「ブロックチェーンとは何？」
「ブロックチェーンの安全性が高いのはなぜ？」
ブロックチェーンは、ビットコインのシステムを支える技術の1つです。
ビットコインについて調べていると、「ブロックチェーンが利用されているためハッキングのリスクが低い」という記述をよく目にします。
しかし、ブロックチェーンが使われているとなぜ安全なのか、疑問に感じる方もいるでしょう。
本記事では、ビットコインのブロックチェーンが取引データを処理する仕組みについて解説します。
ビットコインは、ハッキングや取引データが改ざんされる可能性が低く、安心して取引できることがわかるようになります。
ビットコインのホワイトペーパー（説明書）の内容を、仮想通貨の知識がない方でもわかるように解説するので、ぜひ参考にしてください。
ブロックチェーンとは分散型の取引台帳
ブロックチェーンとは一言で言うと、取引データをブロックと呼ばれる単位で保存し、各ブロックをチェーンのようにつないで保管する技術のことです。
ブロックチェーンを動かしているのは中央集権的な組織ではなく、全世界に存在する有志であるため、分散型の取引台帳とも呼ばれます。
ここでは、ビットコインのブロックチェーンの特徴を紹介します。
ブロックチェーンは分散的に管理されているデータベース
ビットコインは、ブロックチェーンによって完成した分散型の決済システムです。
ブロックチェーンが取引データを処理する流れは、次のとおりです。
- 約10分ごとにブロックが生成される
- 正当な取引データがブロックに格納される
- これまでのブロックに繋がる
取引データはブロックの中に取り入れられ、これまでのブロックに繋がることで正常なデータとして処理されます。
取引データの正当性を確認したり、これまでのブロックに繋げているのは全世界に存在するマイナーと呼ばれる人や団体です。
ブロックチェーンは、各マイナーによって運用されているため、分散型の取引台帳と呼ばれます。
ブロックチェーンを利用するメリット・デメリット
ブロックチェーンが使われているビットコインと、中央集権的な決済システムを比べると次の特徴があります。
| メリット | デメリット |
|---|---|
| システムがダウンしにくい 改ざんされにくい | エネルギー消費が大きい 決済までに時間がかかる |
dポイントのような従来の決済システムは、中央集権的に管理しているサーバーなどに問題があると利用できなくなります。
ビットコインは、各マイナーがデータを保管しているため、全マイナーがシステムダウンしない限り使えるのは大きなメリットです。
一方で、各マイナーが装置を動かし続けているため、中央集権的に管理するよりもエネルギー消費が激しいです。
また、ブロックは約10分ごとにしか生成されないため、どれだけ早くても取引が成立するまでに10分はかかってしまう点もデメリットと言えます。
【図解】ブロックチェーンがデータを処理する仕組み
ビットコインのホワイトペーパーによれば、ブロックチェーンがデータを処理する仕組みは次のとおりです。
ネットワークの作動手順は以下の通りである。
1) 新しいトランザクションは全ノードに送信される。
2) 各ノードが新しいトランザクションをあるブロックに取り入れる。
3) 各ノードがそのブロックに対する Proof-of-Work を算出する。
4) Proof-of-Work を見つけ次第、ノードはそのブロックを全ノードにブロードキャストする。5) 各ノードは、そのブロック内の全トランザクションが有効かつ未使用の場合のみ、承認を行う。
bitcoin_jp.pdf
6) 各ノードは、承認したブロックのハッシュを直前のハッシュとして使用し、次のブロックの作成を開始することで、ブロックの承認を表明する。
以下では、上記の内容を3ステップに分けて初心者でも理解できるように解説します。
①ブロックの中に取引データを格納する
ビットコインでは約10分ごとにブロックが生成され、マイナーによって正当性が確認された取引データがブロックに格納されます。
例えば、1BTCしか持っていないAさんが以下の取引データを送信した場合、2つ目のトランザクションはブロックに格納されません。
- AさんはBさんに1BTCを送金
- AさんはCさんに1BTCを送金
マイナーは、自身が作った不正な取引データを正しいものとしてブロックに格納できてしまいますが、基本的にうまくいくことはないです。
なお、以下のサイトによれば、2024年1月21日時点では1つのブロックにつき3000程度のトランザクションが格納されているようです。
Bitcoin – BTC Price, Live Chart, and News | Blockchain.com
②ブロックごとに異なる文字列を計算する
ブロックに取引データがたまると、各マイナーはブロック内のすべてのデータに依存したある文字列をマイニング装置によって計算します。
文字列を最初に見つけたマイナーはブロックにその文字列を記載し、他のマイナーに送信します。
なお、文字列を最初に見つけたマイナーには、報酬として新規発行されるビットコインが与えられます。
マイニング装置を動かすためには膨大な電気代が発生するため、マイナーはビットコインを売ることで生計を立てているのです。
文字列を計算するのは非常に重要な意味がありますが、詳しくは次章で紹介します。
③新たなブロックに1つ前の文字列のデータを追加する
各マイナーは、受け取ったブロックの文字列が正しいことを確認します。
正当性が確認できれば、受け取ったブロックをこれまでのブロックの最後尾につなぎ、新たなブロックを生成します。
新しいブロックには、1つ前のブロックの文字列が記載されますが、この仕組みが改ざんを防ぐうえで重要な役割を果たします。
新しいブロックが生成された後は、再び取引データの正当性を確認しブロックに格納する手順に戻ります。
なお、新しいブロックの生成に約10分かかる理由は、①～③までの作業に必要な時間がちょうど10分になるように設計されているためです。
特に、ブロックごとの文字列を見つける難易度を難しくすることで、性能の良いマイニング装置が出ても10分ぐらいかかるようになっています。
ブロックチェーンはセキュリティが高い
ビットコインのブロックチェーンでは、次の不正を行うことは難しいです。
- 不正なトランザクションを成立させる
- 過去のデータの改ざん
実際、ビットコインはこれまでに1度もハッキング被害が報告されていません。
以下では、ビットコインで不正を行えない理由について解説します。
不正なトランザクションが承認されない理由
ビットコインのブロックチェーンでは、不正な取引データが承認されない可能性が極めて高いです。
なぜなら、不正なトランザクションを承認させるためには、自身がマイナーとして正しい「ブロックの鎖」よりも長いチェーンを組む必要があり、現実的ではないためです。
不正なトランザクションは他のマイナーには否認され、ブロックには格納されません。
また、ビットコインのブロックチェーンでは、最長の「ブロックの鎖」が正しいものとして認識されます。
そのため、自身が不正な取引データをブロックに取り入れ、誰よりも早く文字列を計算し、正しい「ブロックの鎖」のブロック数を追い抜く必要があるわけです。
全マイナーの50％を超える計算力があれば、正しい「ブロックの鎖」よりも長くブロックを繋げられますが、ビットコインは人気が高いため不可能でしょう。
また、こちらで詳しく解説していますが、現時点では不正をしない方が利益を出せるため、そもそも不正な取引データを承認させる意味はないのです。
なお、「ビットコインは不正できないのに危ないと言われるのはなぜ？」という方は、以下の記事がおすすめです。
ビットコイン投資は危ないって本当？5つのリスクと対処法を解説！
過去のデータを改ざんできない理由
ブロックチェーンの仕組みでは、過去のデータを改ざんできません。
過去のデータが改ざんできない理由は、ブロックごとにある文字列が計算され、その文字列が次のブロックに記述されるためです。
あるデータを改ざんした場合、そのデータが含まれるブロックの文字列が変わります。
ブロックには前のブロックの文字列が記述されているため、文字列の整合性がとれなくなり、ブロックチェーンに不正があったことが簡単にわかるわけです。
改ざんしたデータが含まれるブロック以降のすべてのブロックの文字列を計算しなおせば整合性が取れると、考える方がいるかもしれません。
確かに整合性は取れますが、その「ブロックの鎖」が正しいものとして承認されることはありません。
なぜなら、もっとも長い「ブロックの鎖」が正しいものと判断されるためです。
全マイナーの50％を超える計算力を持っていれば、理論上いつかは正しい「ブロックの鎖」のブロック数を追い抜けますが現実的ではありません。
以上から、ビットコインは過去のデータを改ざんできないわけです。
なお、「ビットコインの安全性はわかったけど本当に稼げるの？」という方は、以下の記事をあわせてご覧ください。
ビットコインはなぜハッキングされる？
ビットコインがハッキングされるのは、仮想通貨取引所のセキュリティに問題があります。
前述したように、ビットコインのブロックチェーンが要因のハッキング事件は1度も報告されていません。
国内の取引所でも2019年以前に3件のハッキング事件が発生しましたが、すべて取引所のセキュリティに脆弱性があったのが原因です。
行政処分が下され取引所の管理体制が見直された結果、2020年以降に関してはハッキング被害が報告されていません。
金融庁の認可を受けた取引所は、仮想通貨をオフラインで管理する必要があるため、ハッキング被害が出ることはないでしょう。
なお、国内には20社以上の取引所が存在しますが、ビットコインの取引はコインチェックが1番おすすめです。
コインチェックは、手数料無料でビットコインを取引できる数少ない取引所です。
180万人以上が使っているコインチェックの評判や口座開設方法について知りたい方は、以下の記事をご覧ください。
【超初心者向け】コインチェックの口座開設方法を画面付きで解説！
【改ざん事例】ブロックチェーンの安全性は絶対ではない
最後に、ブロックチェーンの安全性は絶対ではないことを紹介します。
ビットコインでは今のところ問題になったことはないですが、「51％攻撃」と呼ばれる脆弱性が存在します。
51％攻撃は、不正な取引データを正しいものとして処理するハッキングです。
以下では、51％攻撃の詳細と実際の事例について紹介します。
51％攻撃の原因はブロックチェーンの仕組みにある
51％攻撃は、ネットワークの過半数を上回る計算能力を持ったマイナーが、不正な取引を成立させるハッキングです。
ブロックチェーンの仕組みで解説したように、マイナーはブロックごとに異なる文字列を求める必要があり、1番最初に見つけた人のブロックが承認されます。
ネットワークの51％を占める計算能力を持っていれば、ブロックごとの文字列を見つけ続けられるため、不正な取引を承認できるわけです。
実際、2020年にはイーサリアムクラシックが51％攻撃を受け、約6億円の被害が出ました。
「51％攻撃はどのように起こったのか」 仮想通貨取引所OKExが調査報告書を公開
51％攻撃はビットコインでも起こる？
ビットコインではこれまで51％攻撃が発生したことがありませんが、今後も51％攻撃が発生する可能性は極めて低いです。
ビットコインで51％攻撃が起こらないと考えられる理由は、次のとおりです。
- ネットワークの過半数を上回る計算能力を持つのは難しい
- 51％攻撃しない方が儲かる
以下のサイトによれば、51％攻撃にかかるコストは1時間当たり2億3000万円程度もかかるため、そもそも金銭的なハードルが非常に高いです。
Cost of a 51% Attack for Different Cryptocurrencies | Crypto51
また、ネットワークの過半数を上回る計算能力を持っているのであれば、不正をしなくても1日で56億円程度の利益を出せます。
| 10分あたりの報酬 | 1日当たりの報酬（A） | 日本円換算 |
|---|---|---|
| 6.25BTC | 6.25×6×24BTC | A×620万円＝約56億円 |
ビットコインの値段が高い限り1日で圧倒的に稼げるため、51％攻撃をあえて行う必要はないわけです。
なお、「ビットコインは今後も安全性が高いことはわかったけど、どのぐらいの人が持ってるの？」という方は以下の記事がおすすめです。
ビットコインを持ってる人の割合は？日本人の保有率を徹底分析！
まとめ：ビットコインは安全に取引できる可能性が高い！
ここまで、ブロックチェーンの仕組みとその安全性について解説しました。
ビットコインのブロックチェーンは、不正を行うことが極めて難しいだけでなく、不正を行わない方が利益が出るようにうまく設計されています。
また、金融庁の認可を受けた取引所は、国によって定められたセキュリティ基準を満たす必要があるため、安全性が担保されています。
以上から、ビットコインの取引は安全に行える可能性が高いです。
なお、「ビットコイン投資の安全性はわかったけど、どの程度稼げるのかイメージを持ちたい」という方は、以下の記事を続けてご覧ください。