- ブロックチェーンとは？基本概念と仕組み
- ブロックチェーンのメリットとデメリット
- ブロックチェーンの種類
- ブロックチェーンの利用分野と活用事例
- ブロックチェーン技術の学習方法
- ブロックチェーンに関連する押さえておくべき基本用語
- ブロックチェーンに関連するエンジニアの転職のポイント
- ブロックチェーンに関するよくある質問
- まとめ
ブロックチェーンとは？基本概念と仕組み
ブロックチェーンとは、データをブロックと呼ばれる単位で管理し、鎖のように一連のブロックを連結して保管する技術のことです。ブロックで管理している情報は、トランザクションと呼ばれる取引データと、ヘッダと呼ばれるブロック自体の情報です。暗号技術を用いて、過去の取引履歴を記録・維持しており、データ改ざんが非常に難しくセキュリティが高いため、注目されています。
以下では、ブロックチェーン技術の歴史やできること、将来性などについて解説します。
ブロックチェーン誕生の背景
ブロックチェーンは2008年にサトシ・ナカモト氏がコンセプトを発表し、翌年2009年に実用化されました。ブロックチェーンはもともと、仮想通貨であるビットコインのコア技術として誕生しました。
そして2013年には、現在主流になっているイーサリアムが誕生します。イーサリアムはブロックチェーンをもとに、幅広いアプリの開発・実行ができるようになったプラットフォームのことです。ブロックチェーンは暗号資産のためだけに作られた技術でしたが、さまざまな分野で活用できるよう機能を追加されたのがイーサリアムです。
ブロックチェーンでできること
ブロックチェーンでできることは、取引の公正な記録を残し、不正な書き換えなどをできなくすることです。ブロックチェーンはデータが中央集権的に集められるわけではなく、分散管理されます。そのため、第三者が改ざんを目論んだとしてもどこにアクセスしてデータを盗んだり書き換えたりすれば良いのか分かりません。改ざんをするにしてもすべてのデータを書き換えなければならないため、非常に困難です。ブロックチェーンがより浸透していけば、あらゆるデータのセキュリティを確保できるでしょう。
ブロックチェーンの市場状況と将来性
2016年に経済産業省が公表した調査「我が国経済社会の情報化・サービス化に係る基盤整備」によると、ブロックチェーン技術が市場に影響を与える規模は67兆円と予想されています。その後明確なデータはないものの、仮想通貨をはじめブロックチェーンが市場に大きな影響を与えたことは間違いないでしょう。
また、総務省が発表している「令和5年度版 情報通信白書」によると、ブロックチェーン技術を基盤としたWeb3が注目されています。Web3とは、ブロックチェーン技術を応用した、特定のプラットフォームに依存しない分散型のネットワーク環境のことです。日本だけでなく諸外国でもWeb3推進政策の検討は進められており、ブロックチェーンは国内外で非常に需要の高い分野ということが分かります。
関連記事：ブロックチェーンの将来性は？活用例や市場規模も紹介
ブロックチェーンとデータベースの違い
ブロックチェーンとデータベースは、データの管理方法が異なります。データベースは複数のサーバーにデータを分散して保存している場合がありますが、管理自体は中央集権的です。一方でブロックチェーンは各ノードで分散管理します。
また、データベース管理者はどのサーバーにどのデータが保存されているのかなどを把握でき、その気になればデータを盗んだり改ざんしたりすることができます。一方で、ブロックチェーンはサービスを提供している人であっても記録されたデータに手を加えることはできません。
ブロックチェーンのメリットとデメリット
ブロックチェーン技術にはセキュリティ面などのメリットがある一方、デメリットもあります。ブロックチェーンはメリットに着目されることが多いですが、デメリットについても把握しておくことで中立の視点でブロックチェーンについて理解できるでしょう。
以下ではブロックチェーンのメリットとデメリットを紹介します。
ブロックチェーンのメリット
ブロックチェーン技術のメリットは主に、データの信頼性とセキュリティ強化です。具体的には、「データ改ざんが困難であり、透明性が高いこと」「管理が分散型で信頼性が高いこと」「システムダウンがしづらいこと」などが挙げられます。
以下ではこれらのメリットについて詳しく解説します。
透明性とデータ改ざんが困難であること
ブロックチェーンは、透明かつ不可逆的な取引履歴を持つため、データが改ざんされにくい点が特徴です。セキュリティが強固であることは、この情報化社会において非常に大きなメリットといえるでしょう。
分散性と信頼性
ブロックチェーンは分散型台帳技術の1つであり、複数のコンピュータがネットワークを通じて情報を共有・管理します。この仕組みにより、システム全体の信頼性が向上し、単一障害点のリスク軽減が可能です。また、複数のコンピュータがネットワークを通じて相互に検証することで信頼が生まれます。
耐障害性
ブロックチェーンのメリットの1つとして、システムダウンしにくい耐障害性を持つことが挙げられます。ブロックチェーンは情報を分散して管理するため、複数の参加者で運用します。ネットワーク内のすべての参加者が同じデータを保有しているため、一部システムがダウンしてもシステム全体としては稼働し続けることが可能です。
ブロックチェーンのデメリット
ブロックチェーンはデータの信頼性がある一方、処理速度など、デメリットもいくつかあります。どんなに便利なツールであってもセキュリティを強化するためには利便性が下がるのが一般的ですが、ブロックチェーンも例外ではありません。以下では、ブロックチェーンのデメリットを紹介します。
処理速度
ブロックチェーンは、データを分散して保存しており、複数のネットワーク参加者が合意形成を行うため、データの処理速度が遅くなる傾向があります。また、大量のトランザクションを高速に処理することは困難です。
データの永続性やプライバシーの課題
ブロックチェーンに誤って不正なデータが登録された場合、修正が難しいため、慎重な設計と運用が求められます。また、すべてのトランザクションが公開されるため、プライバシーが損なわれることがあり、個人の取引履歴やアイデンティティの保護に関する問題があります。
法律・規制上の課題
ブロックチェーン技術は2009年に誕生した比較的新しい技術です。そのため、ブロックチェーンに関する法的な枠組みや規制の整備が進んでいないのが現状です。法的な不確実性や規制の変化に対するリスクがある点には注意する必要があります。
取引データが膨大で将来的に対応しきれなくなる恐れがある
現状は、ブロックチェーン技術の活用は限定的です。しかしあらゆる取引データをブロックチェーン技術によって保持するようになると、量が膨大になり、サーバーやネットワークをひっ迫する可能性があるでしょう。つまりあらゆるデータをブロックチェーンで保持することは、現状のネットワーク環境では難しく、改良されないと将来的に対応しきれなくなる恐れがあるということです。
ブロックチェーンの種類
ブロックチェーンを実現する技術には種類があります。具体的には、「パブリック・ブロックチェーン」「プライベート・ブロックチェーン」「コンソーシアム・ブロックチェーン」「ハイブリッド・ブロックチェーン」の4つです。
種類の区分は、管理者の有無や参加者の範囲、活用される分野などによって異なります。それぞれの特徴について解説します。
パブリック・ブロックチェーン
パブリック・ブロックチェーンは、一般の人々や組織、企業など誰もがトランザクションを参照でき、新しいブロックを追加できるブロックチェーンです。誰でもいつでも参加・脱退できるため、参加人数を正しく把握することはサービス提供者であっても難しいでしょう。パブリック・ブロックチェーンを活用している代表例として、ビットコインが挙げられます。
プライベート・ブロックチェーン
プライベート・ブロックチェーンは、特定の組織やグループが管理・運営し、参加者を制限して利用するブロックチェーンです。権限が厳密に管理されるため、透明性は低くなるものの、拡張性やプライバシーの向上が見込めます。
コンソーシアム・ブロックチェーン
コンソーシアム・ブロックチェーンは、複数の組織や企業が共同で管理するブロックチェーンです。パブリック型とプライベート型の中間のような性質を持ち、アクセス制御と透明性のバランスを取れます。このような特徴から、コンソーシアム・ブロックチェーンは同じ業種の複数の企業が、ブロックチェーンを活用する際に用いられています。
ハイブリッド・ブロックチェーン
ハイブリッド・ブロックチェーンは、パブリック・ブロックチェーンとプライベート・ブロックチェーンの両方の要素を持つブロックチェーンです。公開される部分と、アクセス制限された部分を組み合わせられます。
ブロックチェーンの種類ごとのメリット・デメリット
上記で紹介した4種類のブロックチェーンのメリットとデメリットを下記にまとめました。それぞれ特徴が異なるため、目的に応じて適切な種類のブロックチェーンを選定しましょう。
| ブロックチェーンの種類 | メリット | デメリット |
|---|---|---|
| パブリック型 | 分散化、透明性、セキュリティが高い | スケーラビリティ、 プライバシーの課題がある |
| プライベート型 | プライバシーが保護され、 スケーラビリティの改善が見込める |
分散性が制限される |
| コンソーシアム型 | パブリック方式より制御が効き、 プライバシーを保つことができる |
分散性が制限される |
| ハイブリッド型 | パブリックとプライベート方式の 良いところを柔軟に取り入れることが可能 |
管理が複雑で運用コストが増える |
ブロックチェーンの利用分野と活用事例
実際にブロックチェーンが使われている事例を把握することで、技術的なイメージがしやすくなるでしょう。ブロックチェーンはセキュリティを強固にできるというメリットから、特に個人情報の取り扱いが多い分野で活躍しています。
ここでは、ブロックチェーンが利用されている分野と活用事例について、金融分野、サプライチェーン、ヘルスケアを取り上げて解説します。
金融分野
ブロックチェーン技術は金融分野から非常に注目されており、活用が広まっています。具体的には以下のような場面で活用されています。
・決済と送金
ブロックチェーンを利用した仮想通貨による決済システムを構築することで、国境を越えたリアルタイムでの送金を低コストで行う仕組みの実現が可能です。
・スマートコントラクトを用いた自動取引
契約や取引の自動化を実現して取引の透明性を高め、取引コストを削減できます。
・資産管理
資産のトークン化と、それに関連する契約の透明かつ安全な管理を可能とします。不動産や株式などの資産の管理・取引を効率的に行えます。
・クレジット履歴
クレジット支払い履歴の透明性を向上させ、信用情報の管理をより公正かつ正確に行う手段として活用されています。
サプライチェーン
ブロックチェーンをサプライチェーンに活用することで、取引の信頼性向上、製品の正確な追跡、効率的な自動取引が実現し、サプライヤーとの強固な関係を築けます。サプライチェーンがブロックチェーンを活用している例として、以下が挙げられます。
・製品の出荷や取引履歴の管理
取引やトランザクションを透明かつリアルタイムに確認できるため、信頼性が高まり、製品の出荷や取引の履歴が改ざんされにくくなります。
・各工程の追跡のしやすさの向上
製品の生産から流通、販売までの全過程を記録でき、製品の原産地やルート、品質などを正確に追跡できます。
・契約と支払いの自動化
スマートコントラクトを活用して、契約や支払いを自動化できます。契約条件が満たされると自動的に支払いが行われるなど、効率的で正確なプロセスが可能となります。
・サプライヤーマネジメントの改善
商品を供給するサプライヤーとの契約や取引履歴を安全に管理できるため、サプライヤーとの信頼関係を深められます。
ヘルスケア
ヘルスケア分野においてブロックチェーンは、患者の安全と医療の品質向上に寄与します。活用例としては以下の通りです。
・電子カルテの安全管理
患者の医療履歴や検査結果などのデータをブロックに格納し、分散型台帳に保存することで、患者自身や関連者がデータにアクセスする際のセキュリティを高め、データの改ざんを防げます。また、診療プロセスや処方箋の流れが透明化され、誤った情報や処方箋の不正使用防止につながります。
・医薬品の追跡のしやすさの向上
医薬品の生産から流通、販売までのプロセスを管理しやすくなります。これにより、偽薬の流通を防ぎ、患者の安全を確保できます。
・臨床試験の透明化とデータ共有
臨床試験のデータを透明化し、異なる研究機関や製薬企業間でデータの共有を容易にすることで、新薬の開発や治療法の改善に寄与します。
ブロックチェーン技術の学習方法
ブロックチェーン技術を学ぶためには、関連書籍を活用したり、関連資格を取得したりする方法が効果的です。ここでは、ブロックチェーンの学習におすすめの書籍と関連資格を紹介します。
もちろんインターネット上の情報でもブロックチェーンについては学べますが、書籍や資格は情報が体系化されているので学びやすいです。
関連記事：ブロックチェーンの勉強方法について！おすすめの本やサイト、基本用語も紹介
関連書籍を用いる
基本から応用まで幅広く知識を得るには書籍の活用が有効です。書籍は体系的、網羅的に情報が整理されており、いつでも読み返せるというメリットがあります。書籍を読んでおけば、その後インターネットやニュースで情報を見た際にも理解しやすいでしょう。ただし、古い情報が記載されている可能性がある点や自分のレベルに合った書籍を選ぶ必要がある点には注意が必要です。
ブロックチェーンの仕組みを理解できる書籍
ブロックチェーンの仕組みを理解するのにおすすめの書籍を3冊紹介します。
『図解即戦力 ブロックチェーンのしくみと開発がこれ1冊でしっかりわかる教科書』（技術評論社、コンセンサス・ベイス株式会社）
ブロックチェーンの基礎知識、仕組み、周辺技術、技術課題、最新動向などのトピックが網羅されている図解入門書です。ブロックチェーンをこれから学びたい方におすすめです。
『ブロックチェーン 仕組みと理論 増補改訂版』（リックテレコム、赤羽喜治・愛敬真生）
主にITエンジニア向けに書かれた書籍であり、基礎編、理論編、実践編の3部構成となっています。基礎編では、ブロックチェーン技術の概要、応用例、業界動向が解説されています。
『Pythonで動かして学ぶ！あたらしいブロックチェーンの教科書』（翔泳社、株式会社FLOC）
手を動かしながらブロックチェーンを学習できる書籍で、ブロックチェーン技術の基礎知識を解説しています。サンプルを用いて、ブロックチェーンプログラムの作成方法を解説しています。Pythonでプログラミングを行いながら、ブロックチェーン技術を学習できます。
関連資格を取得する
ブロックチェーン技術の関連資格として代表的なのが暗号通貨技能検定です。初級と上級の2種が提供されており、講座受講後、初級は検定試験、上級は小論文と口頭試問に合格することで認定されます。講座では暗号通貨の概念や仮想通貨の普及状況、ブロックチェーン技術の概要、利用方法などについて体系的に習得できます。
関連記事：ブロックチェーンに関する資格を解説！取得するメリットとは
ブロックチェーンに関連する押さえておくべき基本用語
ブロックチェーンについて理解するためには、押さえておくべき技術や用語が複数存在します。具体的には、P2Pネットワークや電子署名、コンセンサスアルゴリズムやハッシュなどです。
ここでは、ブロックチェーンに関する基本用語と、技術的な仕組みについて解説します。どれもブロックチェーンを理解する上では基礎的な技術ですが、専門用語であるため、一つずつ理解していきましょう。
P2Pネットワーク
P2PネットワークのP2Pとは、Peer to Peerの略で複数のコンピューターが一対一で通信する方式のことです。P2Pでつながったコンピューターが複数集まったネットワークがP2Pネットワークです。P2Pネットワークは個別につながったコンピューターが複数存在する状態なので、一部のコンピューターがダウンしてもネットワークは稼働します。この分散管理の仕組みはブロックチェーンによって作られています。
電子署名
電子署名はブロックチェーンの核となる技術の1つで、紙文書でいうところの印鑑やサインのようなものです。電子署名では公開鍵暗号という技術が使われており、公開鍵と秘密鍵がペアになっていて、これらを組み合わせてデータの改ざんを防ぎます。また、公開鍵はその名の通り公開されていますが、秘密鍵は署名者しか持っていないため、データに署名した本人であることが証明できます。
コンセンサスアルゴリズム
コンセンサスアルゴリズムは、合意形成のための計算方法です。たとえば、パブリックブロックチェーンでは、管理者が存在せず、不特定多数の人がデータを保持することができます。その際に、取引が公正であるかを参加者同士が検証し合う仕組みのことをコンセンサスアルゴリズムといいます。ビットコインで使用されているマイニングの仕組みもコンセンサスアルゴリズムの一種です。
ブロック
ブロックとは、データを格納する基本的な単位のことです。複数のトランザクションが一つのブロックにまとめられ、ブロックは鎖状に連結されます。
チェーン
チェーンとは、ブロックが時系列で連結されたものです。新しいブロックが作成されると、前のブロックに対するハッシュを持つことで連結されます。
ハッシュ
ハッシュとは、データを一定長の文字列に変換するアルゴリズムを指します。同じデータからは必ず同じハッシュが生成されますが、少しでも異なるデータからはまったく異なるハッシュが生成されます。ブロックは、前のブロックのハッシュを持つため、そのハッシュの値を用いて前のブロックを参照できます。
マイニング
マイニングとは、新しいブロックを作成する処理のことです。マイニングは、新しいトランザクションをブロックにまとめ、ブロックチェーンに追加する重要な処理であり、分散型ネットワークのセキュリティと透明性を保つ上で重要な役割を果たしています。
分散台帳技術
分散台帳技術とは、データベースや台帳を複数の場所や参加者で共有・同期する技術です。ブロックチェーンは分散台帳技術の1つです。
トランザクション
トランザクションとは、ユーザーやシステムが行う操作の単位です。送金、データの登録、契約の実行などが含まれます。
ノード
ノードとは、ブロックチェーンのネットワークに接続されたコンピュータやデバイスのことです。ノードはブロックを検証し、新しいブロックを作成する役割を担います。
スマートコントラクト
スマートコントラクトとは、コードで表現された契約や取引のルールです。自動的に実行され、契約の条件が満たされたときに発動します。
ブロックチェーンに関連するエンジニアの転職のポイント
ブロックチェーンに関連するエンジニアへの転職方法を、ブロックチェーン技術を用いた業務経験別で解説します。いずれの場合も、ブロックチェーン技術がどのように各業界へ影響を与えているか、今後どのような成長が期待されるかなど、市場動向を理解しておくことで、転職活動をスムーズに進められるでしょう。
ブロックチェーン技術を用いた業務経験がある場合
ブロックチェーンは比較的新しい技術であるため、ブロックチェーン技術に関する深い知識や経験を持つ人材は転職市場において重宝されるでしょう。特にSolidityやHyperledger Fabricなど、特定のブロックチェーン技術の専門知識を持っている、またはそれに関する経験を積んでいることは非常に有効です。
ブロックチェーン技術を用いた業務経験がある場合は、具体的な開発や導入経験、プロジェクトに成功・失敗した経験などについてアピールしましょう。また、ブロックチェーンの最新トレンドや技術、課題を理解していることもアピールポイントとなります。
業務経験はないがブロックチェーン技術に関するスキルがある場合
ブロックチェーン技術に関連する業務経験がなくても、関連スキルを持っている場合は、その内容をアピールしましょう。たとえば、暗号技術や分散処理の知識、決済システムや金融業界特有の業界知識があると有利に働く可能性があります。周辺技術や業界知識を持っていれば、ブロックチェーン技術に関連する業務知識の理解がしやすいため、業務未経験であっても独学で身につけておくと良いでしょう。
ブロックチェーンに関するよくある質問
ブロックチェーンは、国内外問わず注目されている技術の一つといえるでしょう。ブロックチェーンは周知されつつある技術ですが、詳しい概要やメリット・デメリットなどまだまだ知らない方も多いです。
ここでは、ブロックチェーンに関するよくある質問と回答を紹介します。簡潔にまとめているため、ぜひ参考にしてみてください。
Q1. ブロックチェーンとは簡単にいうと何ですか？
ブロックチェーンとは簡単にいうとネットワーク上で個々の端末を個別につなぎ、データを分散管理する技術です。データの取引記録を暗号化して分散することで、データを盗んだり改ざんしたりできないようにすることを可能にします。
Q2. ブロックチェーンのメリットは何ですか？
ブロックチェーンはデータを中央集権ではなく分散管理するので、不正や改ざんできない点が大きなメリットです。第三者はもちろん、たとえばブロックチェーンサービスを提供している人であってもデータの不正利用や改ざんは困難です。
Q3. ブロックチェーンを使うデメリットは何ですか？
ブロックチェーンのデメリットは、一度記録された情報を削除できないことです。情報が分散してしまうので、保持されている箇所をすべて特定して削除することはほぼ不可能ということです。またデータ容量が大きくなることやその結果処理に時間がかかることもデメリットになります。
まとめ
ブロックチェーンとは、データの取引記録を分散保持し、不正利用や改ざんができないようにする仕組みです。もともと仮想通貨取引で使用されたことで注目度が上がりましたが、現状は仮想通貨以外にも重要な電子取引に使用されています。今後はより幅広くブロックチェーンが使用される可能性が高いです。
ただしブロックチェーンには一度記録された情報を削除できないことや、データ容量が大きくなるというデメリットがあります。そのため、ブロックチェーン技術は今後データ容量を圧縮する技術やデータ通信を高速化する技術との組み合わせが研究されていく可能性が高いでしょう。
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