諜報業界用語: 「（仮想通貨の）ブロックチェーン」 ＜－ メンドクサイので飛ばしていただいてもOKです
今回は「（仮想通貨の）ブロックチェーン」について見ていきましょう。
そもそも、仮想通貨は「ブロックチェーン」で管理されているので、犯罪に使われても追っていけるのでは？
確かに、改ざんはできないでしょう。
というお話です．．．
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「（仮想通貨の）ブロックチェーン」: 仮想通貨の中核技術であり、その仕組みを理解することは仮想通貨全体を理解する上で非常に重要です。
ブロックチェーンとは何か？
ブロックチェーンは、一言で言うと「分散型台帳技術」です。取引記録などのデータを、ネットワークに参加する多数のコンピュータ（ノード）で分散的に共有・記録する仕組みです。従来の中央集権型システムとは異なり、特定の中央管理者を必要としないため、透明性、セキュリティ、可用性に優れたシステムを構築できます。
仮想通貨において、ブロックチェーンは主に取引履歴を記録する台帳として機能します。
ブロックチェーンの主な特徴
分散性 (Decentralization): データはネットワーク上の多数のノードに分散して保存されます。中央機関が存在しないため、単一障害点（システム全体を停止させる要因）がなく、一部のノードが機能停止してもシステム全体は稼働し続けます。
不変性 (Immutability): 一度ブロックチェーンに記録されたデータは、後から改ざんすることが極めて困難です。過去のブロックを改ざんするには、後続のすべてのブロックを書き換える必要があり、膨大な計算コストがかかるため、現実的には不可能とされています。
透明性 (Transparency): ブロックチェーン上の取引記録は公開されており、誰でも閲覧できます。これにより、取引の透明性が確保され、不正行為を抑制する効果が期待できます。（ただし、匿名性も保たれています。後述）
セキュリティ (Security): 暗号技術と分散型ネットワークの組み合わせにより、高いセキュリティを実現しています。データの改ざんや不正アクセスに対して強固です。
可用性 (Availability): 分散型であるため、システムの一部がダウンしても、ネットワーク全体は稼働し続けることができ、高い可用性を維持できます。
ブロックチェーンの構造：ブロックとチェーン
ブロックチェーンは、名前の通り「ブロック」が「チェーン」のように連なって構成されています。
ブロック (Block): 一定期間の取引記録をまとめたものです。各ブロックには、複数の取引データと、そのブロック自体の情報（ブロックヘッダー）が含まれます。
ブロックヘッダー (Block Header): ブロックのメタデータが含まれる部分です。
前のブロックのハッシュ値 (Previous Block Hash): 直前のブロックのハッシュ値が含まれます。これにより、ブロックが鎖のように連結されます。
タイムスタンプ (Timestamp): ブロックが生成された日時情報です。
ナンス (Nonce): マイニング（後述）で使用される数値です。
マークルルート (Merkle Root): ブロック内のすべての取引データのハッシュ値をまとめたものです。取引データの改ざん検知に使用されます。
トランザクションデータ (Transaction Data): 実際に記録したい取引データ（例：仮想通貨の送金記録）が格納される部分です。複数の取引がまとめて記録されます。
チェーン (Chain): ブロックは、生成された順番に鎖のように連結されます。新しいブロックは、必ず直前のブロックのハッシュ値をブロックヘッダーに含みます。この仕組みにより、過去のブロックを改ざんすると、そのブロックのハッシュ値が変わり、後続のすべてのブロックのハッシュ値も連鎖的に変わってしまうため、改ざんが容易に検知できるようになっています。これがブロックチェーンの「不変性」を支える重要な仕組みです。
（ブロックが鎖のように連なり、各ブロック内に「前のブロックのハッシュ値」「トランザクションデータ」などが記載されているイメージです。）
ブロックチェーンの動作原理：取引の記録と検証の流れ
仮想通貨の取引がブロックチェーンに記録されるまでには、以下のようなステップを経ます。
取引の開始: AさんがBさんに仮想通貨を送金したい場合、Aさんは自分のウォレットから送金指示を出します。この指示には、送金額、Bさんのアドレス、Aさんの署名などが含まれます。
取引のブロードキャスト: 送金指示は、ネットワークに参加するノードにブロードキャスト（広報）されます。
取引の検証: ノードは、送金指示が正しいか（Aさんが実際に送金する仮想通貨を持っているか、署名が正しいかなど）を検証します。
未承認取引のプール: 検証された取引は、未承認取引のプール（メモリプール）に一時的に保管されます。
ブロックの生成（マイニング）: マイナーと呼ばれる参加者は、未承認取引のプールから取引を取り出し、新しいブロックを生成する作業（マイニング）を行います。マイニングには、複雑な計算問題を解くことが必要です。（後述）
コンセンサスアルゴリズムによる合意形成: マイニングによって新しいブロック候補が生成されると、ネットワーク全体でそのブロックが正しいかどうかを合意形成するプロセス（コンセンサスアルゴリズム）が行われます。代表的なコンセンサスアルゴリズムには、プルーフ・オブ・ワーク (PoW) や プルーフ・オブ・ステーク (PoS) などがあります。（後述）
ブロックチェーンへの追加: コンセンサスが形成され、新しいブロックが承認されると、そのブロックは既存のブロックチェーンの末尾に連結されます。
取引の完了: 新しいブロックがブロックチェーンに追加されると、取引が正式に記録され、完了となります。Bさんのウォレットに仮想通貨が反映されます。
マイニング（採掘）の役割
マイニングは、新しいブロックを生成し、ブロックチェーンに追加する重要なプロセスです。マイナーは、以下の役割を担います。
取引の検証と承認: マイナーは、未承認の取引を検証し、ブロックに含めることで、取引を承認します。
ブロック生成とブロックチェーンの維持: マイナーは、計算問題を解くことで新しいブロックを生成し、ブロックチェーンを成長させ、ネットワークを維持します。
セキュリティの維持: マイニングの競争的な性質が、ネットワークのセキュリティを高める役割も果たします。不正なブロックを生成するには、膨大な計算資源が必要となるため、攻撃者はネットワークを支配することが非常に困難になります。
新規仮想通貨の発行: マイナーは、新しいブロックを生成する報酬として、新たに発行された仮想通貨や取引手数料を得ることができます。これが、仮想通貨の新規発行の仕組みの一つとなっています。（仮想通貨の種類によっては、発行枚数に上限があるものもあります。）
コンセンサスアルゴリズム：ネットワークの合意形成
分散型ネットワークであるブロックチェーンでは、誰がどの順番でブロックを生成するか、どのブロックが正当なブロックなのかを、参加者全員で合意する必要があります。この合意形成の仕組みが「コンセンサスアルゴリズム」です。代表的なコンセンサスアルゴリズムを2つご紹介します。
プルーフ・オブ・ワーク (Proof-of-Work - PoW): PoWは、ビットコインなどで採用されているコンセンサスアルゴリズムです。マイナーは、ナンスという特定の数値を見つけるために、ハッシュ関数を使った複雑な計算問題（ハッシュパズル）を解く競争を行います。最初に正解を見つけたマイナーが、新しいブロックを生成する権利を得ます。PoWは、膨大な計算資源を必要とするため、不正なブロックを生成することが非常に困難であり、高いセキュリティを実現しています。しかし、電力消費が大きいという課題も抱えています。
プルーフ・オブ・ステーク (Proof-of-Stake - PoS): PoSは、PoWの電力消費問題を改善するために考案されたコンセンサスアルゴリズムです。PoSでは、仮想通貨の保有量（ステーク）が多いほど、ブロックを生成する権利を得やすくなります。仮想通貨の保有者は、自分の保有する仮想通貨をネットワークに預け（ステーキング）、ブロック生成の検証作業に参加します。ブロックを生成・検証した参加者は、報酬として取引手数料などを得ることができます。PoSは、PoWに比べて電力消費を大幅に抑えることができるとされています。イーサリアムなどがPoSに移行しました。
ブロックチェーンの不変性について
ブロックチェーンの「不変性」は、以下の要素によって実現されています。
暗号学的ハッシュ関数: ハッシュ関数は、入力データから固定長の予測不可能なハッシュ値を生成する関数です。わずかな入力データの変更でも、ハッシュ値は大きく変化します。ブロックチェーンでは、ブロックの連結やデータの改ざん検知にハッシュ関数が利用されています。
ブロックの連鎖: 各ブロックは、前のブロックのハッシュ値を保持することで、鎖のように連結されています。過去のブロックを改ざんすると、そのブロックのハッシュ値が変わり、後続のすべてのブロックのハッシュ値も連鎖的に変わってしまいます。
分散型ネットワーク: ブロックチェーンのデータは、多数のノードに分散して保存されています。特定の場所にデータが集中しているわけではないため、一部のノードを攻撃しても、ネットワーク全体のデータを改ざんすることは非常に困難です。
コンセンサスアルゴリズム: 新しいブロックをブロックチェーンに追加するには、ネットワーク全体の合意が必要です。悪意のある参加者が不正なブロックを追加しようとしても、ネットワークの大多数のノードがそれを拒否するため、不正なブロックは排除されます。
これらの要素が組み合わさることで、ブロックチェーンは非常に高いレベルの不変性を実現しています。
ブロックチェーンの透明性と匿名性
ブロックチェーン上の取引記録は公開されており、誰でも閲覧できます。これはブロックチェーンの「透明性」を表しています。しかし、取引の主体は「アドレス」という識別子で表され、アドレスと個人情報が直接紐づいているわけではありません。このため、一定の「匿名性」が保たれています。
ただし、完全に匿名というわけではありません。取引履歴を分析することで、特定のアドレスが誰のものかを特定できる可能性もゼロではありません。また、仮想通貨取引所などを利用する際には、本人確認が必要となるため、取引所を通じて個人情報が紐づけられることもあります。ブロックチェーンは、「仮名性（Pseudonymity）」を持つシステムと言えるでしょう。
ブロックチェーンの応用例：仮想通貨以外にも
ブロックチェーン技術は、その特性から仮想通貨以外にも様々な分野での応用が期待されています。
サプライチェーン管理: 商品の生産から消費までの流通経路をブロックチェーンに記録することで、透明性と追跡可能性を高め、食品偽装や不正流通の防止に役立てることができます。
投票システム: ブロックチェーンの改ざん耐性を活かして、不正投票を防止し、透明性の高い投票システムを実現できます。
デジタルID管理: 個人のID情報をブロックチェーンで管理することで、プライバシーを保護しながら、安全で効率的な本人確認システムを構築できます。
医療記録管理: 患者の医療記録をブロックチェーンで安全に共有・管理することで、医療情報の連携を円滑化し、医療ミスの防止や効率的な医療サービスの提供に貢献できます。
著作権管理: デジタルコンテンツの著作権情報をブロックチェーンに記録することで、著作権侵害を防止し、コンテンツの権利保護を強化できます。
まとめ
ブロックチェーンは、分散性、不変性、透明性、セキュリティ、可用性といった多くの優れた特徴を持つ革新的な技術です。仮想通貨の基盤技術としてだけでなく、様々な分野で社会の仕組みを変革する可能性を秘めています。
ブロックチェーン技術は、まだ発展途上の技術であり、課題も多く存在しますが、今後の社会において重要な役割を果たす技術として、ますます注目されていくでしょう。