ビットコインとは？ ホワイトペーパー入門編

BTCとは何か、どのように機能するのか？

ビットコインの話題は、作ろうと思えばいくらでも深くなる。 ビットコインは、公開台帳、「プルーフ・オブ・ワーク」と呼ばれる合意形成アルゴリズム、秘密鍵暗号方式を用いたピアツーピアの電子通貨システムです。 それで十分だと歯車が動いたのなら、読むのをやめて使い始めればいいのです。 そうでない場合は、なぜ存在するのか、そして世界の金融情勢をどのように一変させたのかを深く掘り下げます。 もっと知りたいですか？

ビットコインは誰がつくったのか？

サトシ・ナカモト

ビットコインの公式な作成者はおらず、仮名である。 このホワイトペーパーは、サトシ・ナカモトと名乗る人物によって書かれたものだが、このペンネームが誰なのか、公式には確認されてはいない。 憶測でしかないが、アダム・バックか？ハル・フィニー？クレイグ・ライト？

誰が作ったかは分からないので、せめて理解しようとすることはできる。 ビットコインという技術がどのように生まれ、金融のあり方をどう変えたかを理解するためには、様々な数学者やコンピュータ科学者による計算問題の解法の経過を簡単に知ることが重要である。

ビザンチン将軍問題

ビザンチン将軍問題は、情報が正しく機能するために敵対的な環境を無防備に通過する必要がある分散コンピューティング問題を抽象化したものである。

敵の都市を包囲している忠誠心の高い将軍たちが、攻撃するか退却するか、合意を得なければ包囲は必ず失敗するという比喩である。 問題は、裏切り者の将軍が、誠実な将軍に悪意ある情報を流し、合意を分断して攻撃を阻止しようとすることだ。 だから、コンピュータのネットワークでも同じことが言える。

ビットコインについては、敵対するノードが存在する環境下で、誠実なノードが取引の公開台帳上で確実に合意に至る方法を見出すためにこの問題が利用されている。 より現実的な解決策として、暗号技術を使ってメッセージを暗号化して送るという方法があった。

公開鍵暗号方式

この問題は、さまざまな暗号化方式で解決できますが、公開鍵と秘密鍵のペアを使用することで、金融界の状況を永久に変えるきっかけとなるでしょう。

基本的な考え方は、秘密鍵と、秘密鍵から派生した公開鍵のペアを生成することです。 秘密鍵はご想像の通り、非公開で、公開鍵は誰でも使えるように公開されます。 メッセージの所有権や正当性を確認するために公開鍵を使う方法はたくさんありますが、公開鍵から秘密鍵を見つける方法はありません。

暗号通貨については、秘密鍵は取引の署名（ハッシュの作成）に使われ、公開鍵は公開鍵を明かすことなく署名が秘密鍵と結びついていることを検証するために使われる。

アダム・バックのハッシュキャッシュ

1997年、Adam Backは電子メールスパムへの対策として、また後にDoS攻撃への対策として、メッセージグループCypherpunksにHashcashパッケージを発表した。 それは、メールの送信者が自分のメールのハッシュを作成しなければならないプロトコルを作ることで、一定の計算能力の消費を必要とするものでした。

このハッシュは、送信者の証明や送信者からのプルーフ・オブ・ワークを提供するために、作成は比較的困難だが解読は容易であることが必要であった。 しかし、1分間に1万通のメールを送ることをビジネスモデルにしているスパムメール送信者にとっては、これは高くつく。

これらは、複雑な問題を驚くほど簡潔に説明したものであり、これらのマイルストーンの重要性を理解した上で、さらに読み進めていくことをお勧めします。 しかし、とりあえず、これらの概念は、金融ツールとしての暗号について学ぶ際に知っておくべき重要なものです。

ビットコインの仕組み

現在、ビットコイン1枚を入手するための相場は24,000米ドル程度と高額ですが、「サトシ」と呼ばれるビットコイン単位で取引できるため安心です。 ビットコインは1億サトシで、1ドルは100セントです。 しかし、通貨はビットコインネットワークにおけるアカウント単位に過ぎない。 ネットワークの重い作業は、ボンネットの下で行われ、一般ユーザーから遠ざけられています。

トランザクション

ビットコインのネットワークは、暗号技術を結合したルールによって、ウォレットとデータ（UTXO）を保持するブロック、そして採掘者の誠実さにインセンティブを与えるノード間で安全に通信を行うことができるようになっています。 この概要では、完全な技術的説明はできませんが、まず、2つの重要な概念について簡単に説明します。

UTXOの簡単な説明

他のネットワークが採用しているアカウントモデルとは対照的に、ビットコインが採用しているUnspent Transaction Output（UTXO）モデルをざっと理解することは非常に重要です。

UTXOは、一般的に不換紙幣を使用するのと同じような現金/両替システムであると説明することができます。

1. 1.私は2BTCのUTXOを持っていて、ボブのウォレットに1BTCを送りたいです。
2. 2.私の情報が関連付けられた2BTC UTXO全体をトランザクションとして含み、ロックを解除し、2つの1BTC UTXOに分割します。
3. 3.そして、私の鍵情報はUTXOの1つに、ボブの鍵情報はもう1つに付けられる。
4. 4.各 UTXO はロックされ、トランザクション内の各ウォレットに関連付けられます。 今はそれぞれ1BTCのUTXOを持っています。

これらのステップは、ブロックチェーン上でマイナーによって作成されたブロックに集められ、保存されます。 これは簡単な説明ですが、ビットコインネットワークの機能と制限をよりよく理解するのに役立ちます。

ブロックチェーン公開台帳

ピアツーピアのキャッシュシステムの核となるコンセプトは、信頼、またはその欠如です。 有効な通貨制度は、第三者（信託や銀行）を使って、取引の正確な会計処理と不正の発見を保証している。

サトシは、この新しいネットワークがピアツーピアの取引を成立させるためには、信頼の代わりに暗号による証明を使わなければならないと提唱した。 また、ピアは単一の真実のソースに合意する必要があり、ブロックチェーンはこれらの変数を解決するために使用されました。 ネットワーク上のすべてのノードがアカウント記録のコピーを所有し、これがネットワークとそのブロックを採掘する採掘者のための真実のポイントとして機能することになります。

ブロックチェーンの詳細

ブロックチェーンとは、新しい概念ではなく、簡単に言えば、取引（データ）を含むブロックでできた不変のデジタル台帳のことである。 不変性とは、ブロックが追加されるだけで、削除や変更はできないブロックチェーンの性質を指します。 新しいブロックは、前のブロックのハッシュを使用し、台帳の不変性を強化します。このため、ネットワークは各ハッシュを簡単に検証できますが、各ハッシュを再作成することは非常に難しくなります。

チェーン上で検出された変更は、ネットワーク上に分散した記録と一致しないため、データを無効とする。 しかし、ネットワークはどのハッシュを真実として記録するのか、どうやって知るのだろうか？

ビットコインはどこから来たのか？

ビットコインを得るには、AscendEXのような取引所からフィアットでビットコインを買う方法と、ビットコインと引き換えにサービスを提供する方法がある。 しかし、顧客に対してサービスを提供するのではなく、顧客はネットワークである。

プルーフ・オブ・ワークとビットコインのマイニング

UTXO、ブロックチェーン、公開鍵暗号など、ビットコインのソフトウェアの主要な仕組みについて簡単に説明しました。 これで安心してブロックマイニングとプルーフ・オブ・ワークの目的を説明することができる。

ビットコインのマイナーは、ブロックチェーン上のブロックの次のハッシュを見つけるためにエネルギーとコンピューティングパワーを消費するノードです。 これらのコンピュータは、一致するハッシュを見つけるまで、1秒間に何千回も計算を行う。 そして、採掘者は報酬として「coinbase」トランザクションを回収し、次のブロックを見つけるために移動する。 そして、残りのネットワークは、台帳のコピーを更新し、それを残りのネットワークにブロードキャストします。

注 単にブロックを採掘するだけでは、採掘者の成功は保証されず、ハッシュはチェーンで見つかった次のブロックと一致する必要がある。 正直なノードは、ブロックチェーンの最長のコピーしか参照しません。

プルーフ・オブ・ワークのコンセプトは、ハッシュキャッシュで使われるようになったときからあまり変わっていない。 ある時間が経過し、仕事が行われたことを示すために、演算能力というエネルギーの消費を要求するというものです。 ビットコインで使われているハッシュ（SHA-256）を解くために必要なアルゴリズムをコンピュータが計算するのに時間がかかるため、ネットワーク上で線形時間を表現する数少ない方法の1つです。

採掘の量に応じてネットワークが設定する難易度により、採掘者は10分ごとにハッシュを見つけることができるように計算・設計されています。 ネットワーク上の採掘者が多ければ多いほど、難易度は高くなります。

最大供給量と報酬の半減

あなたが遭遇する大きなセールスポイントの1つは、ビットコインの安定したインフレスケジュールです。 2140年頃に予定が終了するまでに流通するビットコインは2100万枚にとどまる。 その間、ビットコインの採掘者はブロック生成の報酬を受け取り続けるが、報酬はおよそ4年ごと、つまり21万ブロックごとに半分になる予定である。

ブロックマイニングに関する注意点

明らかな疑問は、なぜ誰かがネットワークを騙すために独自のブロックチェーンを作らないのだろうか、ということです。 これが、ネットワークに対する「攻撃」と呼ばれるものです。 正規のブロックを採掘するにはネットワークの演算能力の51％という膨大なエネルギーが必要で、不正なブロックを採掘して、この偽のブロックに合わせてブロックチェーンのハッシュを照合するには、さらに膨大なエネルギーが必要です。 このネットワークでは、破壊しようとするより、正直に振舞う方が得策なのです。

ハッシュを検証するよりも、ハッシュを作成する方が信じられないほど難しくなるという発想は変わりません。

覚えるのは簡単、マスターするのは難しい

ビットコインネットワークのユーザー間のやり取りはそれほど複雑ではなく、一般ユーザーが日常の取引で暗号を使う必要がなかっただけです。 このように、金融取引における無担保の側面を難解にするために、余分なステップが加わることで、複雑さが増しているのです。

上記の重要な概念を理解することは、このテーマをマスターすることを意味するのではなく、単にビットコインのような複雑なトピックをより深く掘り下げるためのツールを提供することを意味するものです。 経済学、哲学、Proof-of-Workのエネルギー使用量の議論、Hard-forks、Seed phraseのセキュリティ、などなどです。 詳細は後ほどご紹介します。