レゴブロックでブロックチェーンを説明する

裏切りものが何人いるかわからない世界

のっけからダジャレで恐縮である。でもそんなに遠くない気がするのだ。レゴブロックでなんとかイケるのでは？というぼんやりした確信を頼りに進めよう。

いやしかし、仮想通貨（最近は暗号資産と呼ぶ）には苦い思い出もある人も多かろう。トラウマを刺激するつもりはないので、ここは最初に言っておこう。

実はブロックチェーンは「データを安全に保管する仕組み」であって、仮想通貨オンリーの技術じゃないんですよ。

ブロックチェーンって、データが改ざんされるとすぐバレるようになってるんです。だからその技術をお金に使うのが一番わかりやすい。自分の残高いじられたら嫌だもんね。

でも、他人にいじられたら嫌なデータって他にもたくさんある。契約関係とか流通とか著作権とか。ブロックチェーンってそっち方面にも応用できるよねー、という話になっているのだ。

じゃぁどうやってデータを安全に保管できんのか、ってのをこれで説明しますね。

レゴのブロックをデータだと思ってください。ここでは奥のロン毛がデータを管理しています。

銀行とかいろんなシステムって、データを管理しているところがあって、そこをみんなで見に行ってるじゃないですか。上の写真では、ロン毛にお任せしている状態。

でもロン毛のセキュリティがガバガバだったり、悪意を持ったりしたら、エラいことになっちゃう。ロン毛の頑張りにかかっている。

ロン毛ひとりに任せるのも大変だし、じゃぁみんなで苦労を分散したらいいんじゃない？

同じデータをコピーして、みんなで持ってればいいじゃん。これならひとりがヘマしても他の人がカバーできるし。せっかくのインターネットやん？それって素敵やん？（これを分散型台帳技術と呼ぶ）

なかには「俺の都合のいいようにデータを改ざんするぞ」みたいなヤツも出るわけです。いやな世の中ですね。

ただ、さっきみたいにみんなでデータを持っていると「この人が絶対正義」ってのがない。リーダーがいないから。

だからこのままだと、「誰が本当のことを言ってるの？」ってパニックになっちゃう。

真面目にデータを持っている人もいるけど、デマを流す人がいるかもしれないし、マシンが壊れちゃった人がいるかもしれない。

ホントか嘘かわからない情報が流れるなかで、全員で「これが正しいよね！」と意見を一致させるのは難しいのだ。（これを「ビザンチン将軍問題」と呼ぶ）。

ここで、「そんならデータの保管の仕方を工夫しようぜ」と生み出されたのが、ブロックチェーンである。

ブロックチェーンは「ブロック」の「チェーン」

ブロックチェーンってその名の通り、データの「ブロック」が、「チェーン」でつながっているもの。

データがある程度たまったら、それをひとつの「ブロック」にする。

それを「1番ブロック」「2番ブロック」「3番ブロック」……とつなげていく。ほら、ブロックでチェーンだ。

と、ここで、撮影を担当していた藤原さんから質問が。

えーっとですね、ビットコインを例にすると、さっきの「ブロック」ってのは「取引データ」のかたまりなんですね。

お金を送った、送られた、が積み重なったデータになってます。これを本来変えるタイミングでないときに変えちゃうのが『改ざん』です。

預金通帳を思い浮かべてもらうといいんですけど、新しく1万円預金するのが「残高の変更」で、昔5000円プラスされた記録を1万円プラスに変えるのが「残高の改ざん」になります。

さて、データをブロックにしてつなげただけでは、改ざんは防げない。そこで、チェーンの「つなぎ目」を工夫します。

ブロックをつなぐ「ハッシュ値」

ここからはブロックの「つなぎ目」となる、「ハッシュ値」と呼ばれるものを作る話になります。いよいよ核心だ。

子どもに作ってもらったんだな、と思うだろう。実際頼んだのだけど、納期（子どもが寝る時間）がギリギリだったので作ってもらえなかった。みんなが寝たあとそれっぽい感じに作ったよお父さんは。

さて、この「ハッシュ関数」。何者かというと……。

説明の都合で、ハッシュ値をブロック4つ分で表現しているけど、実際はもっと長い。ビットコインで使われているハッシュ関数のひとつ、SHA-256だと64文字（256バイト）だ。

「デイリーポータルZ」というデータなら、こんなハッシュ値になる。

ハッシュ値の文字の並びはデタラメで、どんな並びになるか予測不能。同じ「デイリーポータルZ」であれば、毎回おんなじハッシュ値になる。

ちなみに、「あ」1文字だけのSHA-256ハッシュがこれ。

さっきの「デイリーポータルZ」のときと同じ64文字だ。どんなデータを元にしても、ハッシュ値の長さは同じになる。

同じデータからは同じハッシュ値しか出てこないし、データが変わるとハッシュ値も変わっちゃう……

お？これって「データが変わったらすぐバレる」って仕組みに使えるんじゃない？

1番ブロックのデータからハッシュ値を作って、それを1番ブロックにくっつける。

そして、1番ブロックのハッシュ値を、2番ブロックにもくっつける。ハッシュ値をブロックのつなぎ目にしちゃう。

こうすると、データの改ざんがあったとき「つなぎ目のあっちとこっちで、ハッシュ値が違うじゃん！」ってわかるのだ。

おつかれさまです。しかし本番はここからなのです……。

ハッシュ値の計算をめっちゃ難しくしないといけない

さっきのハッシュ値を出すマシーン（ハッシュ関数）、実際は一瞬でハッシュ値を計算してくれる。あんなにデタラメな文字列がピャッと出てくる。

ってことは、全部のブロックのハッシュ値を計算しなおして、再びブロック同士をつなぎ直しても、全然時間がかからない。

1個の改ざんのために全部変えちゃう、悪いやつならそれくらいのことをする。

じゃぁどうするのか。ハッシュ値がすぐ計算できるのがよくない。ならば、ハッシュ値の計算を面倒くさくしよう、と考えたのだ。ブロックチェーンを考えた人は。

ブロックのつなぎ目に使うハッシュ値に、一定の条件をつけるのだ。例えば「先頭から0が○桁連続するものとする」と決めちゃう。

20桁と決めたなら、こういうハッシュ値以外あたしゃ認めないよ、となる。

いやいや、さっきハッシュ値は「文字の並びがデタラメで予測不能」って言ったやん。こんなん狙って作れるわけないじゃん。

そうなのだ。こんなハッシュ値は狙って作れない。だから、データを付け足して何回も何回も試すしかない。

このとき、オレンジと茶色のブロックみたいに付け足すデータを「ナンス（nonce）値」と呼ぶ（Number used once：一回しか使わない、の略）。

で、試行錯誤の末に条件を満たしたハッシュ値が出たら「ちゃんとこれで計算すると出たから！」と証明するために、ナンス値とハッシュ値をブロックに追加する。

めでたく面倒くさくなったので、データの改ざんが難しくなった。よかったよかった。

さてナンス値の試行錯誤は、何万回何十万回何千万回と繰り返すため、計算はめっちゃ大変。コンピューターの力がすんごい必要になる。

そんな大変なこと、誰がやってくれるの？ 管理者とかリーダーとかいないんでしょ？

ここからはビットコインの場合の話なんですけど、ビットコインは最初にナンス値を計算できた人にご褒美（ビットコイン）をあげるようになっている。

そんなこと言われたら黙っちゃいられない。世界中の人が一番乗りを目指して、CPUをぶんぶん回しながらナンス値を計算することになる。

これが「マイニング（採掘）」と呼ばれる行為だ。

マイニング、言葉だけでも聞いたことある人が多いと思う。実はこういうことなんですって。

ご褒美ほしさにみんな頑張ることで、結果としてデータの改ざんを防げるようになる。悪者もやる気を無くす。うまい仕組みだなぁと思う。

はーここまで長かった。以上がブロックチェーンのざっくりとした仕組みである（間違っていたら優しく教えてください）

ちなみにこの「みんなが力業でハッシュ値を探す」というやり方を「Proof of Work」という。でもこれって、すんごいCPUパワーを使うので、電気代も馬鹿にならない。もっと環境にいいやり方はないの？ということで、最近では「Proof of Stake」「Proof of Consensus」と呼ばれる別のやり方もある。あと全体公開する「パブリックブロックチェーン」に対して閉じた環境で行う「プライベートブロックチェーン」ってのもあって……。