ビットコイン

ビットコインの仕組みとは?仕組み図を使ってわかりやすく解説

ビットコインの仕組みを理解しよう

仮想通貨投資を始める人が増えている中、「仮想通貨は怖い」「怪しい」という一方的な印象だけを鵜呑みにし、なかなか投資に踏み切れないという人も未だ多く存在します。

しかし、ビットコインの仕組みをきちんと理解できれば、この技術がいかに画期的で、未来への可能性を秘めているかということが実感できるでしょう。

本記事では、ビットコインについてこれから学ぼうとする人向けに、「ブロックチェーン」「秘密鍵」「公開鍵」などの重要キーワードを含め、ビットコインが成り立つ仕組みを一からわかりやすく解説します。

ビットコインの仕組みと概要

ビットコインは、ブロックチェーンという技術の上に成り立つ決済システムです。現在、ビットコインは円やドルなどと並ぶ「通貨」として認識されている場合が多いですが、実はビットコインという言葉自体は「決済システム」を意味し、そのシステムの中で取引される価値の単位がBTCである、という事をまず知る必要があります。

そして、そのビットコインという決済システムを可能にしているのが、ブロックチェーンという技術です。ブロックチェーンとは、大まかに言えば「誰でも閲覧できる、ビットコインの全取引を記録した台帳」のことであり、P2Pというネットワークを応用して作られました。

P2Pネットワークに接続していれば、世界中の誰もが過去から現在までの、全世界で行われたビットコインの取引履歴を見ることが可能です。これは、「銀行が顧客の取引記録を管理し、第三者はその内容を閲覧する事ができない」という既存の法定通貨の仕組みとは全く異なります。

このブロックチェーンという技術によって、ビットコインという、非常に透明性が高く、安全な決済システムが実現されました。それでは、ここから本格的にビットコインの仕組みを詳しく紐解いていきましょう。

ビットコインを理解するためには用語を知るべし

ビットコインの仕組みを理解していくには、いくつかの用語について、順を追って学んでいく必要があります。

ビットコインアドレス

現在多くの人が、お金を銀行口座で管理しています。銀行の元帳には、銀行口座の持ち主の個人情報や残高、取引履歴が記録され、暗証番号を知っている人しかその情報にアクセスできません。

そして、口座番号には個人情報が紐ついているため、どの口座が誰のものか、ということがすぐにわかります。一方、ビットコインにも、口座番号に当たる”アドレス”というものが存在します。

ビットコインアドレスは、英数字を組み合わせた文字列やQRコードなどで表示され、その番号は世界中に公開されています。そして、「どのアドレスからどのアドレスに、”いつ”、”いくら”送金されたのか」という履歴が、ブロックチェーンというネットワーク上の巨大な一つの元帳に全て記録されています。

前述の通り、ブロックチェーンは誰でも閲覧可能な取引記録です。ネットワークに参加していれば、世界中の誰もが、このブロックチェーンにアクセスし、どこでいくらのビットコイン取引が行われたのかを知る事ができます。

これが、ビットコインが非常に透明性が高いと評価される要因です。しかし、どのアドレスが”誰のものか”ということは、ブロックチェーンには記録されません。そのため、取引の記録を閲覧する事ができても、「誰が誰と取引したのか」という情報まではわからないのです。

秘密鍵と公開鍵

ビットコインのアドレスを持つには、秘密鍵と公開鍵という、二つの対になる鍵が必要になります。秘密鍵は銀行口座における暗証番号のようなもので、ビットコインアドレスの持ち主しか知り得ません。それに対し、公開鍵は全世界に公開されています。

ビットコインアドレス、公開鍵、秘密鍵は必ずセットになっており、二つとして同じ組み合わせは存在しません。なぜなら、まず最初に秘密鍵が生成され、それを元に公開鍵とビットコインアドレスが生成されるためです。

しかし、秘密鍵から生成された公開鍵とビットコインアドレスが、全世界に公開されているにもかかわらず、ビットコインの安全性が保たれているのは何故でしょうか。

実は、秘密鍵から公開鍵そしてビットコインアドレスを生成することはできますが、その逆は不可能だからです。 そのため、公開鍵やビットコインアドレスを入手しても、ペアとなる秘密鍵を解読することはできません。

ビットコインアドレスに保管されている残高は、秘密鍵を知っている人しか動かす事ができないため、この不可逆性が、ビットコインの安全な取引を実現しているのです。

ビットコインを保管するためのウォレット

続いて、ビットコインを保管する場所について解説します。ビットコインを保管するにはウォレットと呼ばれる保管場所が必要です。 先ほど、ビットコインアドレスがビットコインの銀行口座に当たると説明しましたが、このアドレスの集合体をウォレットと呼びます。

ビットコインアドレス自体は一人に付きいくつでも生成でき、それらをまとめて管理するのがウォレットとなります。ウォレットは、オンラインでもオフラインでも作成することができます。

自分のPCやスマートフォンにソフトウェアをダウンロードしてウォレットを作ることも、取引所などのオンライン環境にウォレットを作ることも可能です。

ビットコインの取引はビットコインアドレスを利用して行われ、そのアドレスはウォレットの中に保管されているという仕組みです。

ブロックチェーンとノード

ビットコインの取引は、ブロックチェーンという、ネットワーク上の巨大な台帳に保存されます。この台帳には、ノードと呼ばれる*P2Pネットワークの接続ポイントが存在しており、このノードによってビットコイン取引の整合性が保たれています。

*P2Pネットワーク…ブロックチェーンのデータ管理を担う分散型ネットワークのこと。サーバーを介さず、各端末同士の通信でネットワークを構成する。

ノードとは、元々は接続ポイントという意味を持ちますが、ここでは「ビットコインのネットワークに参加している端末」を指します。ビットコインのノードは世界中に無数に存在し、それぞれにビットコインの元帳データが保存されています。

ビットコインの取引を完了させるためには、このノードに取引の正当性を証明し、承認を受けなければいけません。取引の正当性を証明する際に使用するのが、先ほど説明した公開鍵と秘密鍵です。

それでは、各用語の意味を理解したところで、ビットコインの仕組みをさらに詳しく見ていきましょう。

ビットコインを仕組み図でわかりやすく解説

例えば、AさんがBさんに1,000円送金したという履歴は、AさんとBさんそれぞれの銀行口座を管理する銀行の元帳に記録されています。銀行の元帳に記録された取引履歴は、第三者には公開されず、Aさん、Bさんそれぞれの個人情報とともに厳重に管理されます。

一方、ビットコインの取引履歴は、ブロックチェーンという巨大な一つの元帳に記録され、ネットワーク参加者であれば誰でも閲覧する事ができます。ビットコインの取引履歴は、銀行口座のように特定の管理者ではなく、ビットコインのネットワーク参加者たちによって監視・記録されているのです。

世界中に取引履歴が公開されているにもかかわらず、ビットコインの安全性が保たれているのは、取引記録が個人情報と結びついていないためです。

銀行口座であれば、万が一元帳データが流出してしまうと、個人のプライバシーが脅かされる危険があります。しかし、個人情報と結びつかないビットコインアドレスにはそのような心配はありません。

また、銀行の元帳で管理されている情報は、 その元帳が攻撃を受けデータが破壊されてしまうと、 消滅してしまいます。データが消滅すると、どの銀行口座に残高がいくらあったかという情報も全て消えてしまうため、銀行口座に入っていたお金は失われてしまいます。

一方、ビットコインの取引履歴は世界中のノードに保管されているため、たとえ一つのノードが破壊されたとしても他のノードに全く同じ記録が残ります。記録が残るということは、資産が失われずに残るということです。

個人情報流出の恐れもなく、データが消滅する恐れのないビットコインは、従来の通貨管理システムと比較して、より安全に資産を守ることが可能です。

ビットコインの取引が成立する仕組みとは?

ビットコインの取引は、秘密鍵と公開鍵によって守られています。例えば、AさんがBさんに1BTC送金する際、Aさんは「AアドレスからBアドレスへ1BTC送る」というリクエストを作成し、秘密鍵を使って電子署名します。

このリクエストを受け取ったノードの一つが、取引に含まれる公開鍵と、電子署名に使われた秘密鍵が一致しているかどうかを照合します。一つの秘密鍵からは一つの公開鍵しか生成されないため、公開鍵と秘密鍵を照合して一致すれば、それが”秘密鍵の持ち主=Aアドレスの持ち主”による送金リクエストである事が証明されるのです。

取引の正当性がノードによって承認され、無事ブロックチェーン(元帳)に書き込まれれば、Aさんの取引は完了します。しかし、ここで一つ注意しなければならないのが、秘密鍵の取り扱いです。

秘密鍵、公開鍵、ビットコインアドレスはそれぞれが紐ついていますが、これらの情報はアドレスの持ち主とは全く結びついていません。つまり、秘密鍵さえ入手すれば、該当するアドレスに入っているビットコインを手に入れる事ができてしまうのです。

そのため、秘密鍵は厳重に管理し、決して他人に漏らしてはいけません。

ビットコインのマイニングとはどんな仕組み?

秘密鍵と公開鍵によって取引が成立すると、その内容がブロックチェーンに記録されます。この記録を請け負っているのが、ノード(ネットワークに参加している端末)たちです。そして、ノードが取引を承認し、元帳に書き込むまでの作業を「マイニング」と呼びます。

新規の取引を元帳に記録できるのは、世界中で無数に存在するノードの中のたった一台です。そしてこの一台は、早いもの順で決まります。

ブロックチェーンに取引を記録するには、コンピュータによる複雑な演算を行う必要があります。この演算を最も早く行い、正しい計算結果を出したものだけが、ブロックチェーンに記録する権利を得るのです。

ブロックチェーンに取引を記録すると、「通貨の正当な取引を助けた報酬」として新規発行されたビットコインを受け取る事ができます。

世界中のノードたちは、この報酬を受け取るために毎秒休まず計算をし続けているのです。そして現在も、新規ビットコインを得るべく、新しいノードたちが次々とマイニングに参加しています。

なお、ビットコインの発行枚数は決められており、2,100万枚が発行上限です。マイニングによってブロックチェーンにデータが記録されるのは10分に1回とプログラミングされており、2,140年には発行上限に達するといわれています。

また、マイニングによって発行されるビットコインの枚数は、4年に1回のタイミングで半分に減るよう設定されており、これを「ビットコインの半減期」と呼びます。

ビットコインの仕組みを理解した上で投資を

「仮想通貨」という言葉だけが先行し、肝心の仕組みについてはまだまだ認知が追いついていません。また、世界中で仮想通貨が普及するためには課題も多く残されています。

しかし、きちんとその仕組みを学べば、なぜビットコインやブロックチェーンが革命的な技術と評価されているのかを理解する事ができます。

今後も、ビットコインの技術は様々な分野に応用されていくと予測されているため、一般教養として知識を身につけておくと、今後の役に立つはずです。

それでは最後に、ビットコインに関して抑えておくべき項目をおさらいしましょう。

1.ビットコインとは、通貨ではなく決済システムである。
2.ビットコインの取引履歴は、ブロックチェーンという巨大な元帳に保管されている。
3.ビットコインの取引は、秘密鍵と公開鍵を使って行われる。
4.ブロックチェーンへの記録は、世界中のノードが請け負う。
5.演算を最も早く行い、正しい計算結果を導き出したノードだけがブロックチェーンへ記録する権利を得る。この作業をマイニングと呼ぶ。
6.マイニングに成功したものは、報酬として新規発行されたビットコインを受け取る事ができる。

ビットコインへ投資を考えている人も、まずはビットコインや仮想通貨の基礎知識を身に着け、仕組みを正しく理解してから行動に移すといいでしょう。

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