初心者向け！ビットコインの仕組みをわかりやすく解説【論文解説】

ビットコインは、世界で初めてパブリックブロックチェーンネットワーク上で流通した仮想通貨である。

Coin Center 調査ディレクター; Peter Van Valkenburgh氏のスピーチより

ビットコインの概要

ビットコインは、2008年11月にサトシ・ナカモト氏の論文によって発表されました。

ちなみに、「ブロックチェーン」という言葉は、ビットコインの論文には出てきません。
あくまでも、世間が生み出した造語のようなイメージです。

P2P(Peer to Peer)とは

"Peer"っていうのは、能力などが同等の人や同僚のことを意味します。

Peer to Peer は、そのような"Peer"同士が繋がっているネットワークのことです。

このP2Pネットワークは、ビットコインの重要なキーワードです。

既存の決済手段

①現金決済

一番安全なのは、現金決済です。

決済オペレーションは、現金の支払いが確認されると同時に、商品がその場で渡される工程です。

②オンライン決済

オンライン決済は、現金決済よりリスクが大きいです。

つまり、お金を扱う部分を第三者（金融機関）に任せているのが現状です。

オンライン決済の課題

・取引手数料の発生
・個人情報開示コストの発生

取引手数料の発生

支払った記憶のない履歴があるとカード会社に連絡しますよね。

このような場合支払いは取り消してくれますが、実はそれらはカード会社が負担しています。

このようなトラブルに備えて、カード会社は売り手から手数料を徴収しています。

個人情報開示コストの発生

決済時に多くの個人情報を共有する必要があります。

③電子マネー

Paypayや楽天Payなど電子マネーもオンライン決済と同じく金融機関の存在が欠かせません。

電子マネーの流れ
①買い物する人が、銀行から電子マネーを引き出す）
②買い物する人が、店舗へ電子マネーで支払う
③店舗が、銀行へ電子マネーを預け入れる

電子マネーの課題

・データの偽造
・多重使用

データの偽造

銀行口座の法定通貨とは紐づけが出来ない、偽物の電子マネーを作り出される可能性があります。

「金融機関が発行した」とする署名を付与すれば防げますが、コストが発生します。

多重使用

1回しか使えないはずの電子マネーを何回も使えてしまう可能性があります。

預け入れがある度に金融機関の履歴を参照して過去に預け入れがなかったのか判断すれば解決できます。

しかし、金融機関のデータベースが改ざんされたりアクセスできなくなったりすると機能しなくなります。

サトシ・ナカモト氏は、このような電子マネーの課題を克服できれば金融機関を必要としない仕組みが構築できると考えます。

ビットコインの仕組み

電子マネーの課題を解決できる仕組みを解説します。

電子マネーの課題①データ偽造の解決

まずは「データの偽造」の解決です。

取引をそれぞれチェーン（鎖）で繋げた一連のブロックを電子コインとします。

取引がチェーンで繋がっている構造のことから「ブロックチェーン」と呼ばれるようになっています。

１つの取引の中にはその内容を暗号化したデータやデジタル署名が保存されています。

取引の中身
・公開鍵：所有者のデジタル署名が本物かどうか検証できる
・ハッシュ：取引履歴や内容が暗号化されたデータ
・(デジタル）署名：コインの所有者であったことを証明する
・秘密鍵：譲渡するときにデジタル署名できる

つまり、デジタル署名を活用して偽造を防ぐということです。

電子マネーの課題②多重使用の解決

電子マネーでは、多重使用されていないかどうか金融機関に確認する必要があります。

取引が発生する度に照会する必要があります。

しかし、金融機関のデータが改ざんされたりトラブルが発生すると、正しく確認できなくなります。

ビットコインは、照会先をP2Pネットワークにします。

仮に、一つの"Peer"が改ざんされたりアクセスできなくなっても、他の多数の"Peer"にアクセスできれば情報は正しいと判断します。

金融機関の代替として、P2Pネットワークを用いて多重使用を防ぐということです。

また多数決制で意思決定することでトラブル時にも取引を正常に行うことが可能です。

ビットコインの技術

とはいえ、データの改ざんなどトラブルは防ぎたいものです。

ビットコインは以下の技術を採用して、データの改ざんを防いでいます。

①タイムスタンプ・サーバ

タイムスタンプ・サーバは、データが作成された時にその時刻を付与する仕組みのことです。

ある時刻にその電子データが存在していたことと、それ以降改ざんされていないことを証明する技術。

総務省ホームページ; タイムスタンプ

②PoW（プルーフ・オブ・ワーク）

ビットコインは、ブロックを１個生成するためにPoWが必要です。

一番早く演算処理（ワーク）を成功させることができれば、新しいブロックを生成することができます。

新しいブロックを生成するときに、新しいコインを発行して、ワークが１位だった計算機に報酬として仮想通貨を譲渡します。

PoWの作業のことをマイニングといいます。

マイニングの報酬を受け取るメリットの方が、データを改ざんするメリットを上回るように設計されています。

まとめ

ビットコインは、金融機関なしにツーザ同士で直接取引するための新しい決済手段です。

電子マネーの問題を改善しているので、現金決済の次に安全です。

①金融機関の依存がない

オンラインショップならカード決済で簡単に取引が可能です。

しかしカード決済が発生しないような取引の際、銀行の海外送金は手数料も時間もかかります。

ビットコインなら金融機関の口座を保有していなくてもワンクリックで送金可能です。

②グローバルな決済が可能

特に新興国では、クレジットカードや銀行口座を保有していない人も多いです。

ビットコインなら、それぞれがアドレスを簡単に取得可能です。

複雑な申請や審査も必要ありません。

世界中の人同士で決済が可能です。

円だけに頼らずに資産を分散させることで、リスクを分散させることが大切です。

この記事は、あくまでも僕が論文を読んで理解したことをまとめています。
もしも「いや、これは違う」のようなご指摘などございましたらご教示ください。