ブロックチェーンの仕組み

ブロックチェーンとビットコインについて理解したところで、ビットコインを例に、オンライン取引の文脈でブロックチェーン技術がどのように機能するかを見ていきます。ビットコインは最も広く利用されている暗号通貨であり、ブロックチェーンが実際のシナリオでどのように動作するかを明確かつ実践的に示しています。

ステップ1：取引の作成と送信

新しいノートパソコンをオンラインストアでビットコインを使って購入する場合を想定します。 このプロセスは、ビットコインのウォレットアプリを開き、取引メッセージを作成することから始まります。

このメッセージには、送信したいビットコインの金額と、店舗の公開鍵（受取人アドレス）が含まれます。取引を承認するために、自分の秘密鍵を使ってデジタル署名を行います。この署名は公開鍵暗号方式に基づいており、取引の安全性と真正性を確保する重要な役割を果たします。これについては、コースの後半で詳しく解説します。

ステップ2：ネットワークへのブロードキャスト

ビットコインの取引は取り消し不可であるため、内容を慎重に確認した後、取引メッセージをビットコインネットワークにブロードキャストします。このネットワークは、ビットコインブロックチェーンの完全なコピーを保持する多数のノードで構成されています。

ステップ3：取引の検証

ビットコインネットワーク内のノードは一般的にマイナーと検証者の2つのグループに分かれます。マイナーは新しいブロックの作成に集中し、他のノードはネットワーク上を流れるデータの検証を担当します。このステップでは、取引を完了するのに十分なビットコインを保有しているか、また取引が正当に承認されているかを確認します。

ステップ4：マイニングプロセス

マイニングは、マイナーが新しいトランザクションブロックを作成するために必要な複雑な数学的パズルを解くために、計算能力を競い合うプロセス。

前述の通り、各ブロックにはハッシュと呼ばれる一意の識別子が存在。このハッシュはブロックの内容から生成され、特定の条件（例：Bitcoinでは先頭に一定数のゼロを含むこと）を満たす必要がある。

これを達成するために、マイナーはナンスと呼ばれる数値を探索。ナンスをブロックの他のデータと組み合わせてハッシュ化した際、必要な条件を満たすハッシュ値が生成されなければならない。

ステップ5：ブロックチェーンへの追加

マイナーが新しいブロックの作成に成功すると、そのブロックはネットワーク全体にブロードキャストされる。他のノードがブロックを検証し、承認されると自身のブロックチェーンに追加。このとき、各ブロックが前のブロックのハッシュを含むため、改ざん不可能なブロックの連鎖が形成される。正しいナンスを最初に見つけたマイナーには新規発行されたビットコインが報酬として与えられる。

ステップ6：トランザクションの確認

自身のトランザクションは他の多くのトランザクションとともに、Bitcoinブロックチェーン上のブロックに含まれる。トランザクション作成から約10分以内に、送信者とオンラインストアの双方が支払いが正常に処理されたことを確認できる。

透明性と仮名性

ブロックチェーンは公開台帳として機能し、すべての取引が透明で誰でも閲覧可能です。しかし、参加者は仮名のままであり、ネットワーク上にはウォレットアドレスのみが表示されます。すべての送金履歴は確認できますが、これらのアドレスを実際の人物に結びつけるには追加の外部情報が必要です。

以下は実際のビットコイン取引の例です（こちらで確認できます）：

ご覧の通り、取引には送信者と受信者のアドレスが表示されます。また、お釣り用アドレスも存在する場合があり、これは返却されたお釣りを受け取るため、通常は同じユーザーに属します。多くの最新ウォレットアプリケーションはプライバシー向上のため、お釣り用に新しいアドレスを生成するのが一般的です。

では、なぜビットコインをぴったりの金額だけ送信し、お釣りを返さずに済ませることができないのでしょうか？この疑問や関連する概念については、今後のコースで詳しく解説します。