仮想通貨の仕組みを初心者向けに優しく解説！
「ビットコイン入門」を読んでいただき、ありがとうございます。
仮想通貨・ビットコインと聞くと、「怪しい」だとか「危ない」というイメージが、どうしても先走ってしまいます。
なぜならば、仮想通貨は普段あなたが使っているお金と違い、目に見えるものではないし、まったく未知の分野だからです。
仮想通貨・ビットコインのことを本質的に理解するには、その大元の技術である「暗号技術」や「P2P(ピアツーピア)」のことを説明せざるを得ません。
けれども、コンピューターサイエンスのことを全く知らない初心者が、いきなりこれらのことを勉強してしまうと、アレルギーのように途端に拒絶反応を起こします。
その結果として、ますます仮想通貨・ビットコインのことが嫌いになり、手をつける気持ちすら失せてしまいます。
手をつけないだけならばまだしも、何も知らないのに「儲かる」というフレーズを聞いて手をつけてしまう人は、もっとヤバいです。そんな無知の状態、欲望丸出しの状態だからこそ、安易にFXに手を出したり、怪しいICO案件が絶えないのです。
だからこそ、少しでも多くの人に、仮想通貨・ビットコインの正しい知識を知ってもらい、健全な付き合い方をしてもらいたいからこそ、この記事を書きました。
専門用語が随所に出てきますが、図解も交えて可能な限り分かりやすく解説しました。
あなたが仮想通貨・ビットコインのことを理解するのに、少しでも役に立てば幸いです。
仮想通貨・ビットコインの定義はなにか？
仮想通貨・ビットコインの定義を知るには、ナカモトサトシの論文にさかのぼる必要があります。
ナカモトサトシとは、2009年にビットコインに関する論文を世界中に公開した人物です。名前からして、日本人のような気がしますが、本人の素性は明らかになっていません。
ナカモトサトシは論文中で、ビットコインを「金融機関などの第三者を介することなく、オンライン上で決済を行うことができる電子通貨」と定義しています。
けれども、第三者による監視がない状態ですと、データを改ざんしたり、二重支払いをするなど、ネットワーク上でズルを働く人間が必ず現れます。
その解決方法として、ナカモトサトシは、「ハッシュ関数」と呼ばれる暗号技術、P2P(ピアツーピア)ネットワーク、PoW(プルーフオブワーク)という3つの技術を組み合わせた電子通貨システムを提唱しました。
これら3つの技術を組み合わせたものが、「ブロックチェーン」と呼ばれているものです。
現時点では、「こんな技術があるんだな」と、頭の片隅に入れておいてもらえれば大丈夫です。
ビットコインが生まれた背景
日本人は、何となく円の価値が絶対だと信じていないでしょうか。
コンビニに行けば、500mlのミネラルウォーターが100円で買える。
自動車ディーラーでは、100万円くらい出せば軽自動車を買うこともできる。
何かしら商品を買うとなれば、円と交換というのが常識となっています。
けれども、海外に目を向ければ、国の通貨の価値が絶対ではありません。
例えば、ナカモトサトシの論文が公開される前年の2008年には、アメリカでリーマン・ショックが起こりました。
リーマン・ショックの詳細はこの記事では割愛しますが、これがきっかけで金融機関に対する信頼が一気に失われました。
ビットコインの目指すところは、金融機関を介することなく、当事者間でやりとりできる電子通貨システムです。
ナカモトサトシの意図することは分かりませんが、リーマンショックがビットコイン開発のきっかけの1つになったのではないかと思います。
ビットコインを支える3つの技術
先ほど、ビットコインを支える技術は、以下の3つであるとお話ししました。
- 暗号技術
- P2P(ピアツーピア)ネットワーク
- PoW(プルーフオブワーク)
ここからは本題である、これら3つの技術について詳しく説明していきましょう。
この記事に書かれていることを理解すれば、他のアルトコイン(ビットコイン以外の仮想通貨のこと)の理解も早いので、しっかり学んでもらえればと思います。
ビットコインを支える技術①：暗号技術
暗号技術をざっくり説明すると、意味のあるデータを、意味不明なアルファベットと数字の文字列に変換する(暗号化する)技術のことです。
暗号技術自体は、ビットコインが誕生するずっと以前から存在していた技術なので、今さら大々的に取り上げるほどでもありません。
なぜ暗号化が必要かというと、データの中身を悪意のある誰かに読み取られないようにするためです。
例え話をあげながら説明しましょう。
AさんとBくんという、2人の人物がいます。
Aさんは、「Bくんに1BTC送ります」と書かれた手紙を鳩に預けて、Bくんに送るとします。
無事にBくんの元へ届けばよいのですが、Cさんという悪さを働く人間が、途中で手紙を奪い取ってしまうかもしれません。
Cさんは、「AさんからCさんへ1BC送ります」とか、「AさんからBくんへ0.5BTC送ります」とか、手紙の中身を自分の都合のいいように書き換えてしまうかもしれません。
そんなことになれば、おいそれとお金を送るなんてことができません。
AさんとBくんは離れた場所に住んでいるので、手渡しをするのもなかなか難しい状況です。
そこで使われるのが、「暗号技術」です。
上の図を見ながら説明していきましょう。
先ほどと同じように、AさんはBくんに1BTCを送るとします。
送るに先立ち、Aさんは「秘密鍵」と「公開鍵」という2つの鍵を作ります。
Aさんは、秘密鍵を使って手紙を暗号文に書き換えます。暗号文は、「3jg0aug0au」と言った感じで、数字とアルファベットの組み合わせによる意味不明な文字列です。
Aさんは、手紙と暗号文、公開鍵の3つをBくんに送り、秘密鍵を自分の手元で厳重に保管します。
一方Bくんは、上記3つのアイテムを受け取ったら、公開鍵を使って暗号文を解除します(「復号」という)。
復号化したデータの中身と、手紙の中身が一致していれば、その手紙はAさんから送られてきたものだということが、はっきりと分かります。
もし送っている途中でCさんが手紙を書き換えたとしたら、復号したデータと一致しなくなるので、その手紙は無効になります。
Cさんのように、悪意のある誰かによる改ざんなどの不正を防ぐための技術が、「暗号技術」です。
仮想通貨・ビットコインで使われる暗号技術は「ハッシュ」であり、ハッシュはブロックチェーンを形成するための大事な要素になっています。これについては、後ほど詳しく説明します。
しかし、暗号技術だけでは防ぐことのできない問題点が存在します。
その問題が、「二重支払い」です。
これは、「もしかしたら、Aさんは悪者かも」と考えると、理解が早いかもしれません。
Aさんが、Bくんに1BTCを送ったはずなのに、そのすぐ後にCくんへ1BTCを送っているとします。そうなると、Aさんは1BTCで2BTC分の決済ができてしまうという、おかしな事態が発生します。
このような二重払いの問題を防ぐには、銀行のような第三者を間に入れ、Aさんが悪さをしないように監視をさせるしか手段がありませんでした。
この二重払いの問題を、銀行のような第三者を介さずに解決する方法として、ナカモトサトシは「P2P(ピアツーピア)ネットワーク」の活用を提唱しました。
ビットコインを支える技術②：P2P(ピアツーピア)ネットワーク
P2P(ピアツーピア)ネットワークとは、対等な関係にある人間同士が、自分たちのコンピューターを使って、あたかも1つのネットワークを形作ることです。
P2Pネットワークの一人ひとりの参加者を「ノード」といい、ネットワークには誰でも参加することができます。
ナカモトサトシは、銀行などの第三者機関の代わりに、P2Pネットワークの参加者たちに、取引に不正がないことの監視、取引記録をさせることを提唱しました。
スキームとしては、以下のような感じです。
先ほどと同じように、AさんがBくんへ1BTCを送るとします。
Aさんは、自分が「Bくんへ1BTCを送る」と書かれた手紙を秘密鍵を使って暗号化し、その暗号文をP2Pネットワーク上へ投げます。
P2Pネットワークの参加者(ノード)の誰かが、Aさんによる取引が正しいことを確認すると、「AさんからBくんへ1BTC送る」という取引を、台帳に書き込みます。
取引が台帳に書き込まれた以上、Aさんは「1BTCをDくんに送る」と言った二重支払いを行うことができなくなります。
台帳に書かれた取引記録は、P2Pネットワークの参加者全員で共有されており、台帳は常に監視状態にあります。
ですから、下手に台帳の記録を書き換えることもできません。
これが、第三者機関を介することなく、電子通貨を当事者間でやり取りするメカニズムです。
かなり簡略化して説明しましたが、実際には1つの台帳の中に、Aさんによる取引以外の複数の取引(トランザクションという)がまとめられています。
ビットコインの場合には、1つの台帳の中に、10分間で発生したトランザクションがひとまとまりになっています。
この台帳を、ハッシュ関数というものを使って計算したものが、「ハッシュ」という暗号データになります。
ハッシュが作られると、新聞を発刊するかのごとく、P2Pネットワークの中に投げられます。
そうすると、P2Pネットワークの参加者たちは、ハッシュを検証することによって、台帳のデータが正しいことを確認します。
ビットコインでは、10分間で発生するトランザクションをハッシュ化するという作業が、延々と繰り返されているのです。
ビットコインの画期的な点は、10分間のトランザクションの塊が、時系列で繋がっているところにあります。
「10分間のトランザクションの塊」に、「前のトランザクションで計算したハッシュ」と、「ナンス」という文字列をひとまとまりにしたものが、「ブロック」です。
1ブロックの中には、前のハッシュが含まれているので、ブロック同士は自然とつながっていきます。
ブロック同士が、ハッシュを使って時系列でつながっていることから、「ブロックチェーン」または「ハッシュチェーン」と呼ばれています。
ブロックチェーンの概念が、この段階でなんとなく分かってきましたでしょうか？
今まで仮想通貨のことを知らなかった初心者が理解するには、非常に難しい概念だと思います。
ですから、理解できるようになるまで、何度もこの記事を読み返してもらえればと思います。
さて、この段階で問題点が1つだけ残っています。
P2Pネットワークの参加者たちが、全員真面目に仕事をしてくれれば、この決済システムは上手く回るでしょう。
けれども、もし参加者の中に不正を働くような悪者が潜んでいる可能性も、あり得なくはありません。
あるいは、ある日突然、参加者たちが真面目に仕事をすることに嫌気がさして、一斉にやめてしまうかもしれません。
そうなると、誰がこのビットコインの決済システムを回してくれるのでしょうか。
これが俗に言う、「ビザンチン将軍問題」です。
そうなることを想定していたのかどうかは分かりませんが、ナカモトサトシは、P2Pネットワークの参加者たちが真面目に仕事をせざるを得ないような画期的な仕組みを取り入れたのです。
それが、次に説明する「PoW(プルーフオブワーク)」です。
ビットコインを支える技術③：PoW(プルーフオブワーク)
P2Pネットワークと暗号技術を組み合わせることで、第三者機関を介することなく、当事者間で電子通貨のやり取りができるシステムが実現できることを説明しました。
ビットコインは、銀行などの第三者機関の代わりに、P2Pネットワークの参加者全員で、取引に不正がないかどうかを監視し合うという仕組みになっています。
けれども、P2Pネットワークの参加者全員が、真面目に仕事をしてくれとは限りません。
そこで、PoW(プルーフオブワーク)という仕組みを取り入れることで、参加者たちが真面目に仕事をせざるを得ない状況を作り出したのです。
PoWを直訳すると、「仕事による証明」です。
つまり、「一番真面目に仕事をした参加者に、ビットコインをあげますよ」という、エサで釣るような仕組みがPoWです。
ビットコインでいう仕事に該当するのが、ブロックを作ることです。
ブロックを作るには、10分間で発生したトランザクションに、前のハッシュとナンスを組み合わせ、ハッシュを計算しなければなりません。
参加者たちは、超膨大な計算量をもつコンピューターに、ランダムでハッシュを計算させます。そして、いち早く正解のハッシュを見つけだした参加者に、ビットコインが賞金として渡されます。
現在の賞金額は12.5BTCです。
1BTCが100万円だとすると1,250万円ですから、一攫千金ですね。
このハッシュを計算するという仕事が、俗に言う「マイニング(採掘)」というやつです。
マイニングとは、P2Pネットワークの参加者たちが、賞金(ビットコイン)をかけて戦う「ビットコイン争奪合戦」のことだったのです。
賞金額がバカでかいですから、不正を働くよりも、真面目に仕事をした方が、絶対に得ですよね。
ちなみに、上図はマイニングをかなり簡略化して示していますが、マイニングは実際のところ、中国などの電気代の安い場所で、大規模な工場を建てて行われています。
ビットコインの取引の流れまとめ
さて、これまでの説明で、ビットコインという電子通貨システムが、
- 暗号技術
- P2Pネットワーク
- PoW(プルーフオブワーク)
という3つの技術で支えられていることを学んできました。
おさらいとして、ビットコインによる取引の流れを、通しで説明していきたいと思います。
まず、ビットコインの利用者たちは、「AさんからBくんに1BTCを送る」と言ったトランザクションを、P2Pネットワーク上に投げます。
P2Pネットワークの参加者(ノード)たちは、10分間でできたトランザクション情報を集めます。
このトランザクション情報と、前のブロックで計算されたハッシュを使い、新しいブロック作りを行います。
このブロックを作るには、ナンスと呼ばれる文字列を導き出す必要があります。
各ノードは、自分たちが持っているハイスペックなコンピューターを使い、ナンスを導き出そうとします。これが、「マイニング(採掘)」と呼ばれる作業です。
誰よりも早く正しいナンスを導き出した人(ここでは仮にQくんとします)は、全てのノードにその情報を伝達します。
もしQくんの出した答えが正しければ、Qくんには晴れて賞金の12.5BTCが渡されます。
各ノードは、Qくんの出したナンスが正しいかどうかを確かめます。
もしかしたら、Qくんが嘘をついているかもしれませんから。
もしQくんの出したナンスが合っているならば、各ノードは、そのナンスを使って新しいブロック(ブロック1)を作成します。
ブロック１は、その前にあるブロックのハッシュから作られているので、自然とブロック同士はチェーンのようにつながっていくわけです。
ちなみに、ブロック１の作成時に計算されたハッシュは、次のブロックを作るときに使われます。
これが「ブロックチェーン」と呼ばれる理由でもあります。
ビットコインでは、このようなブロックの作成を延々と繰り返すことで成り立っているのです。
ブロックチェーン技術を活用することで、第三者機関を介さず、不正を働くものもいない環境下で、当事者間で電子通貨のやり取りを実現できるという画期的なシステムが、ビットコインです。
仮想通貨と電子マネーは別物なのか？
ここまで記事をしっかり読んでもらえれば、仮想通貨と電子マネーがまったく別物であることが、簡単に理解できるのではないでしょうか。
電子マネーは、結局のところお札や硬貨がICカードの形に変わっただけのことです。
ICカードに1,000円をチャージすれば、ICカードに1,000円分の価値がつきます。
ICカードの価値が、円で測られている点で、お札や硬貨となんら変わりはありません。
その円の価値が誰によって管理されているかというと、発行主体である日本銀行ただ1つです。
ビットコインは、特定の管理主体が存在せず、任意の参加者によって維持・運営されている、円やドルなどと異なる、まったく新しい電子通貨システムです。
仮想通貨取引所とはなにか？
もしあなたが、ビットコインを手に入れたいと言っても、どこから手に入れれば良いと思いますか？
友人から譲ってもらうのも1つの手段だと思いますが、身近にビットコインを持つ友人も稀ではないかと思います。
仮想通貨を手に入れられる最も簡単な方法が、仮想通貨取引所を利用することです。
仮想通貨取引所とは、「ビットコインなどの仮想通貨の取引を仲介してくれる業者」のことです。
例えば、1BTCを手に入れたいAさんがいるとします。
Aさんが1BTCを手に入れる方法は2つあります。
1つ目は、ビットコインを販売している仮想通貨取引所Z社から買う方法です。
Aさんは、Z社のWebサイトに会員登録し、Webサイト上で購入の申請をすれば、1BTCを手に入れることができます。
ビットコインを手に入れるもう一つの方法として、素性も分からないけれどもビットコインおたくのBくんから買うことです。
Aさんとしては、ビットコインを買いたいものの素性の分からないBくんから買うのは、少し不安です。
そこでZ社は、AさんとBくんの間に入って、二人のビットコインの売買を仲介してくれることになりました。
このように、仮想通貨取引所を利用して仮想通貨を売買する方法は2つあります。
国内では、bitFlyer(ビットフライヤー)、Zaif(ザイフ)などの仮想通貨取引所があります。
仮想通貨取引所について詳しく知りたい方は、以下の記事もご覧になってください。
http://bitcoinnyumon.com/2018/05/17/bitflyer-koryaku/
http://bitcoinnyumon.com/2018/05/24/zaif-kouryaku/仮想通貨・ビットコインの取引に関わる登場人物まとめ
これまでのおさらいの意味も込めて、仮想通貨・ビットコインの取引に関わる登場人物をまとめてみました。
登場人物は、
- 仮想通貨の取引を行う側
- 仮想通貨の取引を管理する側
の大きく2つに分かれます。
仮想通貨の取引を行う側には、取引を行うユーザーと、取引の仲介を行う仮想通貨取引所が存在します。
彼らが行った取引(トランザクション)情報は、管理する側であるP2Pネットワークへ放送されます。
P2Pネットワークの参加者たちは、10分間にあったトランザクション情報を集め、ブロック作成競争を行います。このブロック作成競争が、「マイニング」です。
マイニングが完了すると、ブロックが新たに作られ、マイニングの勝者に賞金が支払われます。
金融機関のような権力のある第三者を介することなく維持・管理される仮想通貨・ビットコインのシステムは、このようにして成り立っているのです。
仮想通貨・ビットコインに、我々はどう関わればよいか？
ビットコインを中心に仮想通貨のことを詳しく説明してきましたが、いかがでしたでしょうか？
我々がこれから仮想通貨・ビットコインに関わるとしたら、まずは実際に仮想通貨・ビットコインを手にしてみることだと思います。
今までの説明ですと、ビットコインがあたかも完璧な電子通貨システムであるかのように話しましたが、そんなことはありません。
仮想通貨・ビットコインが世の中に普及するには、まだ時間がかかりそうです。
ビットコインにも解決すべき課題はあります。
仮想通貨が将来有望な投資案件として注目されていますが、それは本当のことだと思います。
それでは、実際に仮想通貨・ビットコインに投資すれとしたら、どこから手をつければ良いでしょうか？
あなたがこれから仮想通貨・ビットコインの投資を始めるならば、まずはこちらの記事を読んでもらえればと思います。
http://bitcoinnyumon.com/2018/05/11/bitcoin-investment/