ブロックチェーン

ブロックチェーンは暗号資産を支えるテクノロジーとして注目されている技術です。さまざまな暗号アルゴリズムの活用で、改ざんされにくいデータ構造を持ち、高いセキュリティーを担保できるのが特徴です。

ブロックチェーンは、金融分野にとどまらず幅広い分野で実証実験などの動きが進んでいます。本記事では、ブロックチェーンの仕組みや技術、活用分野などについて解説します。

ブロックチェーンの仕組み

ブロックチェーンは、取引履歴をブロックごとに管理しチェーン（鎖）のようにつなぐ構造を持つ仕組みで、分散型台帳技術とも呼ばれます。ネットワーク上の端末をダイレクトに接続し、暗号技術で取引の記録を分散的に管理します。

今までのデータ管理は、特定の管理者が一元管理を行う中央集権型が主流でした。一方、ブロックチェーンはネットワーク上の参加者同士がデータを共有し、相互に管理する分散型となっています。多くの参加者が全員の取引履歴のコピーを記録し、常に同期を取っているため、ある端末が故障した場合でもほかの端末でデータを補完することができます。このような仕組みから、システム全体がダウンすることが少なく、記録されたデータは時系列順ですべて保存されているため、過去のやり取りをさかのぼって確認することが可能です。

ブロックチェーンにはさまざまな暗号アルゴリズムが応用されており、改ざんされにくいデータ構造になっているのも特徴です。また、ある取引を改ざんしようとしても、それより新しい取引についてもすべて改ざんしないと整合性が取れなくなる仕組みになっており、改ざんは実質的にほぼ不可能です。

システム障害に強く、履歴の追跡が可能で、高い耐改ざん性を持つブロックチェーンの技術はさまざまな分野への応用が期待されています。

ブロックチェーンの種類

ブロックチェーンは、次の3種類に分けられます。それぞれの特徴を見ていきましょう。

パブリックチェーン
管理者がおらず、不特定多数のユーザーが利用できます。取引履歴はすべて公開され、透明性が高いのが特徴です。取引の承認にはユーザーの一定数以上の合意が必要なため、処理時間がかかります。ビットコインなどの暗号資産はこの仕組みを利用しています。

プライベートチェーン
単独の管理者がおり、許可されたユーザーのみが利用できます。ユーザーが限定されている分、取引の承認はスムーズです。パブリックチェーンに比べて透明性はやや低く、中央集権的な要素があります。主に、企業内や組織内で取引履歴を管理する際に利用されます。

コンソーシアムチェーン
パブリックチェーンとプライベートチェーンの中間型です。複数の管理者がおり、許可されたユーザーのみが利用できます。主に、複数の企業や組織で取引履歴を管理する際に利用されます。

ブロックチェーンに使われている技術

ブロックチェーンでは、主に「P2Pネットワーク」「ハッシュ関数」「電子署名」「コンセンサスアルゴリズム」「スマートコントラクト」「ゼロ知識証明」といった技術を使用しています。それぞれの内容を見ていきましょう。

P2Pネットワーク
ブロックチェーンは、P2P（Peer to Peer：ピア・ツー・ピア）ネットワークという方式を使用しています。Peerとは「仲間」「同僚」という意味する英単語です。

P2Pネットワークには特権的なサーバーがなく、コンピューター同士が対等な立場で直接通信を行います。そのため、あるコンピューターが故障した場合でもシステム全体がダウンすることはありません。

ハッシュ関数
ハッシュ関数は、暗号化技術のひとつです。ハッシュ計算というアルゴリズムにより、入力したデータに固有の値（ハッシュ値）が出力されます。いつどこで誰が入力しても、同じデータなら同じハッシュ値が出るため、データの特定ができます。

ブロックチェーンの各ブロックには、直前のブロックの内容を表すハッシュ値が書き込まれています。もし、あるブロックのデータを改ざんしたら、それ以降のブロックのハッシュ値と整合性が取れなくなり、不正を発見することができます。

電子署名
ブロックチェーンのデータには、必ず電子署名が施されます。電子署名には、「秘密鍵」と「公開鍵」というペアのキーが存在します。

データを作成した人は、「秘密鍵」を使って署名した上で受信者にデータを送信します。受信者は事前に受け取っていた「公開鍵」で、そのデータが署名者によって作られたことを確認します。このようにして、なりすましを防ぐことができます。

コンセンサスアルゴリズム
ブロックチェーンはネットワーク上の全員で取引情報を共有するために、全体の合意形成を行います。その合意を行う仕組みがコンセンサスアルゴリズムで、合意形成アルゴリズムと呼ばれることもあります。たとえばビットコインの場合、Proof of Workというコンセンサスアルゴリズムが採用されています。

ブロックチェーンの取引履歴は、常に参加者同士で見張っています。取引があった場合、それが正規のものかどうかを参加者がチェックし、認められたものだけが書き込まれます。コンセンサスアルゴリズムは、参加者の中に不正を行う人がある程度いた場合でも、正常な合意形成ができるように工夫されています。

スマートコントラクト
スマートコントラクトとは、ブロックチェーン上であらかじめ指定されたルールに従って自動的に実行されるプログラムです。条件を満たせば自動的に契約などが結ばれるため、取引行為がスピーディに完了します。従来のように契約書に署名をしたり、取引に仲介業者や複数の当事者が介在したりする必要がありません。

そのため、ケアレスミスや不正行為が入り込む余地がなく、手続きの簡略化や人的リソースの削減でコストダウンが期待できるなどのメリットがあります。

ゼロ知識証明
ゼロ知識証明とは、プライバシー情報を提供することなく、特定の情報が真であることを証明できる技術です。ブロックチェーンでは、その透明性の高さからプライバシーの保護が問題になることがありますが、ゼロ知識証明の技術を応用することで秘密情報の漏えいのリスクを大幅に減らせます。

取引内容の秘密を保ちながらトランザクションの正当性を検証できるため、金融や医療などプライバシー保護が重要な分野での活用が期待されます。トランザクション処理をオフチェーンで行うことで、ブロックチェーンのスケーラビリティ問題の解決にも寄与します。

ブロックチェーンはどのように活用できるか

ブロックチェーンは、金融分野を始めとしてさまざまな分野で活用や実証が始まっています。

金融
金融分野では、すでに暗号資産による送金が行われています。24時間機能するため、外国為替における取引も行われています。有価証券を電子データ化してブロックチェーンで管理することで、セキュリティーを確保しつつ運用コストを下げ、取引手数料を軽減することも模索されています。

なお、暗号資産の問題点として価格変動の大きさが挙げられますが、この点を克服すべく設計された「ステーブルコイン」という暗号資産があります。

また、ブロックチェーン技術を用いて権利の移転・記録を行う、デジタル化された有価証券「セキュリティトークン」の活用も始まっています。三井住友フィナンシャルグループは2021年4月、セキュリティトークンの二次流通市場を創設すべく、私設取引システム運営会社「大阪デジタルエクスチェンジ株式会社」をSBIグループと新設。2023年12月には、セキュリティトークンの二次流通市場の運営を日本で初めて開始しました。

電力
電力分野では電力自由化の流れの中、売電側と買電側を直接紐付ける電力取引システム「P2P電力取引」にブロックチェーン技術が応用され、国や企業による実証実験が行われています。

エンターテインメント
エンターテインメント分野では、ゲームがブロックチェーン技術と親和性が高いといえます。暗号資産元年と呼ばれた2017年、「CryptoKitties」というゲームがリリースされ、イーサリアムのブロックチェーン上で仮想の猫の育成、交配や売買ができるとして爆発的な人気を得ました。その後も、世界中でさまざまなゲームがリリースされ続けています。

食品
食品分野では、トレーサビリティ（生産履歴の遡及・確認性）を担保するために、ブロックチェーン技術を活用する取組が進んでいます。食品が手元に届くまでの行程を改ざんできない形で格納・公開することで、消費者に安心を提供できます。

アート
アート分野では、作品の真正性や信頼性を担保するための証明書にブロックチェーン技術を活用するサービスがスタートしています。

地方自治
地方自治体でも、ブロックチェーン技術の利用を進める動きが出ています。たとえば、福岡県飯塚市では「飯塚市ブロックチェーン推進宣言」（令和3年）を出し、行政証明書の電子発行の実証実験や産学連携の研究プロジェクトなどを推進しています。

三井住友フィナンシャルグループにおける取り組み

三井住友フィナンシャルグループおよび三井住友銀行は、ブロックチェーンの世界に「実世界での信用」を反映すべく、さまざまな調査研究や実証実験に取り組んでいます。

2023年には「ソウルバウンドトークンを用いた社内コミュニティ形成に関する実証実験」を実施。この実証実験ではソウルバウンドトークン（Soulbound Token：略称SBT※）を用いて、SMBCグループの社内コミュニティの形成についてさまざまな角度から実験を行いました。

※SBT：ブロックチェーン技術を活用して発行される、第三者に譲渡不可能なデジタル資産のこと。譲渡できないという特性から、デジタル証明書など権利の証明を行うのに適している

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まとめ

信用性の高いシステムを比較的低コストで構築できるブロックチェーンは、幅広い分野への応用が期待されている技術です。近い将来、ブロックチェーンがインフラとして普及し、さまざまな取引や手続きがよりスマートに行われるようになっているかもしれません。まだ実証中や検証段階のものもありますが、多くの伸びしろがある技術だといえるでしょう。