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ブロックチェーンとは何か。仕組みはどんなものなのか。技術的概要

ブロックチェーンとは何か。仕組みはどんなものなのか。技術的概要

 

ブロックチェーンの技術的概要の個人的説明です。
お盆相場って仮想通貨にもあるんでしょうか?kekekeです。

前回の記事

ブロックチェーンとは何か。仕組みはどんなものなのか。
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ブロックチェーンのWikipediaの技術的概要項目の説明

 

ブロックチェーンは、「ブロック」と呼ばれるデータの単位を一定時間ごとに生成し、鎖(チェーン)のように連結していくことによりデータを保管するデータベースである[2]。つまり、ここでいうブロックはノードである。主鎖(黒)の同一性は、起源ブロック(緑色)がもつハッシュ値を究極的な拠り所とする。主鎖は、起源ブロックから現在のブロックまでの最長の一連のブロックで構成されている。孤児ブロック(紫色)は、主鎖の外側に存在する。

あるブロックチェーンに参加する者のうち、プルーフ・オブ・ワーク(PoW)と呼ばれる、計算に時間のかかる値を最初に計算した者が、次のブロックを生成することができる[5](Proof-of-stake(PoS) など別の手法もある[5])。あるブロックの内容は直前のブロックのハッシュ値に依存するため、いったんチェーンに追加されたブロックを改竄することは(それ以降のブロックを全て破棄しない限り)できないとされている[6]。要約値とも呼ばれるハッシュ値は、データの同一性・関連性を認める際に目安となるが、その信頼性は衝突の頻度による。ブロックチェーンに応用した場合は、改竄でないデータを改竄として検出しないかどうか、応用自体の正否に立ち入った検証を必要とする。ブロックチェーンは孤児ブロックを検出すると、ハッシュ値に基づく「多数決」によって正統な主鎖を決定し、ブロック間の同期を確保する。

日本ブロックチェーン協会は、独自に技術としてのブロックチェーンを定義している。

ブロックチェーンは以下の諸点でビットコインよりも一般化された概念である。

  1. 管理者を置けるし、取引履歴も非公開の形で運用できる[7]
  2. 採掘者(マイナー)[8]や、暗号通貨ないしトークンは設計次第で必ずしも要しない。
  3. 企業などによって運用されている既存の決済ポイントサービスなどのシステムを、記録が非公開で運用されるブロックチェーンのシステムに代替することにより運用コストが削減され、決済手数料等が抑えられると期待されている[9][10][11][3][12]

下から上にブロックチェーンが形成される

ブロックチェーン wikipediaより引用

 

思ったより長いぞこれ…。今回も1個1個いきますかー。

ブロック

前回も触れましたが情報の入った箱を「ブロック」といいます。
この情報には取引情報、タイムスタンプ、前のブロックの場所といったものが入っています。
これら1個1個は書き換えが事実的に不可能で不変なものでそれをドンドン繋げていくと

ブロックチェーンとなります。

 

プルーフ・オブ・ワーク(PoW)システム

補足として仮想通貨の計算には決められたアルゴリズムが採用されています。
例としてあげるとすると

  • Bitcoin
    SHA256
  • MONACOIN
    Lyra2Rev2
  • Koto
    Yescript

それぞれ違ったアルゴリズムでこのブロックチェーンを書き込んで行く作業が
プルーフ・オブ・ワークです。

このブロックチェーンを前のブロックと繋げるための秘密鍵がみたいなものがあって
これを総当たりでブロックチェーン参加者(マイナー)
秘密鍵の正解を適当に打ち込んでいきます(マイニング)みんなが一斉に計算をし始めて最初に答え鍵を見つけ出した人が報酬=(マイニング報酬)をもらえることになっています。

これらは計算値(処理能力)が高い高性能なASIC(特定集積回路)GPU(グラフィックカード)CPUなどが使われます。
単純に性能が高ければ高いほど適当な値を打ち込むため有利です(ハッシュレート

仮想通貨の価値が高騰するほど計算能力を高くしてマイニング報酬を
個人レベルから企業までもが得たがるため秘密鍵を見つけるのが難しくなっていきます。(ディフィカリティー)

昨年度は個人レベルでもディフィカリティーが低かったため個人のPCでもマイニング報酬を得やすい環境でした。そのためGPU(グラフィックカード)が爆発して、グラフィックカード有名大手のNIVIDIAとAMD Radeonの商品は売り切れ続出となりました。
日本の企業もマイニングを事業として初めていてDMM.com、SBI、GMOと言った証券会社も経営してる大企業からベンチャー企業まで昨年から今現在までに進んでいます。

暗号化とハッシュ化(要約値)の違い

ハッシュというのは不可逆な暗号化された文章みたいなもので、
それを見ても周りの人は何も情報を得られません。元の文章もわからなくなります。

暗号化は条件がわかれば元の情報が引っ張れます。

説明の前に簡単な例として暗号化のサンプル

  • 「あかさたな」→暗号条件「母音を1つずらす」→「かきくけこ」
    「かきくけこ」という文字を見て事前に暗号条件を知っていれば「あいうえお」という文章を
    暗号したっていうことが分かりますね。まぁこのレベルだとこのサンプルが例えば意味のある文章だったとしたら法則性からすぐばれそうです。

暗号化はどんなときに使われているのか

  • SSHログイン時に利用される鍵認証やSSL認証、公開鍵暗号、共通鍵暗号やAES(共通鍵暗号の進化版)でzipやrarとかにパスワードを付けて暗号化するとかです

 

ハッシュ化

この点に関しては真面目に説明するとシャレにならない長さになってて私も書いててよく分からなくなってきたので要点だけ書いていきます。

ハッシュ化すると元に戻せない

ハッシュ化した値を確認する方法としては以下の要領でやっていきます。

  1. 「あいうえお」をハッシュ化したら「abcdefg」となった。
  2. 「abcdefg」の元の値が何であったか確認するためにはハッシュ化前の文字を想定しそれもまたハッシュ化する
  3. ハッシュ化後の値が「abcdefg」であれば想定した元の文字で正しいと判断されるQED
    もし、ハッシュかごの値が「abcdefg」でなければ2に戻り繰り返す

 

うーん。拙い。通じてくれるだろうかこの文章力の低さ。
利用機会としては結構あってどこかのサイトにログインしたときとかにユーザ名とパスワード打ち込みますよね。

こっちからは平文「あいうえお」を送って通信の際にハッシュ化し、サイトに送る
サイト側では「あいうえお」ではなく「abcdefg」を受け取ります。同じハッシュ化方式で
登録済みのパスワードもハッシュ化してもっているのでその値と「abcdefg」が一致すればログイン成功といった形です。

ユーザはハッシュ化前のパスワードを知っているが、ログイン対象のサイト側はハッシュ化後のパスワードを保存しているためサイトがハッキングされて情報漏えいしてもユーザのパスワード自体は漏れないという仕組みなどといえば伝わりやすいでしょうか・・・。

これがハッシュ値による、同一性と関連性を認める際の目安となるんです。

 

改ざんでないデータを改ざんとして検出しないかどうか

まぁこれもWikiの画像から見る通りブロックチェーンは一本ではなく枝みたいなのが画像にありますね。

黒いのが正当な主鎖、紫色のが採用されなかったブロックです。
この主鎖ブロックになるか枝の紫のブロックになるかはハッシュ値に基づく「多数決」で決まります。マイナーさんがこれが正しいとハッシュ化した値から見て決めます。

一人のマイナーが「あいうえお」が正しい!と叫んでも他のマイナーが試しにハッシュ化したら違う値だったとなれば却下されるという仕組みだと思ってもらえればよいかと思います。

 

日本ブロックチェーン協会のブロックチェーンの独自見解

ブロックチェーンって色々と進化したりしていまして、各仮想通貨により異なる点が出てきます。
そのため、日本ブロックチェーン協会が定義を定めたといったところでしょうか。

個人的にはこの定義自体がすでにガラケー時代に作ったもので今はスマフォなんですけどくらいのスピード感です。一度定めたらこういうのは簡単に変えられないってのはあるんでしょうけどね。

抽象的な書かれ方にあえてしてあるのでこんなもんかーくらいでいいです。1年後とかには変わってるかもしれません。

 

まとめ

書いてみて自分自身が一番勉強になったんじゃないかと思っています。
正直、暗号化とハッシュ化の違いを言語化するというのにここまで手こずると思いませんでした。

Wiki書いた人すごいと思います。

今回の目標としてはブロックチェーン技術のコアな部分はもう日常で割と浸透していて
運用され、利用されている。という点をふんわり分かってもらえれば嬉しいです。

 

おしまい。

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