最近のニュースを見ていると、ブロックチェーンという言葉を耳にしたことがあると思います。この考え方により、特定の用途に限ってデータの安全性を極めて高めることができます。ビットコインに関連して聞いたことがあるかもしれませんが、みんなが大好きな暗号通貨をはるかに超える用途があります。ここでは、その仕組みについて簡単に説明します。

すべては暗号化から始まる

関連記事：ビットコインとは、どのようなもので、どのような仕組みなのか？

ブロックチェーンを理解するためには、暗号を理解する必要があります。暗号の考え方はコンピュータよりもずっと古く、情報を理解するために特定の鍵が必要になるように情報を並べ替えることを意味します。キックス社のシリアルの箱に入っている簡単なデコーダーリングのおもちゃは、暗号の最も基本的な形です。鍵（暗号ともいう）を作り、文字を数字に置き換え、その鍵にメッセージを通し、その鍵を誰かに渡します。鍵のないメッセージを見つけた人は、「クラック」されない限り読むことができない。軍隊では、コンピュータが登場するずっと以前から、より高度な暗号が使われていた（例えば、第二次世界大戦中、エニグマ機によってメッセージの暗号化と解読が行われていた）。

しかし、現代の暗号化技術は完全にデジタル化されている。現在のコンピュータで使われている暗号化方式は非常に高度で安全なものであり、人間の単純な数学では解読することは不可能である。しかし、コンピュータの暗号化は完全ではない。賢い人が攻撃すればアルゴリズムは「破られる」可能性があるし、所有者以外の人が鍵を発見すればデータは脆弱なままである。しかし、iPhoneやアンドロイドに搭載されている標準的なAES 128ビット暗号のようなコンシューマーグレードの暗号化でさえ、ロックされたデータをFBIから遠ざけるには十分です。

ブロックチェーンは、データの協調的で安全な台帳である

暗号化は、通常、特定の人しかアクセスできないように文書をロックするために使用されます。しかし、例えば、**組織の会計情報は法律で公開しなければならず、しかも安全でなければならないなど、誰もが見る必要のある情報がある場合はどうでしょうか。ここで、より多くの人が情報を見たり、編集したりすることができ、安全ではないという問題があります。

ブロックチェーンは、こうした特殊な状況下でのセキュリティニーズに対応するために開発されたものです。ブロックチェーンでは、情報にアクセスし更新されるたびに変更内容が記録・検証され、暗号化によって封印され、二度と編集することができない。その後、チェンジセットが保存され、マスターレコードに追加されます。次に誰かが変更を加えると、再び開始され、情報が暗号化された新しい「ブロック」に保存され、前のブロックに追加されます（「ブロックチェーン」という名前の由来です）。この反復プロセスは、情報セットの最初のバージョンと最新のバージョンをリンクさせ、誰もがすべての変更点を見ることができますが、最新のバージョンにのみ貢献し、編集することができるようにします。

少し**比喩的な表現になりますが、あなたが10人のチームでレゴのおもちゃを組み立てていると想像してください。一度に追加できるのは1枚のみで、削除することはできません。各メンバーは、次の作品を正確に合意する必要があります。こうすることで、最初の部分のすべてのパーツをいつでも見ることができますが、変更できるのは最新の部分だけです。

より関連性の高いコンテンツとしては、googledocsやoffice365のスプレッドシートなどのコラボレーションドキュメントを想像してください。文書にアクセスできる誰もが編集でき、その都度、変更内容が新しいスプレッドシートとして保存・記録され、文書履歴にロックされます。そのため、変更点を段階的に遡ることができますが、最新バージョンに情報を追加するだけで、ロックされたスプレッドシートの過去のバージョンを変更することはできません。

ご存知のように、この安全で常に更新される「台帳」という考え方は、主に財務データに適用され、最も理にかなっている。ビットコインのような分散型デジタル通貨は、ブロックチェーンの最も一般的な用途です。実際、最初のブロックチェーンはビットコイン**のためのもので、そこからアイデアが広がりました。

技術的なこと：一歩ずつ、一個ずつ

暗号技術とピアツーピアネットワークの組み合わせで、コンピュータ上でどのように実現しているのでしょうか。

関連記事：BitTorrentの仕組みは？

BitTorrentのようなサービスは、ユーザーが複数の場所からデジタルファイルをアップロードおよびダウンロードする際に、単一の接続からよりも効率的に行うことができます。ファイル」はブロックチェーンの核となるデータであり、ダウンロード作業はそれを最新かつ安全に保つためのパスワードだと考えてください。

あるいは、上記のgoogledocsの例に戻ると、作業中の共同文書がサーバーに保存されていないと仮定します。その代わり、全員のコンピュータにあり、常にチェックし合い、更新し合うことで、誰も過去の記録を変更していないことを確認します。そのため、「分散型」となっています。

これは、ブロックチェーンの核となる考え方です。ブロックチェーンは、中央集権的なサーバーやストレージを持たずに同時かつ継続的にアクセス・保護できる暗号化されたデータであり、データの新しいバージョンごとに自身の変更記録をマージしていきます。

したがって、この関係には3つの要素があります。1つは、すべてのブロックチェーンの記録のコピーを保存するユーザーのピアツーピアのネットワークです。2つ目は、これらのユーザーを最新情報の「ブロック」に追加し、全記録の更新と追加を可能にするデータです。第三に、最新のブロックに同意するために使用されるユーザー生成パスワードのシーケンス、レコードを形成するデータのシーケンスにそれをロックします。

最後のポイントは、ブロックチェーンサンドの秘伝のタレです。デジタル暗号を利用することで、各ユーザーは自分のコンピュータの力を借りて、超複雑な数学的問題を解き、記録を安全に保つことができるのです。ハッシュ」と呼ばれるこの極めて複雑なソリューションは、会計帳簿のどの勘定科目で資金が増減し、その資金がどこへ行くのか、どこから来るのか、といった記録データの核心部分を解決するものである。データが高密度であればあるほど、暗号は複雑になり、それを解くための処理能力も高くなる。(ちなみに、ここでビットコインの「採掘」という発想が出てくる)。

要約すると、ブロックチェーンはデータの一部、すなわち、次のように考えることができます。

1. 常に更新されるブロックチェーンの利用者は、いつでもデータにアクセスし、最新のブロックに情報を追加することができます。
2. 配布。ブロックチェーンのデータのコピーは、各ユーザーによって保存、保護され、すべてのユーザーが新しい追加に同意する必要があります。
3. 確認済み。すべてのユーザーは、暗号検証によって新しいブロックと古いブロックのコピーの変更に同意する必要があります。
4. 暗号化方式とデータそのものの分散保存の両方が、古いデータの改ざんを防ぎ、新しいデータの保護方法を変えることができるのです。

信じられないかもしれませんが、物事はもっと複雑です...しかし、これが基本的な考え方です。

ブロックチェーンの活用：(デジタル)マネーを見せてくれ!

そこで、ビットコインのような暗号通貨に当てはめる例を考えてみましょう。例えば、あなたがビットコインを持っていて、それを新車に使いたいとします。(あるいは自転車、家、中小の島など、今週のビットコインの価値が何であれ) あなたはソフトウェアを使って分散型ビットコインブロックチェーンに接続し、車の売り手にビットコインを送金するリクエストを送信します。その後、お客様の取引内容がシステムに送信されます。

システム内の誰もがそれを見ることができますが、あなたと売り手の身元は一時的な署名に過ぎず、デジタル暗号の核となる巨大な数学的問題のごく一部に過ぎません。これらの値****をブロックチェーンの方程式に入れ、暗号ハッシュを生成するピアツーピアネットワークのメンバーによって問題そのものが「解決」されるのです。

取引が確認されると、お客様から販売者にビットコインが送金され、チェーンの最新のブロックに記録されます。ブロックが完成し、封印され、暗号で保護される。次の一連の取引が始まり、ブロックチェーンは長くなり、更新のたびにすべての取引の完全な記録が含まれるようになります。

さて、ブロックチェーンを「安全なもの」と考えるとき、その背景を理解することが重要です。個々の取引はもちろん、記録全体も、暗号化に使われた方法が「解読不可能」である限り、安全である。(FBIがコンピューティングリソースだけでは無理でも、こういうのはなかなか破れないということをお忘れなく)しかし、ブロックチェーンの最も弱いリンクは、まあ、ユーザーであるあなたです。

もし、あなたが他人にあなたの個人キーでブロックチェーンにアクセスすることを許可したり、単にあなたのコンピューターをハッキングして見つけたりすれば、彼らはあなたの情報を使ってブロックチェーンに追加することができ、それを止める術はありません。これが、大手マーケットプレイスへの攻撃でビットコインが「盗まれた」理由です。被害を受けたのはマーケットプレイスを運営する企業であり、ビットコインのブロックチェーンそのものではありません。また、盗まれたビットコインは、ブロックチェーンによって検証され、永久に記録されるプロセスを経て、匿名のユーザーに送金されるため、攻撃者を見つけることも、ビットコインを回収することもできないのです。

ブロックチェーンは他に何ができるのか？

ブロックチェーン技術はビットコインから始まりましたが、あまりに重要なアイデアだったため、長くは続かなかったのです。誰もがアクセスできる常に更新されるシステムで、分散型ネットワークを通じて認証され、非常に安全で、さまざまなアプリケーションに対応できます。JPモルガン・チェースやオーストラリア証券取引所などの金融機関が、金融データの保護と流通のためにブロックチェーンシステムを開発しています（ビットコインなどの暗号通貨ではなく、従来の通貨が対象）。ビル＆メリンダ・ゲイツ財団は、BooStandシステムを利用して、通常の銀行口座を持つことができない数十億の人々に無料の分散型銀行サービスを提供したいと考えています。

Hyperledgerのようなオープンソースツールは、ブロックチェーン技術をより多くの人が利用できるようにしようとしており、場合によっては、そうすることで他のデザインを保護するための巨大な処理能力を必要としません。共同作業システムは、ブロックチェーン技術によって検証され、文書化することができます。常に記録し、アクセスし、更新する必要があるものはほとんどすべて、同じ方法で使用することができます。

画像出典：Posteriori/Shutterstock、Lewis Tse Pui Lung/Shutterstock、Zack Copley