【学校が教える】ビットコインとは？ 仕組みと特徴を図解

仮想通貨への投資として有名なビットコイン (Bitcoin/BTC)ですが、ブロックチェーン技術の視点から仕組みや特徴を図解します。2008年にサトシ・ナカモトによって、ビットコインを実現するために生まれた歴史も踏まえて解説します。

ブロックチェーンは今でこそ、いろいろな分野での応用が期待されているけれど、最初はビットコイン (Bitcoin/BTC) を実現するために生まれた技術なんだよ。

そうなんだ！でもそもそもビットコインってどんなものなの？「仮想通貨」といわれたり、名前に「コイン」ってあるから、お金みたいなイメージがあるけど・・？

そうだね。最近は投資手段の一つとして「ビットコイン」という名前はよくきくけど、実際にそれがどんなものかというのは、あまり知られていないかもしれないね。それじゃあ、今回はブロックチェーンの技術を中心に、ビットコインがどんなものかを紹介しよう！

わあ！今回の話も楽しそうだね！

ビットコインの誕生

2008年にサトシ・ナカモトという匿名の人物によって “Bitcoin : A Peer-to-peer Electronic Cash System” という論文が発表されました。それまでインターネット上で管理者不在で取引するためのデジタル通貨が何度も考えられてきたのですが、実現、普及するまでには至りませんでした。

誕生のきっかけと初めてのコイン発行

ところが、「ホワイトペーパー」（設計概要図）と呼ばれるこの論文には、特定の企業や政府のような「信任された第三者」に依存することなく、ネットワーク上で二者間の送金を実現するためのデジタル通貨が提案されていたのです。

そして、2009年1月に初めてビットコインが発行されます。当初は“おもちゃ”のような扱いでしたが、熱心な支持者によってオープンソース（ソースコードの改変や無償配布が許可されたソフトウェアのこと）で開発され、普及していきます。

2010年には初めてピザと交換されました。これによってお金のような使い方ができると認識され、徐々に物やサービスとの交換、コインの売買がはじまり、決済通貨としての価値を持つようになりました。

その後、ネットワークは一度も停止することなく、最初の取引のパッケージのブロックが延々と続いて、今日に至っています。

最初のブロックに込められたメッセージ

ビットコインの最初のブロックが作られたとき、「ザ・タイムス」という新聞の、2009年1月3日付けの見出しにあった「銀行の二度目の救済を宰相が検討」という一文が埋め込まれていました。

折しもリーマンショックで世界的な経済不況にあり、国が銀行救済のために公的資金の投入を検討していたときです。銀行は民間企業であり、本来であれば業績不振の責任は銀行にあるはずですが、銀行が倒産すれば国の経済が負の連鎖が巻き込まれる。

なんとかそれを避けるために国が国民の税金を使って銀行を救おうとするわけですが、それに対してビットコインを作ったサトシ・ナカモト氏は疑問を投げかけたと考えられます。

国の都合で経済が混乱し、国民が負担を強いられるケースとしては、2018年、急激なインフレに苦しんでいたベネズエラがデノミ（通貨の切り下げ）を実行したため、通貨の価値が10万分の一になり、さらなる混乱に陥ったことが挙げられます。

サトシ・ナカモト氏は、このような国家の都合に左右されない通貨を実現したいという思いを、最初のブロックに込めたのかもしれません。

ビットコインとは何か？ その仕組みとは？

ビットコインとは、「管理者不在のネットワークで流通するデジタル通貨」です。

特定の管理主体に依存することなく、不正を排除した形で価値のやりとりを正しく証明することができるP2P（ピア・ツー・ピア）ネットワーク及びその管理台帳によってビットコインは実現されています。

さきほどもお伝えしたように、たとえば、国家や電子マネーの運営主体のような特別な意思決定者を必要としないことが特徴なのですが、それはいろいろな技術によって実現しました。

ビットコインの仕組みを支える3つの中核技術

ビットコインは、「電子署名」「P2P」「プルーフ・オブ・ワーク」という3つの中核技術から成り立っています。

（1）電子署名：公開鍵暗号方式という暗号方式によって、本人確認をおこなっています。

（2）P2P(ピアツーピア)：分散型台帳の中で、個人の取引を監視する通信技術のことです。

（3）プルーフ・オブ・ワーク（Proof of work、PoW）：不正を排除して正しい記録を維持して承認する仕組みです。

これらをベースにビットコインがあるわけですが、こういうものを組み合わせたことで、それまで不可能だと思われていたP2Pネットワーク上で成り立つ送金、決済などの経済活動を初めて実現したという意味で、ビットコインブロックチェーンは非常に画期的なのです。

もう一つの面白い点として、ビットコインブロックチェーンは基本的に新しい技術が使われたわけではなく、それまであった技術を組み合わせて作られたものだということです。既存の技術、実績のある技術を組み合わせて作られているので、長く安定的に機能し、2009年のリリース以降、現在に至るまで一度もシステムが停止していないのです。

ビットコインのネットワークの全体イメージ

以下の図は、ビットコインブロックチェーンがどういう動作をしているのかを示したもので、ネットワークの全体像をイメージしたものです。

それぞれのノード（ネットワークを構成するコンピュータ）には、取引の束がつまった「ブロック」がチェーン状につながったデータがあります。ネットワークには中央管理者がいない状態で、ノード同士はそれまで会ったこともなければ通信をしたこともないのですが、同じデータを持っています。

なぜそれが可能かというと、「コンセンサス・アルゴリズム」という合意形成の方法で、そのデータが正しいとノードたちが合意しているからです。

取引データの承認と「コンセンサス・アルゴリズム」による合意形成のプロセス

取引データは次のようなプロセスを経て、承認され、合意されていきます。

（1）取引データの作成：AさんからBさんに1ビットコイン送ろうとすると、その取引データが作成されます。この取引データは即座にビットコインのネットワークに通知されます。

（2）通知された取引データをノードが検証、ブロックを生成：通知を受けたノードたちが、「Aさんって本当にAさんか」「Bさんって本当にBさんか」「この送られた1ビットコインって本当にAさんが持っている正しいビットコインのか」ということを検証します。

（3）各ノードが台帳を更新：検証の結果、正しいことが証明されると、「これは本当のAさんで、これは本当のBさんで、この1ビットコインは本当にAさんが所有しているものだから、Aさんの残高を1減らしてBさんを1増やそう」とみなが合意していきます。それによって「Aさんマイナス1ビットコイン、Bさん1ビットコインプラス」とデータが更新されていくわけです。

このような取引データの承認と合意形成のプロセスを経て、ネットワーク上に分散している台帳は同じように更新されていきます。

これまでは、たとえば銀行のような中央管理者がAさんとBさんの取り引きを見て、Aさんの本人確認をして、Bさんの本人確認をして、Aさんの残高が正しいから台帳を更新するというものでしたが、ビットコインは「コンセンサス・アルゴリズム」というルールに従っておこなわれているという点が、非常にユニークだといえるでしょう。

この「コンセンサス・アルゴリズム」は、先ほど紹介した3つの中核技術「電子署名」「P2P」「プルーフ・オブ・ワーク」によって支えられています。

ビットコインの特徴

ビットコインには、次のような特徴があります。

中央管理者が存在しないので規制は不可能

誰もビットコインのネットワークを所有していない、管理していないので、規制の対象となる主体がいないのです。仮に、国家や地域単位で規制したとしても、規制されていない国では止まることが ないので、ビットコインネットワークを止めることは事実上不可能です。

安い利用料で送金できる

ビットコインのネットワークには送金時の仲介者がいないため、安い手数料で利用することができます。特に国際送金は既存のシステムよりも安価で迅速に行えることがあります。中央管理者（仲介者）が存在しないので、そのシステム維持のための費用を利用者が負担する必要がなく、結果として手数料を抑えられるということになります。

通貨発行者がいないので通貨の改悪（シニョレッジの乱用）が起こらない

通貨発行権というのは国家が持つ最も重要な権利の1つですが、その規律がゆるいと、国債を大量発行してハイパーインフレ（通貨の価値の暴落）が起こり、結果、国民が苦しめられることになります。一方、ビットコインの発行はプログラムによって完全にコントロールされているため、発行者の都合で発行することができません。

インターネットがあれば、世界中で24時間365日利用できる

ビットコインは送金時に必要な最低限のデータサイズが小さいので、インターネットの環境がある場所ならいつでも利用できます。P2Pネットワークでは、各ノードがテータを提供するサーバとデータを要求するクライアントの役割を両立しているため、これまでにあったような「今日はサーバのメンテナンスでシステムが使えません」ということもありません。

取引履歴が公開されているので誰でも閲覧することができる

ビットコインブロックチェーン上に記録された取引はすべて閲覧できます。逆転の発想ですが、公開し衆人の監視にさらすことで逆に不正を防ぐことになるのです。また、誰から誰へいつどのくらいの金額が送金されたのかをすべて追跡できます。したがって、透明性の高い取引が 可能となります。

発行枚数は上限2100万ビットコインと設定されている

ビットコインはプログラムによって発行上限が設けられています。約2100万ビットコインに到達すると、それ以上は新規のビットコインは発行されません。現在のペースでは、2140年頃に上限に達すると考えられています。これは通貨の過剰発行によるインフレを防ぐ対策だと考えられています。

ビットコインの半減期と希少性

これはビットコインの発行数量を経年で表したグラフですが、現在はおそらく1800万ビットコインぐらいが発行されています。上限2100万枚うち1800万くらいがすでに市場に出回っています。80％は発行済みということになります。

出典：https://www.blockchain.com/ja/charts/total-bitcoins?timespan=all

ビットコインは10分ごとに12.5ビットコインずつその発行数が増えていきます。この12.5ビットコインは、取引を承認したとき、つまりブロックを承認したとき、その承認作業を行っているマイナーと呼ばれる人たちが受け取っている報酬です。この報酬はネットワーク上に新たなビットコインを供給すると同時に、マイナーたちが自らマイニングを行う動機にもなっています。

また、4年に1回、マイナーたちへの報酬が半減していきます。最初は50ビットコインだったものが、2012年には25ビットコインに半減しました。そして2016年には12.5ビットコインに半減。次回は2020年の夏あたりに6.25へ半減する予定です。段階的に新規の発行数量が減っていきます。そして2140年頃には上限の2100ビットコインに達する見込みです。

これはビットコインの希少性を高めると同時に過剰発行によるインフレを抑制していると考えられています。

さきほど通貨の改悪（シニョレッジ）のところでもお伝えしましたが、通貨発行の乱発はインフレの原因になりますので、上限を決めてインフレにならない構造を作っておくことで保有している人も損しない、ということが発行の基本思想になっていると思われます。

一方で、発行上限が2100万ビットコインではたいして使えないのではないかと考える方もいるでしょう。しかし、ビットコインに限って言えば、最小の単位が1ビットコインではなく1億分の1ビットコインなので、それなりの数量を使うことができるのです。

さらに、ブロックチェーンによるデータの正確性が担保されていますので、発行上限があることが希少性を産んで、価値の代替手段になると考えられています。よくビットコインは「デジタルゴールド（電子的な金）」だと言われます。

これまで人類はゴールド（金）を延べ棒のような形で保有し、価値の代替手段、貯蔵の代替手段としてきましたが、デジタル化時代ではビットコインがそれと同じ働きをする可能性も十分にあるでしょう。

まとめ

今回は、ビットコインの仕組みや特徴を、ブロックチェーン技術の視点からご紹介しました。ビットコインの誕生の経緯や基本思想、それに基づいたブロックチェーンによる中核技術や特徴を知ることで、ビットコインの投資や投機とは違った側面、つまり国家のような中央機関に頼らない通貨としての可能性を感じていただけたのではないでしょうか？

今後も、ブロックチェーン初心者の方に向けた分かりやすい記事をお届けしたいと思います。