ビットコインの仕組みとは！システムをわかりやすく解説
ビットコインはインターネット上で使うことができる仮想通貨です。
仮想通貨という名前から「何かの拍子でお金が消えてしまったりしないのだろうか」となんとなく不安になってしまいますね。
しかしビットコインは世界中の人々が協力して正しい取引データを維持する作業をしているため、どこか途中で消えてしまうというようなことはまずありえません。
その作業とは、処理速度の速い高性能のコンピューターで膨大な計算をひたすら行い、一番早い解答をもとめた人が勝つゲームのような作業だと言ったら、あなたは信じますか？
この記事ではビットコインの仕組みを分かりやすく解説します。これを読めば、ビットコインの斬新なアイデアと緻密な計算で構築された世紀の大発明に、圧倒されることは間違いありません。
ビットコインの仕組みとは？管理主体がなくても円滑に機能する
ビットコインとは、インターネット上でやり取りするお金のことで、「仮想通貨」や「暗号通貨」と呼ばれています。
2009年、世界がリーマンショックの恐慌に揺れているころ、ビットコインのシステムは誕生しました。
その後ビットコインの利便性が理解されるとともに急速に利用者がふえ、ビットコインの値段は誕生（0円）から、1BTC（BTCはビットコインの単位）あたり約6,000,000円まで値段が急騰しています。※2020年現在なぜここまでビットコインが普及したのでしょうか。
その理由のひとつは「ビットコインの仕組みが信頼できる」と多くの人が認めたこと。
システム自体が信頼されなかったら、大切な資産を投資しようとする人はここまで増えなかったでしょう。
ビットコインはP2Pネットワークで維持・管理している
日本円や米ドルなど法定通貨は中央銀行や国が、クレジットカードなどは金融機関が、責任者となって管理してきました。
ビットコインはそのような管理主体がありません。では誰がどのように管理しているのでしょうか。
通常金融機関などは中央集権システムといって、メインコンピューターで管理をしますが、ビットコインではP2Pネットワーク※と呼ばれる分散型ネットワークを使います。
P2Pネットワークってなんですか？Peer to Peer、P2Pともいわれ、スカイプにも使われているネットワークシステム。ネット上で対等関係の端末同士で回覧板を回すように情報交換する通信方式のことだビットコインはこのP2Pで、取引データを共有しています。
どこかのサーバーが一元管理をしているわけではないので、取引データの塊であるブロックチェーン※は世界中のコンピューターに分散されているということです。
ブロックチェーンとは過去のビットコインの取引記録がすべて記載された台帳のようなもの。ビットコインの受け渡しが正しく行われた記録の積み重ねによってできています。
このように取引記録であるブロックチェーンがP2Pで全世界に分散され、データがすべてオープンになっているということは、これまでの金融機関ではあり得ない非常識なことでした。
しかし金融機関などに代表される中央集権システムには欠点があります。
中央集権システムはその拠点を破壊された場合、取引データが消えてしまうという可能性があります。一つのメインコンピュータのデータがハッキングに遭えば、取引データは簡単に偽造できてしまうのです。また組織の運営コストが高くつくため、手数料という形で利用者の負担が大きくなります。
しかしビットコインは拠点がありませんから、取引履歴のすべてが世界中に分散しているので破壊することは不可能。ある意味最も強固なシステムともいえるのです。
ビットコインの取引成立の流れとは
ビットコインは実物の貨幣がないにもかかわらず、どのようにインターネット上で取引が成立しているのでしょうか。
例えばAさんがBさんに1BTCを送金するとします。そのときAさんが送金できる額のビットコインを持っているかをP2Pネットワークで確認し、そのビットコインがBさんの持ち物になったことを取引記録に記入すれば決済が完了します。
つまりビットコインとは記録された情報なので、取引記録を書き換えることでビットコインの持ち主が変わるという論理です。
ビットコインのおおまかな決済完了の流れは、次の通りです。
ビットコインの取引の流れ- 電子署名でビットコインを送る
- 取引をブロックチェーンに記録する
- プルーフ・オブ・ワーク※で取引の正当性を証明する
Proof of Workは直訳すると「仕事量による証明」。各取引の正しさを証明するため、膨大な量の計算を要求される認証作業のことです。
上記のような手順を踏むことで、管理主体が存在しなくても安心してビットコインで取引できる仕組みになっています。
ブロックチェーンやプルーフ・オブ・ワークについては、この記事の後半でさらに詳しく説明していきます。
責任をもってだれかが運営しているわけではないのに、どうしてビットコインは破綻しないんでしょうか。お前と同じように「どうせすぐ破たんするんだろう」と多くの人が考えていたが、ビットコインは予想に反してスムーズな運用を続けている。数学理論に基づいた膨大な演算作業に保証された厳然たる事実は、逆に不正が入り込むスキを与えない。これから一つ一つの仕組みについて詳しく解説していくぞ！
アドレスと公開鍵とは？秘密鍵で電子署名するシステムを図解
まずビットコインの仕組みについて、最低限理解すべきことの一つに電子署名があります。
ビットコインは暗号化された電子署名で送信することで、送付者のなりすましや取引の改ざん（虚偽・偽造）を防ぐことができます。
ビットコインを相手に送るには、秘密鍵※が必要。秘密鍵とは51の英数字の組み合わせで表されるパスワードのようなもので、他人に公開してはいけません。秘密鍵をハッキングされるとビットコインの盗難にあう恐れもあるため、秘密鍵の保管は厳重にする必要があります。
この秘密鍵から作られるのが公開鍵※です。公開鍵とは秘密鍵と対になっていますが、他人に公開しても大丈夫な電子署名です。公開鍵は秘密鍵を複雑な計算で暗号化しているため、公開鍵から秘密鍵を割り出されることはありません。
この公開鍵からビットコインアドレス※を作ることができます。ビットコインアドレスとはビットコインを利用するにあたっての入金口座のようなもので、27～34文字の英数字からなり、QRコードに変換することもできます。
一つの公開鍵からいろいろなアドレスを作れます。ビットコインアドレスをインターネット上に載せておけば、そこから不特定多数の人々から寄付を募ることもできます。
このアドレスと公開鍵がなければ、相手にビットコインを送ることはできません。
ビットコインを「誰が」「いくら」送るかという送金情報は、送金元であるビットコインの所有者が、「送金情報が間違いない」という証明のため秘密鍵を使って署名します。
この情報は暗号化されているため、ビットコインを受け取る側しか解読できない仕組みになっています。
ビットコインを受け取る人は自分の公開鍵で暗号を解読し、確認後受け取ることができます。
所有者1が所有者2にビットコインを送る場合、所有者1はそのコインの取引データをハッシュ※化して持っています。
※ハッシュとはあるデータを変換して得られる文字列で、一度ハッシュ化されたものはもう一度元のデータに戻すことができない仕組みになっています。前の取引履歴が正しい証明としてハッシュが使われます。
前のハッシュに新しい取引履歴と自分の公開鍵を加え、新しいハッシュを作ります。
所有者1はこの取引が正しい証明として自分の秘密鍵で署名し、P2Pネットワークに流します。
ビットコインは「送る側」だけが重要であり、「受け取る側」については何の確認作業もありません。そのためビットコインを送付する側が間違ったアドレスに送付してしまった場合、お金を失う可能性もあることを注意しましょう。秘密鍵、公開鍵、ビットコインアドレスは、一般的に取引所やウォレット（ビットコインの口座のようなもの）のサービスで取得できます。
暗号を私たちが作るってこと？そんなのどうやればいいの～！複雑な計算を繰り返し行う暗号化は自分でやる必要はない。コンピューターが勝手に計算してくれる。自分でやることは「ビットコインをいくら誰に送る」という情報を送信するだけだ。ブロックチェーンと発掘とは？取引記録を公開する斬新すぎる仕組み
ビットコインは取引記録をすべて開示しているため、不正な二重使用ができないようになっています。
取引記録はすべて匿名なので個人情報が洩れることはありません。
しかしどのアカウントがいくら取引したという記録は全て公開され、これまでの膨大な取引記録はすべて「ブロックチェーン」によって保存されています。
10分間で行われる取引を1ブロックとし、その取引が正しく行われたと承認されるとチェーンでつながる仕組みになっています。チェーンをつなげることができるのは「承認」されたブロックのみです。このブロックチェーンは誰もが見ることができるようになっているため、その透明性はそのまま正しさの証明でもあります。
ビットコインはこのブロックチェーンという膨大な計算記録によって、貨幣の二重使用や偽造による破たんからシステムを守っています。
ブロックチェーンの構造
ブロックチェーンは、こんな構造になっています。先ほど、秘密鍵で署名し公開鍵で受け取った取引情報の一つ一つもブロックの中に入っています。
またブロックの中には取引記録のほかにも「前のブロックのハッシュ」と「ナンス※」という符号が入っています。
※ナンス（Nonce）とはNumber used once（一度だけ使われる数字）の略で、ワンタイムパスワードのような働きをします。取引の正しさを証明するため、ぴったりあったナンスを見つける必要があります。
※実際のハッシュの値
ブロックには前のブロックからバトンタッチされたハッシュが入っていますが、このブロックを完成させるためには新しいハッシュを作成し、次のブロックにつなげなければなりません。
ハッシュの完成には、その符号にピッタリ合った「ナンス」をパズルのように当てはめる必要があります。
ナンスを見つけるには、数字を総当たり式に片っ端から試さなければ分からないようになっており、膨大な量の計算が必要です。そもそもこんなめんどくさい計算が誰がやるの？と思いますよね。
ところが大変な労力をかけて、面倒な計算をする人たちは実は世界中にたくさんいるんです。
なぜならナンスを最初に見つけた人は、ビットコインの報酬がもらえるから。
ナンスを求める作業を発掘（マイニング）、作業をする人を発掘者（マイナー）といいますが、ビットコイン争奪戦のごとき発掘合戦は世界各地で白熱しているのです。
現在のマイニングは、ブロックチェーンの創成期に比べて計算量が膨大になっており、通常のパソコンでは処理速度が追い付きません。コンピューターの消費電力が桁違いに大きいので、電気料金も高くつきます。マイニングは誰でも参加することができるとはいえ、以上のような問題から「電気料金の安い中国や発展途上国で特別なソフトを用い組織的に行われる」ビジネスとして確立しています。
「プルーフ・オブ・ワーク」という斬新で合理的なデータ改ざん防止策
この一見無駄にも見えるような、ひたすら計算を繰り返す作業を「プルーフ・オブ・ワーク」といいます。
しかしプルーフ・オブ・ワークは無駄な作業ではありません。
管理主体のないブロックチェーンで最も問題なのは、データの改ざんです。
実際に行われた取引が取り消されたり、取引が行われていないにもかかわらず取引があったかのようにデータを処理されては、ビットコインのシステムはめちゃくちゃになってしまいます。
しかしプルーフ・オブ・ワークにより不正取引を防止できます。
例えばある人物が悪意を持って取引データを改ざんしようと間違ったナンスを送信した場合、その10分間の取引に世界中にいる同じ作業をする人々が、同じように間違ったナンスを解答しなければ成立しません。
ブロックチェーンはいわゆる多数決原理で正しさを証明しているのです。
半数以上の人々が間違った情報を送信することは考えにくく、正しいナンスを探し求める人たちに逆らって、さらに計算速度や電力パワーを追い抜かなければなりません。それは不可能に近いといわれています。
大量の計算をさせることで虚偽取引を排除する
世の中は正直者ばかりではありません。当然嘘つきも詐欺師もいます。その弱点があるために管理主体というチェック機能のない、烏合の衆で組織される通貨がうまくいくはずがないと考えられてきました。
しかしビットコインのシステムは「プルーフ・オブ・ワーク」で弱点を克服することができたのです。
プルーフ・オブ・ワークは大変な労力と電力が必要になります。ビットコインで不正をするには、ブロックを作るための大変な労力と電気代をさらに上回る計算速度や電力が必要になり、不正を犯す対価にしては割に合いません。それなら正直なマイナーとして参加し、ビットコインを正当に受けとったほうが一番の早道ですね。
ビットコインは、人間の心理的欲望を巧妙に取り入れたシステムだともいえるのです。
虚偽の取引を可能にする51％攻撃とは！
膨大な計算によって生み出されるブロックチェーンですが、一つだけ抜け穴があります。
それは多数決原理を逆手にとった、51％攻撃（51％attack）※と呼ばれているものです。
51％攻撃とは全採掘者のうち、過半数以上の悪意ある採掘者（団体）が間違った答えを一斉に「正しい」と割り出した場合、ビットコインのブロックチェーンは間違った答えを「正しい」と認識してしまうため、不正な取引が可能になります。
マイニングは計算速度が速い人ほど採掘に成功する確率が高くなるため、全体の過半数以上の計算能力を保持する団体が「悪意ある」採掘者だった場合、脅威となりえます。
2013年末、Ghash.ioというビットコインのマイニングプール※の処理速度が50％を超えそうになったため、ビットコインの信頼が揺らいだことがありました。
マイニングプールとはたくさんの人がお互いに協力して組織的にマイニングを行う仕組みのこと。マイニングプールのサ－バーから条件を与えられ、ナンスを探す作業を行います。
ビットコインはマイニングの参加者がとても多いため、51％攻撃の脅威は薄いのですが、参加者の少ないほかの仮想通貨ではありうることかもしれません。
ナンスを求めるって難しい計算ですか？僕、数学は苦手です。難しくはないが面倒な作業だ。念のため言っておくが、計算は高性能コンピューターが行うんだぞ。お前が計算機でできるようなレベルではない。ナンスを求める人間は基本的に「ボタンを押すだけの簡単な作業」だ。採掘（マイニング）できるビットコインは無限ではない！
マイニングでどれくらいのビットコインがもらえるのでしょうか。
2009年の創成期ブロックでは創立者に50BTC与えられました。
報酬は4年ごとに半減するように作られていて、2017年までは1ブロックの報酬は25BTCです。
ビットコインの価値はその時々で変動しますが、当時の日本円に換算すると1,125万円（1BTC＝45万円で計算）！現在の日本円に換算すると1億5,000万円！
この報酬を受け取りたいがために、最も早くブロックチェーンをつなげる競争にたくさんの人が参加しています。
ビットコインは無限に採掘できない仕組み
インフレによって貨幣価値が下がることを防ぐため、ビットコインは無限に流通量を増やすことはできません。
マイニングのみでしかビットコインが生み出されない仕組みになっており、マイニングで受け取れるビットコインの額も半減していきます。
ビットコインの埋蔵量は最大で2100万BTC、ブロックチェーンは692万9,999番目まで。
1ブロックのマイニングにかかる時間は10分なので、すべてのブロックをマイニングし終えるXデーは西暦2142年に当たります。
マイニングの報酬が減ることで予想できる問題
計算上、最終的にはマイニングで生み出されるビットコインは1ブロックあたりごく少ないものになってしまい、最後のブロックでは「1億分の1BTC」しか受け取ることができなくなってしまいます。
時間がたてばたつほど「マイニングで得られる報酬は減る」にもかかわらず「計算速度を維持するためのコスト（電気料金や設備投資）は減るどころか増える一方でしょう。
マイニングによるインセンティブが高いことで多くのマイナーに競争心理が生まれ、それが強固なシステム維持につながっているなら、このパラドックスは心配な一面だといえます。
そもそもこんなシステム誰が考え出したんですか？Satoshi Nakamotoという謎の人物が2009年「Bitcoin:A Peer-to-Peer Electoronic Cash System」という論文を発表している。現在のビットコインの流通システムはその論文に忠実に構築されたものだ。サトシ・ナカモトとは一体誰なのか、実在するのかもよくわかっていないが、金融革命ともいえる一大旋風を巻き起こした張本人は、かなりユニークな天才数学者といえるだろう。
2017年8月、ビットコインのブロックチェーンが分裂し、新しい仮想通貨「ビットコインキャッシュ」が誕生しました。それに付随し、ビットコインの新たな問題点が浮き彫りに！「ビットコイン分裂の原因や経緯、明らかになった新たな問題点とは何なのか？」を知りたい人は、こちらの記事をお読みください。
【ビットコインキャッシュとは】ビットコインからなぜ分裂したのか？マウントゴックス事件は「ビットコインの破たん」ではない
サトシ・ナカモトが考案したビットコインの取引システムの理論に、いまのところ破綻はありません。
しかしサトシ・ナカモトの構想に入っていない部分があります。それは両替所や取引所と呼ばれる仲介業者です。
強固なブロックチェーンを改ざんすることができない代わりに、ハッカーは取引所のセキュリティーを破壊してパスワードを盗んでしまいます。
日本でも2014年、取引所であるマウントゴックス（Mt.Gox）の利用者のビットコインが盗難に遭い、突然取引停止しました。事件の真相はマウントゴックス社長の横領事件だった可能性が高い※ですが、メディアによって「やっぱりビットコインは破綻した」と間違った報道をされたことがあります。
※現在公判中で、罪は確定していないビットコインの運営自体に欠陥はありません。しかし取引所のセキュリティーに信頼できないものもあることを肝に銘じましょう。
マウントゴックス事件によってビットコインの値段は急落し、ビットコインにマイナスイメージを植え付ける結果になってしまったぞ。ビットコインの売買にビットフライヤーをおすすめする理由！
万全のセキュリティーでビットコインの売買が安心してできる取引所は、bitFlyer（ビットフライヤー）です。
bitFlyerはログインパスワードに加え、さらに確認コードによる二段階認証を採用。アカウントのセキュリティーを強化し、あなたの大切なコインをハッカーから守ります。
またbitFlyerの株主には、SMBCベンチャーキャピタルや、みずほキャピタル、三菱UFJキャピタルなど、3大メガバンクの出資を受けているほか、SBIインベストメントやGMOグループなど有名金融機関がこぞって株主になっています。資本金は41億238万円（資本準備金含）を超えており、まさにビットコイン取引所のなかでは破竹の勢いで成長している企業なんです。
このようにbitFlyerは潤沢な資本金があり、多くの株主に支えられていますので、万が一にも破綻するようなことは考えにくく、安心してコインの取引や保管が行える取引所だといえるでしょう。
bitFlyerがおすすめの理由は、次のとおりです。
bitFlyerがおすすめの理由以上のような理由からbitFlyerはユーザーに評価され、いまでは「ビットコイン取引量 国内 No.1」「暗号資産サービス利用経験率 国内 No.1」となっております。」ナンバーワン！
※ Bitcoin 日本語情報サイト調べ。国内暗号資産交換業者における 2021 年の年間出来高（差金決済/先物取引を含む）※暗号資産（仮想通貨）取引サービス利用者 20-59歳男女1,000人を対象に、インターネットによるアンケートを実施。調査実施日は2021年6月11-14日。調査機関：（株）インテージ情報収集に強い賢いユーザーはビットフライヤーを使っているぞ！ビットコインで儲けたい、簡単に取引したいというユーザーはビットフライヤーが一番だ
bitFlyerの詳細へbitFlyerの公式サイトへコインチェックはマネックスグループ傘下
コインチェックは2018年4月よりマネックスグループのメンバーとなりました。
マネックスグループは東証１部上場企業で「マネックス証券」も傘下に持ち、日本中の人々から信頼を得ているグループ会社です。
またビットコインだけでなく、売買できる仮想通貨は国内の仮想通貨取引所では最大級です！
コインチェックのメリットまとめビットコイン以外の仮想通貨がほしい人はコインチェックがおすすめデス！ビットコインのようにこれから数倍、数十倍の価値になるかもしれない仮想通貨が沢山ありマス！コインチェックの詳細へコインチェックの公式サイトへいま金融の革命が起きている！ビットコインの画期的な仕組み
この記事ではビットコインという仮想通貨がどのように信頼性ある取引記録を維持しているのかという仕組みについて解説してきました。「貨幣は管理主体がなければ信頼できない」という今までの既成概念は、ビットコインの登場で完全にくつがえりました。むしろ管理主体がない方が信頼できるのではないか、とさえ思えます。
面識がない不特定多数の人々でも一方向に協力し、膨大な計算作業から生み出される解答を裏付けとして、正しい取引履歴を積み上げていくことができるのです。
もちろんビットコインの歴史はまだ始まったばかり。これから先サトシ・ナカモトが予想だにしなかった大難問が立ちはだかる可能性もあります。
しかしビットコインを取り巻く世界のエンジニア達が解決に導いていくことは間違いありません。私たちは通貨革命といわれるビットコインの行く末をこれからも注視していきましょう。
