕事(検証)の証明を他のノードが行うというところから、Proof of Work(仕事の証明)と呼ばれています。この様に、全員で1つのトランザクションを管理する事で、危険度も低減できます。

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⑥ マイニング

マイニングというのは、前章に記載したノードによるブロックの正当性の証明の結果、ブロックチェーン内に、新たなブロックとして書き込まれ、その対価としてビットコインが配当される事を言います。

この上記の一連の流れ(取引開始〜新しいビットコイン発行し支払われるまで)を、総称してマイニングと呼びます。

また、マイニングというのは、前章で記載したノンスを導くことに、ノードの処理能力を取られてしまいます。

2017年5月現在でも以下グラフの通り多くのマイニングメーカが存在し、日々ノードの処理能力を向上させ、マイニング技術を競っています。

このマイニングメーカに関する記事については、別途紹介します。

ビットコインのデメリットは??

今までは、ビットコインの素晴らしい技術とメリットについて紹介してきましたが、次はデメリットについて紹介します。

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ビットコインのデメリット① ブロック問題

ブロック問題とは、ブロックチェーンのブロックの容量に関する問題点です。現在このブロックというのは、容量いわゆる大きさが決められており、1MBと決まっています。

1MBと聞くと、なんだ1MBか、小さいなと思うかもしれませんが、同じ様な用途で取引履歴等を記録しているSuicaやクレジットカードの記憶容量は

「32KB(キロバイト)」です。

32KBだと少なすぎるのではないかと思うかもですが、クレジットカード等の決済に実際にトランザクションに必要な情報は、「商品コード」と「ユーザ情報」、「セキュリティー情報」、「暗号化」という程度であり、その様な情報であれば、32KBもあれば十分です。

また、実際のクレジットカードの処理フローとしてはあまり多くなく、以下のようなフローになります。

①ユーザー → ②店舗による申請 → ③クレジットカードサーバ会社 → ④ユーザ支払い能力査定 → ⑤決済完了

さらに、上記の処理に約2~3秒で完了します。

上記から見ても、1MBというのは、少し大きいかもしれません。

ただ、クレジットカードの処理方法とビットコインの処理方法はもちろん異なりますので、32KBまでブロック容量を減らすことは出来ません。

というのも、セキュリティーを強化するための、トランザクション履歴以外のデータ容量が1ブロックの60%程度を占めているからです。

従い、このブロックの容量により、PoWの処理時間が平均して約10分必要となる原因の1つとなっています。
この辺の詳細について、気になる方は、右記リンクを参照ください。【リンク

ちなみに、一見10分ならば問題ないのではと思うかもしれません。

しかし、実際今後普及していった際に、洋服の買い物をし、送金処理が10分も必要となり、お店で待ちぼうけなんてなっては、ユーザとしてはストレスが溜まると思いませんか?

そういった意味では、今後ビットコインが普及するためには、改善しなければいけない問題点と考えます。

ビットコインのデメリット② スケーラビリティ問題

スケーラビリティという新しいワードが出てきて、ギョっとされるかもしれませんので、まず、ワードの説明からします。

スケーラビリティ(Scalability)とは、
「Scale=物の大きさ、目盛」と「Ability=能力」を合わせた英語で、IT業界では以下のような意味にあります。

スケーラビリティとは、コンピュータの持つ拡張性を意味し、システムの規模の変化に対応できる柔軟性を指す。
スケーラビリティが高いという事は、システムの利用者数やデータ処理負荷の増大に応じてシステムを比較的容易に拡張できることを意味する。

要は、問題があった時に、ユーザに迷惑をかけない様に、簡単に修正可能かという事です。

ただ、今まで記載した通り、ビットコインは管理者がいなく、全員で管理するスタンスであり、もし改修となった場合でもブロックチェーンでつながっているため、前のブロックに関しても修正が必要となる可能性もあります。

そのため、上記に記載した、「ブロック容量の問題」でも修正するためには、それ相当のお金と労力が必要となり、現在なかなか、ビットコイン問題の対策として、対応できていない状態です。

現在の状況としては、毎秒7トランザクションがビットコインのおおよその対応能力となっています。
これは、とても大きな問題で、私自身、あるものを購入するのに、1週間程度トランザクションが完了するために、待たされました。

特に、今後ビットコインが流通するためには、最優先で対応しなければならない問題です。

ビットコイン・ニュース

ビットコインの最新のニュースについて、以下で紹介していますので、リンクを参照ください。

スケーラビリティ対策(1):SegWit

スケーラビリティ対策として掲げられているSegWitについて、以下ニュースがあります。

スケーラビリティ対策(2):Rootstock

スケーラビリティ対策として掲げられている第2の対策としてRootstockがあります。これを適用すると、イーサリアムの特権であるスマートコントラクトもビットコインに導入することが可能となります。

海外のビットコイン・ニュース

ビットコインの市場はもちろん日本だけではありません。従い、海外の最新ニュースについて、以下のようなニュースがありますので、ぜひご一読ください。

ビットコインの価値推移に関するニュース

ビットコインの価値が急騰したり、暴落したりすることがあります。それなりの理由があり、急騰したり、暴落していることがありますので、ぜひ以下をご一読ください。

さいごに

ビットコインは、現在のビジネスシーンを大きく変える1つの要因になるかもしれません。
もちろん、上記に記載したデメリットもありますが、それに対する対策も出てこようとしています。

このデメリットを克服した時には、現在の1BTCの価値が大きく跳ね上がる可能性もあります。
ビットコイン専用の換金所やATMが増えることで、利用したい方も増えており、危険な投資先ではなく、興味深い投資先であることは間違いありません。

最後まで購読ありがとうござました。

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