ブロックチェーン

ブロックチェーンとは

ブロックチェーンは、取引などの記録を多数の参加者で分散して保持し、改ざんを極めて困難にする技術だ。データを「ブロック」という単位にまとめ、それらを時系列に鎖 (チェーン) のようにつなぐことからこの名がある。中央の管理者を置かずにネットワーク全体で記録の順序を確定させる、という発想が新しかった。原型は 2008 年 10 月に Satoshi Nakamoto 名義で暗号関連のメーリングリストへ投稿された論文「Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System」で、金融機関のような信頼できる第三者を置かずに二重支払い (同じ残高を二度使うこと) を防ぐことがそこでの主題だった。

改ざんが困難な仕組み

要素	役割
ハッシュ	各ブロックを前のブロックと連結
分散保持	多数の参加者が同じ記録を持つ
合意形成	人数ではなく、投じた計算量や預け入れ資産の多寡で決める

各ブロックは前のブロックの「指紋 (ハッシュ)」を含む。ハッシュは入力が 1 ビット違えば全く別の値になるので、過去のブロックを書き換えると、そのブロックを指していた後続すべてのハッシュが合わなくなる。書き換えを成立させるには後続ブロック分の計算をやり直して追いつく必要があり、そこに費用がかかることが改ざんの抑止になっている。分散保持は「他のノードが持つ記録と突き合わせれば食い違いが分かる」という検出の仕掛けであって、それ自体が書き換えを防いでいるわけではない。

合意形成は人数の多数決ではない

「参加者の多数決」と説明されることがあるが、実際に重みを持つのは頭数ではない。前掲の Bitcoin 論文は、IP アドレス 1 個 1 票では大量の IP を用意できる者に乗っ取られるため、計算資源 1 つ 1 票 (proof-of-work) を採るのだと述べている。多数意見に相当するのは、最も多くの計算が投じられた最長の鎖だ。

方式	何を賭けるか	不正時に失うもの
プルーフ・オブ・ワーク (PoW)	計算量 (電力)	無駄になった計算費用
プルーフ・オブ・ステーク (PoS)	預け入れた資産	預けた資産の一部または全部

PoS は計算競争の代わりに、資産を預けた参加者からブロックの提案者を選び、不正な振る舞いには預入資産の没収で罰を与える。同じ「改ざんが割に合わない」構造を、電力ではなく資産で作っていると考えればよい。

改ざん耐性の限界

「絶対に改ざんできない」ではなく「割に合わないほど高くつく」が正確な表現で、条件が崩れれば話は変わる。

計算力や預入資産の過半を一者が握れば、直近のブロックを巻き戻して自分の支払いを取り消すことができる (いわゆる 51% 攻撃)。ただし他人の残高を勝手に動かせるわけではない。書き換えられるのは攻撃者自身が署名した取引の差し替えと、その巻き戻しに巻き込まれる範囲に限られる。
秘密鍵が漏れた場合、鍵を盗んだ側の取引は正しい署名を伴う。チェーンから見れば正常な取引なので、改ざん耐性はこの被害を防がない。実際の事故の多くはチェーンの破壊ではなく鍵や取引所の側で起きている。
確定は確率的だ。前掲の論文は、取引の後ろにつながったブロックが増えるほど巻き戻される確率が指数的に下がることを示している。だから受け取り側は「数ブロック待ってから入金確定とみなす」運用をとる。即時確定ではない点は決済に組み込む際の設計条件になる。
書き込まれた内容が真実かどうかは保証されない。保証されるのは「後から書き換えられていないこと」だけで、最初に嘘を入力されればその嘘がそのまま残る。サプライチェーンや証明書の用途では、入力の時点で誰がどう保証するかを別に設計する必要がある。

何に使われるか

最もよく知られた応用は暗号資産 (仮想通貨) だが、それだけではない。サプライチェーンの追跡、契約の自動実行 (スマートコントラクト)、証明書の真正性担保など、「中央の仲介者なしに信頼を担保したい」場面で応用が模索されている。

過熱と現実のギャップ

ブロックチェーンは一時期、あらゆる課題を解決する技術のように語られたが、実際には適材適所がはっきりしている。中央管理者を信頼できる用途では、従来のデータベースの方が高速・安価・単純で優れることが多い。処理速度や規制対応も課題として残る。一方で「ブロックチェーンは電力を浪費する」という一括りの批判は現在では成り立たない。消費電力は合意方式で桁が変わり、Ethereum は 2022 年 9 月の The Merge で PoW から PoS へ移行し、ethereum.org は消費電力が約 99.95 % 減ったと説明している。電力を論点にするなら、方式まで踏み込んで比べる必要がある。「中央の管理者を置けない/置きたくない」という明確な理由がある場合にこそ価値を発揮する技術であり、流行に流されず適用先を見極める冷静さが求められる。

導入を検討するときの見極めは、次の 3 点がどれだけ当てはまるかで判断すると分かりやすい。

記録を共有する相手が互いを信頼していない (単一の管理者に台帳を任せられない)
「後から書き換えていない」ことを第三者に納得させる必要がある
特定の 1 組織が止まっても記録の参照と追記を続けられる必要がある

当てはまるのが 1 点以下なら、通常のデータベースに監査ログと電子署名を足す構成の方が速く安く済む。

サイト情報