デジタル時代における社会基盤として、さまざまな可能性が期待されている「ブロックチェーン」。もともとはビットコインのために開発された技術でしたが、現在は暗号通貨にとどまらず、さまざまな分野での実用化が進んでいますね。

その仕組みから、データの破壊・改ざんが極めて困難であり、また中央集権的な権力や信頼関係にも依存しないことから、データを安全で透明かつ迅速に処理することができる新しい技術として注目されています。

例えば取引や契約の管理においては、高い信頼性とセキュリティを実現できるため、国際送金をはじめとする金融業界での利用が広まっています。また物流業界では、物流データをブロックチェーン上で共有することで、運送の状況や品質情報をリアルタイムで共有できます。

このように、ブロックチェーンは新しい未来の可能性を拓く技術です。本記事ではそんなブロックチェーンについて、その仕組みや歴史、メリット・デメリット、国内外の実用化事例まで、わかりやすく徹底的に解説します。

＜目次＞

• ブロックチェーンとは？ その定義や歴史について知ろう
• 「分散型？」「ハッシュ？」「マイニング？」ブロックチェーンの仕組み
• ブロックチェーンのメリットとデメリットは？
• 暗号通貨だけじゃない！ブロックチェーンの実用化事例【国内外5選＋α】
• 【補足】ブロックチェーンとWeb3の関係

＜編集部より＞本記事に掲載している情報は、記事公開時点のものになります。Web3.0の世界は日々変化していますので、「DYOR（Do Your Own Research）」の前提で記事をご覧いただけますと幸いです。記事の内容についてご意見や修正のご提案がございましたらこちらまでお願いします。

ブロックチェーンとは？ その定義や歴史について知ろう

その注目度が高まり、実用化が進む一方で、「ブロックチェーンとは何か？」を説明できる人は、未だそう多くはありません。例えば、日本の総務省の定義を見てみましょう。

ブロックチェーン技術とは情報通信ネットワーク上にある端末同士を直接接続して、取引記録を暗号技術を用いて分散的に処理・記録するデータベースの一種であり、「ビットコイン」等の仮想通貨に用いられている基盤技術である
※出典：総務省｜平成30年版 情報通信白書｜ブロックチェーンの概要 

…ちょっとむずかしいですよね？

もう少しわかりやすい言葉で説明すると、ブロックチェーンは、情報を記録するデータベースの一種で、ブロック単位でデータを管理し、それを鎖（チェーン）のように連結してデータを保管する技術です。

いわゆる「分散型のデータベース」であり、データの透過性、信頼性、セキュリティを高めるために設計されました。その詳しい仕組みについては追って説明しますが、それによって一度記録された情報は改ざんできず、その記録が信頼できるものであることが保証されます。

ブロックチェーン技術のはじまりは、2008年に中本 哲史氏（Satoshi Nakamoto）によって発表された論文「Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System 」です。

今やおなじみの「ビットコイン（Bitcoin）」における取引記録を公開するために、中央機関の管理や介入を必要とせず、取引履歴を安全に記録する「分散型台帳技術」に基づく仕組みとして発明されました。

その後2009年に、中本氏はビットコインを使った取引の公開台帳として最初のブロックチェーンを実装しています。

▼中本氏の論文

その後、ブロックチェーンはビットコイン以外の分野でも利用されるようになりました。2014年には、IBMが「Adept」と呼ばれる分散型IoTプラットフォームを発表し、また2015年には、ビットコインよりも広範な用途で活用できる暗号通貨「イーサリアム（Ethereum）」が登場しています。

さらに2017年には、ブロックチェーン技術は暗号通貨以外の分野でも注目されるようになりました。具体的な実用化事例については、本記事の後半で紹介していきます。

※出典・参考：
History of blockchain
Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System. Bitcoin.org. 

「分散型？」「ハッシュ？」「マイニング？」ブロックチェーンの仕組み

先ほどお伝えした通り、ブロックチェーンでは分散型台帳技術を用いて、取引情報をブロックと呼ばれるデータの集まりに記録し、それを連結していくことで、安全かつ透明性の高い取引システムを実現しています。

この仕組みについてもう少し詳しく、要素ごとに見ていきましょう。キーワードは

• 「分散型台帳技術」
• 「暗号化技術」
• 「ハッシュ関数」
• 「ナンス値」
• 「マイニング」

です。

まず、ブロックチェーンの特徴である「分散型台帳技術」ですが、これはを従来の中央集権型のシステムとは異なり、取引情報をネットワーク上の多数のノード（※ネットワークに能動的に接続されている電子デバイス）が管理していることを意味します。

この仕組みにより、不正な改ざんやデータの消失を防ぎ、安全性を高めることができます。

さらにブロックチェーンでは、データを「暗号化」して保存しています。暗号化することで、情報を外部から保護し、改ざんや不正アクセスなどの攻撃から守ることができます。その暗号化に用いられているのが、「ハッシュ値」です。

各々のブロックには、取引履歴と共に直前のブロックの内容を表すハッシュ値と呼ばれるランダムなデータが書き込まれています。よって、次のブロックを生成するためには現在のブロックのハッシュ値が必ず必要になります。

仮にデータを改ざんした場合、それによって導き出されるハッシュ値も異なるため、それ以降のすべてのブロックのハッシュ値を変更する必要がありますが、これは極めて困難です。

加えて、ブロックを生成する際には、「ナンス値」が必要になります。ナンス（nonce）とは、number used once（一度だけ使用される使い捨ての数字）の略で、32 ビットの数値です。

このナンスを先ほどのハッシュ関数という複雑な数式に代入し、条件を満たすと、ハッシュ値が算出されて取引履歴が含まれた新しいブロックが生成されるという仕組みです。この仕組みによって、ブロックチェーンで管理されているデータの改ざんは難しいと言われているのです。

そしてブロックチェーンには、ブロックに記録された取引情報を承認する役割を持つ「マイナー（採掘者）」と呼ばれるユーザーが存在します。

マイナーは、暗号化されたデータを解読することで、ブロックに対する承認を行うのですが、この処理を「マイニング」と呼びます。マイニングに成功したマイナーには、報酬として仮想通貨が支払われます。

やや複雑ですが、ブロックチェーンの仕組みを簡単に説明しました。

ちなみにブロックチェーンには、パブリックチェーンとプライベートチェーンの2つの主要な種類があります。

まずパブリックチェーンは、誰でも参加でき、ブロックチェーンネットワーク上でトランザクションが行われます。取引が透明で、誰でも参加できるため、非中央集権的なシステムとして機能し、セキュリティが高く、改ざんが困難であることが利点です。一方で、トランザクションの承認に時間がかかり、スケーラビリティに課題があります。

次にプライベートチェーンは、特定の組織やグループが管理するチェーンで、そのグループのメンバーのみが参加できるものです。参加者が限定されているため、高速でスケーラブルな処理が可能で、セキュリティやコンプライアンスにも配慮できます。ただし、プライベートチェーンでは、中央集権化が進んでしまうことがあります。

※出典・参考：
ブロックチェーンの仕組み
ブロックチェーンの仕組みをわかりやすく解説　P2P、ハッシュ、ノードも図解
Public vs Private Blockchain: Understanding the Differences.

ブロックチェーンのメリットとデメリットは？

ここまで、ブロックチェーンの仕組みを解説してきましたが、ここからは具体的なメリットについて説明します。

①透明性
ブロックチェーンは分散型の台帳システムであり、全ての取引がネットワーク上のノードに公開されます。これにより、データの透明性が非常に高く、すべての参加者が取引履歴を閲覧できます。全データがブロックチェーンに永久に記録され、変更することができないため、責任追及を高め、不正行為を減らすことにもつながります。

②安全性
ブロックチェーンでは、先ほど説明したような複雑な暗号化技術によってデータを保護し、改ざんやハッキングから守ります。分散型のネットワークの特性により、中央の障害点がないため、従来の中央集権型のシステムよりもはるかに安全性が高くなっています。また、ブロックチェーンの不変性により、一度チェーンに追加された取引を変更または削除することはできなくなっています。

③信頼性
分散型のネットワークの特性により、単一の障害点がないため、システムは高い信頼性を持っています。例えば一部のノードがオフラインになっても、取引を処理することが可能です。また、ネットワーク上のすべてのノードが「現時点の台帳の状態に同意している」ことが保証されるため、ネットワークの信頼性が向上します。

④非中央集権性
ブロックチェーンの最も大きなメリットのひとつは、その非中央集権性です。システムが中央の権威によって制御されていないため、単一の団体がネットワークに対して支配力を行使することはできません。そのため、自由度が高く、検閲のリスクもないため、高度な分散性を必要とするアプリケーションに最適です。

⑤スピード
ブロックチェーンは、従来の中央集権型システムよりもはるかに高速にデータを処理できる可能性を秘めています。ネットワークが分散型であるため、取引を処理するための仲介者が必要なく、さらに拡張性に優れているため、大量のトランザクションを迅速かつ効率的に処理することができます。

一方でブロックチェーンには、以下のようなデメリットもあります。その解消のための動きもあわせてご紹介します。

①スケーラビリティの問題
ブロックチェーンは、分散型であるため、大量のトランザクションを処理するのに時間がかかるという問題があります。例えばビットコインでは、トランザクションの処理に最大で10分以上かかることも。ただしその解消のための技術革新も進んでおり、ビットコインでは、2017年にトランザクション情報をコンパクトに圧縮する「Segwit（セグウィット）」と呼ばれる技術が実装されました。

②高いエネルギー消費量
ブロックチェーンのマイニング作業には、膨大な計算能力と電力が必要です。このため、ブロックチェーンによる取引は、エネルギーを大量に消費し、環境負荷につながるという問題があります。

その改善のため、例えば、 「アルトコイン」などの暗号通貨では、「Proof of Stake (PoS) 」と呼ばれる技術を採用してブロックチェーン上の承認スピードを早め、マイニングに必要な電力を削減しています。また、欧州連合 (EU) では、ブロックチェーンに関する規制も制定されています。

③匿名性の問題
ブロックチェーン上の取引は、匿名で行われるため、犯罪に悪用される可能性があります。例えば、シルクロードと呼ばれるWebサイトでは、ブロックチェーン上での取引が匿名で行われ、違法な商品の売買が行われたことがあります。

この解決のため、プライバシーを強化するための技術が研究されています。例えば、ゼロ知識証明（※下記出典参照）を使用して、個人情報を公開することなくトランザクションを実行することができます。

※1985年に提案された概念で、証明者が「自身の主張は真実である（知識を有している）」以外の情報を検証者に開示することなく、その情報が「真実である」と証明する方法。例えば、ゼロ知識証明に従うと、生年月日をはじめとする個人情報を相手（検証者）に開示しなくても、自分（証明者）が成人であることを証明できる。

※出典・参考：
What is Blockchain Technology? by IBM
Segwit（セグウィット）
ゼロ知識証明とは？プロトコルが備える3つの性質をを分かりやすく解説

暗号通貨だけじゃない！ブロックチェーンの実用化事例【国内外5選＋α】

ここまでは小難しい話が続きましたが、ここからはブロックチェーンのユニークな実用化事例をご紹介していきます。暗号通貨に関してはここまでで何度か登場しましたので、今回は有名な暗号通貨以外で、国内外幅広くピックアップしています。

100万人への食糧支援をブロックチェーンで管理 / ワールド・フード・プログラム（WFP）

国際連合の食糧援助機関であるWFPでは、食糧支援を受ける人々のIDをブロックチェーン上に格納する「Building Blocks」という仕組みを導入しています。

現在はバングラデシュとヨルダンの100万人を支援しており、支援を受ける方が1つのアクセスポイントを通じて複数の団体から物品を受け取ることを可能にしています。人道支援におけるブロックチェーン技術の導入としては世界最大のものです。

その特徴は、氏名、生年月日などの機密情報は、Building Blocksのどこにも保存されないこと。匿名IDを使用して、支援対象者のプライバシーと安全性を確保しています。

※出典・参考：
Building Blocks – Blockchain network for humanitarian assistance – Graduated Project

マンゴーと豚肉の食品安全管理を強化 / ウォルマート

米大手小売りチェーンのウォルマートでは、IBMと提携し、2016年から食品のサプライチェーンにおける2つのPOCプロジェクトを実施しました。そのひとつは、ウォルマートの中国の店舗で豚肉の情報をブロックチェーンに載せるというもので、もうひとつは、米国の店舗で販売されるマンゴーの出所を追跡することです。

背景としては、食品サプライチェーンのグローバル化が進んだことで、起こりうる人為的なミスも増加し、それが食中毒、食品偽装、食品回収、違法生産などしばしば食品安全の問題を引き起こしています。

特に中国の豚肉については、過去多くの食品安全スキャンダルが発生していたこと、またマンゴーはリステリア菌やサルモネラ菌に汚染されやすいため、実証実験の対象として選ばれたといいます。

実際に、実証実験によって中国産の豚肉に関するシステムの信頼性の問題が解消され、またマンゴーの出所を追跡するのに必要な時間は、7日間から2.2秒へと大幅に短縮されたといいます。

その後、2019年にはこの成功をもとに中国でブロックチェーンに基づく新しい「Walmart China Blockchain Traceability Platform」が立ち上がりました。この追跡プラットフォームは、買い物客が直接使うことも可能で、すべての消費者はスマートフォンを使ってQRコードをスキャンし、食品の出所や原材料、地理的な位置、物流データ、検査報告に関する情報を得ることができます。

そして将来的には、包装された生鮮肉の50％以上、包装された野菜の50％、および全水産物の売上の12.5％を追跡する目標を掲げているそうです。

※出典・参考：
How Walmart Strives for Food Quality And Safety Using Blockchain Technology Solutions

プラスチック製品のトレーサビリティを高め、リサイクルを促進 / ペプシコ

アメリカの多国籍食品・スナック・飲料企業であるペプシコ社では、ブロックチェーンをマーケティングやサプライチェーンの効率化などに幅広く活用しています。

なかでも面白いのが、ヨーロッパのサプライチェーンにおけるサステナビリティを推進するために、Security Matters社というリサイクルと循環型経済に焦点を当てたスタートアップと協業して行った取り組みです。

この取り組みでは、Security Matters社の不可視マーカーシステムとブロックチェーン技術を使用して、リサイクルプロセス中のプラスチックを識別した上で、現在どこにあるのかをトレースできる状態を構築しました。

この仕組みによって、プラスチックのリサイクル率を高め、サステナビリティに寄与することが期待されています。

※出典・参考：
PepsiCo partners blockchain firm Security Matters for plastic recycling

「あべのハルカス」にて仮想地域通貨を展開 / 近鉄グループホールディングス

近鉄グループホールディングス株式会社では、2017年9月より、「あべのハルカス」にて仮想地域通貨である「近鉄ハルカスコイン」の実証実験を行いました。

具体的には、5,000人の一般消費者とグループ内の約200店舗を巻き込み、自社が発行する「通貨」を使った、新たな購買体験の社会実験を実施。

近鉄ハルカスコインの発行・運用には、仮想通貨「ビットコイン」の中核技術である、ブロックチェーンを採用したことで、従来のポイントサービスと比較して、大幅な運用コストの削減を実現できたといいます。

※出典・参考：
ブロックチェーンで「新しい地域経済」の実現を！近鉄グループが仮想通貨で描く未来

個人の顧客同士がP2Pで電力を売買 / 中国電力

中国電力では、2019年にIBMと協業し、再生可能エネルギーで発電された電気を個人の顧客同士で融通できるP2P（※）電力取引システム（顧客が電力あるいは価値を直接やり取りする取引システム）の実証試験を行いました。

※Peer to Peer、P2P。ネットワーク上の通信を中央集権的なサーバーを介して行うのではなく、対等な関係にある端末同士を直接接続して行う方式

この仕組みでは、電力取引記録の管理にブロックチェーン技術を活用し、太陽光発電による再エネ電気を供給する顧客と、購入を希望する顧客同士をマッチングします。

ブロックチェーン技術の適用に関する知見を獲得するとともに、デジタル化技術を活用し、電気事業のイノベーションや地域の課題解決につながる新たなビジネスモデルの検討を行うことを目的としていたそうです。

※出典・参考：
ブロックチェーン技術を活用した電力融通に関する実証試験の実施について

日本国内で広がるNFTの活用事例【28選】

NFTとは、ブロックチェーン上のデジタルデータにシリアルナンバーを付与することで、替えが効かない唯一無二の存在であることを証明する技術です。

これまでは、デジタル上のデータは複製が容易であることから、データの「所有者」を明確にするのが困難とされてきました。しかし、NFTの技術を用いることでデータに「唯一性」という価値を付与でき、資産として扱えるようになりました。

「NFT＝アート」というイメージも強いかもしれませんが、実は飲食、アパレル、農地活用から寺院まで、さまざまな領域でNFTの活用は進んでいます。

当媒体SELECKでは、過去に国内におけるNFT活用の事例として、合計28の取り組みをご紹介しました。気になる方はぜひチェックしてみてください。

【ウイスキー樽やご朱印も】日本のNFT活用事例18選！飲食、アパレル、農地活用から寺院まで
【漁業や医療、学修歴証明書も】NFT活用事例第2弾！実用的なNFTの活用法をご紹介

【補足】ブロックチェーンとWeb3の関係

先ほど、NFTの話がありましたが、ブロックチェーンとWeb3（ウェブスリー）には密接な関係があります。

Web3は、主にブロックチェーン技術によって実現されようとしている、新しい分散型のWeb世界です。そしてWeb3は実質的に、ブロックチェーン上に構築された分散型アプリケーション「dApps」のエコシステムであるといえます。

▼Web3についての詳しい解説はこちら
【最新事例も】「Web3（Web3.0）」とは何か？ ブロックチェーンが実現する「次世代インターネット」徹底解説

よりわかりやすく言うと、Web3は、ブロックチェーンを使った分散型アプリケーションを通じて、インターネット上で取引をしたり、商品を買ったり、ゲームができるようになる世界です。そして、例えばWeb3の中でオンラインゲームでアイテムを購入する場合、ブロックチェーンがその取引を管理し、お金やアイテムがどこへ行ったかを記録します。

この仕組みにより、従来のようにGAFAをはじめとする巨大企業に個人情報を提供することなく、ユーザーは自分自身のデータを管理でき、ブロックチェーン上で自分のデータを処理することができます。

非常に簡単な説明にはなりましたが、総合的に言えるのは、Web3はブロックチェーンの上に立つエコシステムであり、双方が相互に補完し合う関係性があるということです。

今後、Web3の発展に伴い、より一層実用化が進むと考えられるブロックチェーン。私たちの生活になくてはならないものとなる日も、近いかもしれませんね。（了）

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