ブロックチェーンとは？仕組みとできること・できないことを図解

1件の取引は、どう記録される？

AさんがBさんへ暗号資産を送るとき、送信された取引のうち、検証を通って選ばれたものがブロックに記録されます。BitcoinやEthereumに共通する流れを、4段階で見てみましょう。

1. 取引を作って署名する送り先や内容を指定し、秘密鍵を使って電子署名を付け、ネットワークへ送ります。秘密鍵そのものは送信しません。
2. ノードがルールを確かめるネットワークに参加するコンピューターを「ノード」と呼びます。検証を行うノードが、署名は正しいか、その資金を使えるか、二重払いになっていないかなどを確かめます。
3. ブロックにまとめる取引が選ばれ、ブロックの候補に入ります。Bitcoinではマイナー、Ethereumでは選ばれた検証者がブロックを提案し、受け取った他のノードも検証します。
4. 共有する履歴を決める有効なブロックの候補が複数あるときは、ルールに従って採用する履歴を選びます。その後もブロックの追加や投票が進み、方式ごとの条件に沿って確定性を確認します。

利用者はウォレットで取引を作り、ノードがネットワーク上で検証や共有を担います。

ハッシュ・電子署名・合意形成は、役割が違う

参考：Bitcoin Developer「Block Chain」、Ethereum公式「Proof-of-stake」。

なぜ、過去の記録を書き換えにくいのか

鍵になるのは、次のブロックが前のブロックのハッシュを参照することです。ハッシュは、データを一定の長さの値へ変換したもの。同じ方式で同じデータを計算すると同じ値になり、内容が変わると通常は大きく違う値になります。データを秘密にする暗号化とは用途が違います。

書き換えた履歴が採用されにくい仕組み

Bitcoinでは、変更したブロックから先の作業証明（PoW）もやり直す必要があります。ノードは有効な履歴のうち、累積した計算の仕事量が最も大きいチェーンを選びます。過去を変える側は、その間も伸び続ける正規の履歴と競争することになります。

EthereumのPoSでは、ETHを預けた検証者が投票に参加します。預けた量に応じて投票を重み付けし、矛盾する投票などの不正には、預けたETHを失う罰則を設けています。

根拠：Bitcoinの作業証明、EthereumのPoS・履歴選択。

ブロックに記録された後も、確認は続く

通信の届く順序などによって、履歴の先端が一時的に分かれることがあります。Bitcoinでは、後から別の有効なチェーンが採用される「再編成」があり得ます。後続ブロックが増えることを確認するのは、こうした巻き戻りの可能性を考えるためです。

Ethereumでは、所定の投票条件を満たすと「ファイナリティ」と呼ばれる確定状態に達します。送付状況を見るときは、送信されたか、ブロックに入ったか、その記録がどこまで確定したかを順に確認します。詳しくはコンセンサスと確定性の解説をご覧ください。

できること・できないことを、3つの場面で確かめる

配送中の温度を記録する例で、後からの書き換え、入力ミス、秘密鍵の盗難を比べてみましょう。

署名の不備や二重払いは、ネットワークのルールで検出できます。一方、温度や商品の状態など、外部の情報の正しさは情報源に依存します。外部データを届ける「オラクル」を使う場合も、誰がどのようにデータを集めているかが重要です。

根拠：NIST IR8202（特に第7章、PDF）、Ethereum公式「Oracles」、IPAの非金融分野における活用動向調査。

51%攻撃で起こり得ること

Bitcoinでは、採掘の計算能力が一部に集中すると、攻撃者が履歴を組み替えて、自分の支払いを巻き戻す二重払いを狙いやすくなります。この攻撃でも、他人の署名を偽造して資金を使うことはできません。

計算能力が過半数未満でも、攻撃が成功する可能性はあります。詳しくはBitcoin原論文・第11節（PDF）とBitcoin Developerを参照してください。

通常のデータベースと、どう使い分ける？

通常のデータベースも、複数のサーバーでデータを共有し、変更履歴を残せます。ブロックチェーンとの使い分けでは、誰が記録を管理し、参加者がどう検証するかがポイントです。

自社の在庫表なら、通常のデータベースで管理する方法が考えられます。複数の企業で使う場合も、共通の管理者に更新や訂正を任せられるなら、共有データベースで対応できます。各社が一つの管理者に頼らず履歴を検証したい場合は、ブロックチェーンが候補になります。

参加に許可が必要かどうかでも種類が分かれる

• 許可不要のパブリック型：Bitcoinなど、あらかじめ運営者の参加許可を得ずに検証へ参加できる仕組み。必要な機器などの条件は、ネットワークごとに異なります。
• 許可型：検証などに参加できる主体をあらかじめ定める仕組み。一組織が管理するプライベート型、複数組織で運営するコンソーシアム型などがあります。

検証への参加を制限する許可型でも、記録の閲覧は公開できます。参加と閲覧の範囲は、それぞれ決められます。

導入を考えるときは、ルールを決める人、訂正に責任を持つ人、公開する情報を先に整理しましょう。速度や費用は、使うネットワークや混雑状況、設計によって変わります。

比較の基礎：NIST IR8202（PDF）。在庫表は使い分けを説明するための例です。

暗号資産や音楽ファイルへの活用例

ブロックチェーンは、暗号資産の取引のほか、音楽ファイルの存在証明にも使われています。

まずは公開されている記録を見てみよう

ブロックや取引を閲覧できる「ブロックエクスプローラー」を使うと、実際の記録を見られます。暗号資産を購入せずに試せます。

1. Ethereum公式のエクスプローラー案内から、公開記録の閲覧先を選びます。
2. ブロックの詳細で、ブロック番号・Hash・Parent Hashを探します。Parent Hashは、前のブロックを参照する値です。
3. そのブロック内の取引を開き、取引の状態・収録ブロックを確認します。取引の実行が成功した表示と、チェーン上の確定性は分けて読みます。

公開記録を見るだけなら、秘密鍵の入力やウォレットの接続は不要です。Parent Hashをたどって、前のブロックとのつながりを確かめてみましょう。

さらに詳しく知りたい方へ

• 署名をする鍵と復元の関係を知る → 秘密鍵・公開鍵・シードフレーズ
• 保管や操作に使う道具を知る → ウォレットの種類と選び方
• Ethereumで何が動くのか知る → Ethereumの仕組み