ブロックチェーンは、暗号化ハッシュを介して安全に相互にリンクされたレコード（ブロック）のリストがどんどん増えていく分散型台帳です。[1] [2] [3] [4]各ブロックには、前のブロックの暗号化ハッシュ、タイムスタンプ、トランザクションデータ（通常、データノードがリーフで表されるマークルツリーとして表されます）が含まれます。各ブロックには前のブロックに関する情報が含まれているため、実質的にチェーンを形成し（リンクリストのデータ構造と比較してください）、各追加ブロックはその前のブロックにリンクされています。その結果、ブロックチェーンのトランザクションは、一度記録されると、後続のブロックをすべて変更し、これらの変更を受け入れるためのネットワークコンセンサスを得ない限り、特定のブロックのデータを遡及的に変更することができないため、改ざんに対して耐性があります。

ブロックチェーンは通常、ピアツーピア（P2P）コンピュータネットワークによって管理され、公開分散台帳として使用されます。ノードはコンセンサスアルゴリズム プロトコルに従って新しいトランザクションブロックを追加および検証します。ブロックチェーンの記録は変更不可能ではありませんが、ブロックチェーンのフォークが発生する可能性があるため、ブロックチェーンは設計上安全であると考えられており、高いビザンチンフォールトトレランスを備えた分散コンピューティングシステムの好例です。[5]

ブロックチェーンは、 2008年にサトシ・ナカモトという名前（または仮名）を使用する個人（またはグループ）によって、スチュアート・ハーバー、W・スコット・ストーネッタ、デイブ・ベイヤーによる以前の研究に基づいて、ビットコイン暗号通貨取引の公開分散型台帳として機能するように作成されました。[6]ビットコインにブロックチェーンが実装されたことで、ビットコインは信頼できる機関や中央サーバーを必要とせずに二重支払い問題を解決した最初のデジタル通貨になりました。ビットコインの設計は、他のアプリケーション[3] [2]や、一般の人が読み取り可能で暗号通貨で広く使用されているブロックチェーンに影響を与えています。ブロックチェーンは、一種の支払いレールと考えることができます。[7]

プライベートブロックチェーンはビジネス利用が提案されている。Computerworld誌は、適切なセキュリティモデルを伴わないこのようなプライベートブロックチェーンのマーケティングを「偽薬」と呼んだ。[8]しかし、許可型ブロックチェーンは、慎重に設計されていれば、許可型ブロックチェーンよりも分散化が進み、実用上はより安全になる可能性があると主張する者もいる。[4] [9]

歴史

暗号学者の デイビッド・ショームは、 1982年の博士論文「相互に疑念を抱くグループによって確立、維持、信頼されるコンピュータシステム」の中で、ブロックチェーンのようなプロトコルを初めて提案しました。[10] [11]暗号的に保護されたブロックのチェーンに関する更なる研究は、1991年にスチュアート・ハーバーとW・スコット・ストーネッタによって発表されました。[4] [12]彼らは、文書のタイムスタンプが改ざんできないシステムの実装を目指しました。1992年、ハーバー、ストーネッタ、そしてデイブ・ベイヤーは、マークルツリーを設計に組み込みました。これにより、複数の文書証明書を1つのブロックにまとめることができるようになり、効率が向上しました。[4] [13]彼らの会社であるSuretyは、 1995年以来、毎週ニューヨーク・タイムズ紙に文書証明書ハッシュを掲載しています。[14]

最初の分散型ブロックチェーンは、 2008年にサトシ・ナカモトとして知られる人物（またはグループ）によって概念化されました。ナカモトは、ハッシュキャッシュのような方法を使用してブロックにタイムスタンプを付け、信頼できる当事者による署名を必要とせずにブロックをチェーンに追加するための速度を安定させる難易度パラメータを導入することで、設計を重要な点で改良しました。[4]この設計は翌年、ナカモトによって暗号通貨 ビットコインの中核コンポーネントとして実装され、ネットワーク上のすべての取引の公開台帳として機能します。[3]

2014年8月、ネットワーク上で発生したすべての取引の記録を含むビットコインブロックチェーンのファイルサイズは20GB（ギガバイト）に達しました。[15] 2015年1月には、そのサイズは30GB近くにまで増加し、2016年1月から2017年1月にかけて、ビットコインブロックチェーンのサイズは50GBから100GBに増加しました。台帳サイズは2020年初頭までに200GBを超えました。[16]

ブロックとチェーンという言葉は、サトシ・ナカモトの最初の論文では別々に使われていましたが、 2016年までにブロックチェーンという単一の単語として普及しました。[17]

アクセンチュアによると、イノベーション普及理論の応用により、ブロックチェーンは2016年に金融サービスにおいて13.5%の導入率を達成し、アーリーアダプター段階に達したことが示唆されている。[18]業界の貿易団体は、2016年にデジタル商工会議所の主導でグローバルブロックチェーンフォーラムを設立した。

2018年5月、ガートナーは、 CIOのわずか1%が組織内で何らかのブロックチェーンを導入していると回答し、短期的に「ブロックチェーンの積極的な実験を計画中または検討中」と回答したのはわずか8%だったことを明らかにしました。[19] 2019年には、ガートナーはCIOの5%がブロックチェーン技術が自社のビジネスにとって「ゲームチェンジャー」であると考えていると報告しました。[20]

構造とデザイン

ブロックチェーンの構成。メインチェーン（黒）は、ジェネシスブロック（緑）から現在のブロックまでの最長のブロック列で構成されます。孤立ブロック（紫）はメインチェーンの外側に存在します。

ブロックチェーンは、分散型、分散型、そして多くの場合公開型のデジタル台帳であり、ブロックと呼ばれる記録から構成されています。ブロックは、多数のコンピュータ間での取引を記録するために使用されるため、関連するブロックを遡及的に変更するには、後続のすべてのブロックを変更する必要があります。[3] [21]これにより、参加者は独立して、比較的低コストで取引を検証および監査できます。[22]ブロックチェーンデータベースは、ピアツーピアネットワークと分散型タイムスタンプサーバーを使用して自律的に管理されます。それらは、集団的利己心に基づく大規模なコラボレーションによって認証されます。[23]このような設計により、参加者のデータセキュリティに関する不確実性が最小限に抑えられた堅牢なワークフローが実現します。ブロックチェーンの使用により、デジタル資産から無限の再現性という特性が排除されます。ブロックチェーンは、各価値単位が一度だけ転送されたことを確認し、長年の二重支払いの問題を解決します。ブロックチェーンは、価値交換プロトコルとして説明されています。[24]

論理的には、ブロックチェーンは複数の層で構成されていると考えられます。[25]

ブロック

ブロックは、ハッシュ化され、マークル木にエンコードされた有効なトランザクションのバッチを保持します。[3]各ブロックには、ブロックチェーン内の前のブロックの暗号ハッシュが含まれており、2つのブロックをリンクしています。リンクされたブロックはチェーンを形成します。[3]この反復プロセスにより、ジェネシスブロック（ブロック0）と呼ばれる最初のブロックまで遡って、前のブロックの整合性が確認されます。 [27]ブロックとそれに含まれるデータの整合性を保証するために、ブロックは通常デジタル署名されます。[28]

場合によっては、別々のブロックが同時に生成され、一時的なフォーク（分岐）が発生することがあります。安全なハッシュベースの履歴に加えて、あらゆるブロックチェーンには、履歴の異なるバージョンにスコアを付ける特定のアルゴリズムがあり、スコアの高いバージョンが他のバージョンよりも優先されます。チェーンに含めるために選択されなかったブロックは、孤立ブロックと呼ばれます。[27]データベースをサポートするピアは、常に異なるバージョンの履歴を保持します。ピアは、データベースの中で最もスコアの高いバージョンのみを保持します。ピアは、より高いスコアのバージョン（通常は新しいブロックが1つ追加された古いバージョン）を受信するたびに、自身のデータベースを拡張または上書きし、その改善を他のピアに再送信します。特定のエントリが履歴の最良のバージョンに永久に残るという絶対的な保証はありません。ブロックチェーンは通常、新しいブロックのスコアを古いブロックに追加するように構築されており、古いブロックを上書きするよりも新しいブロックで拡張するインセンティブが与えられています。したがって、エントリが置き換えられる確率は、その上にさらに多くのブロックが構築されるにつれて指数関数的に減少し[29]、最終的には非常に低くなります。[3] [30] : ch. 08  [31]例えば、ビットコインはプルーフ・オブ・ワークシステムを採用しており、最も累積的なプルーフ・オブ・ワークを持つチェーンがネットワークによって有効なチェーンとみなされます。十分な計算レベルを証明するために使用できる方法はいくつかあります。ブロックチェーン内では、計算は従来の分離・並列方式ではなく、冗長的に実行されます。[32]

ブロック時間

ブロックタイムとは、ネットワークがブロックチェーンに1つの追加ブロックを生成するのにかかる平均時間です。ブロックが完成すると、含まれるデータは検証可能になります。暗号通貨では、これは実質的に取引が行われるタイミングであるため、ブロックタイムが短いほど取引が高速になります。イーサリアムのブロックタイムは14～15秒に設定されていますが、ビットコインでは平均10分です。[33]

ハードフォーク

ハードフォークとは、ブロックチェーンプロトコルへの後方互換性のない変更であり、ネットワークへの参加を継続するにはすべてのユーザーがソフトウェアをアップグレードする必要があります。ハードフォークでは、ネットワークは2つのバージョンに分割されます。1つは新しいルールに従い、もう1つは古いルールに従います。

例えば、イーサリアムは2016年にハードフォークを行い、コードの脆弱性を悪用されてハッキングされたDAOの投資家を「元通りにする」ことを目指しました。このケースでは、フォークの結果、イーサリアムとイーサリアムクラシックのチェーンが分割されました。2014年には、大手暗号通貨取引所から5000万NXTが盗難された事件の影響を軽減するため、ブロックチェーンの記録をロールバックするハードフォークを検討するようNxtコミュニティ[34 ]に依頼されました。ハードフォークの提案は却下され、交渉と身代金の支払いを経て資金の一部が回収されました。あるいは、2013年3月12日のビットコインの分割時のように、恒久的な分裂を防ぐため、新しいソフトウェアを使用するノードの大多数が古いルールに戻る可能性もあります。

より最近のハードフォークの例としては、2017年のビットコインが挙げられます。この分岐によりビットコインキャッシュが誕生しました。[35]ネットワークの分裂は主に、需要に対応するために1秒あたりのトランザクション数を増やす方法についての意見の不一致が原因でした。[36]

分散化

ブロックチェーンは、ピアツーピアネットワークを介してデータを保存することで、データが中央集権的に保持されることで生じるリスクの一部を排除します。[3]分散型ブロックチェーンは、アドホックな メッセージパッシングと分散型ネットワークを使用する場合があります。[37]

いわゆる「51%攻撃」では、中央機関がネットワークの半分以上の制御権を取得し、特定のブロックチェーン記録を自由に操作して二重支払いを可能にします。[38]

ブロックチェーンのセキュリティ手法には、公開鍵暗号の利用が含まれる。[39] : 5 公開鍵（長くランダムに見える数字の列）はブロックチェーン上のアドレスである。ネットワークを介して送信される価値トークンは、そのアドレスに属するものとして記録される。秘密鍵はパスワードのようなもので、所有者にデジタル資産へのアクセス、あるいはブロックチェーンが現在サポートしている様々な機能とやり取りする手段を提供する。ブロックチェーンに保存されるデータは、一般的に改ざん不可能であると考えられている。[3]

分散型システムのすべてのノードは、ブロックチェーンのコピーを保持します。データの品質は、大規模なデータベース複製[40]と計算上の信頼によって維持されます。中央集権的な「公式」コピーは存在せず、特定のユーザーが他のユーザーよりも「信頼」されることはありません。[39]トランザクションはソフトウェアを使用してネットワークにブロードキャストされます。メッセージはベストエフォート方式で配信されます。初期のブロックチェーンは、エネルギー集約型のマイニングノードに依存してトランザクションを検証し、[27]構築中のブロックにトランザクションを追加し、完成したブロックを他のノードにブロードキャストしていました。 [30] : ch. 08 ブロックチェーンは、変更をシリアル化するために、プルーフ・オブ・ワークなどのさまざまなタイムスタンプ方式を使用します。[41]後期のコンセンサス方式には、プルーフ・オブ・ステークが含まれます。[27]分散型ブロックチェーンの成長は、大量のデータを処理するために必要なコンピュータリソースがより高価になるため、中央集権化のリスクを伴います。 [42]

最終性

ファイナリティとは、ブロックチェーンに最近追加されたブロックが将来的に取り消されない（「ファイナライズ」される）という信頼度であり、したがって信頼できるという信頼度です。プルーフ・オブ・ワークであれプルーフ・オブ・ステークであれ、ほとんどの分散型ブロックチェーンプロトコルは、新しくコミットされたブロックのファイナリティを保証することはできず、「確率的ファイナリティ」に依存しています。つまり、ブロックがブロックチェーンの奥深くに蓄積されるほど、新たに得られたコンセンサスによって変更または元に戻される可能性は低くなります。[43]

ビザンチンフォールトトレランスに基づくプルーフオブステークプロトコルは、いわゆる「絶対的なファイナリティ」を提供することを主張している。ランダムに選ばれたバリデータがブロックを提案し、残りのバリデータが投票を行い、過半数の賛成があれば、そのブロックはブロックチェーンに不可逆的にコミットされる。[43]この手法の修正版である「経済的ファイナリティ」は、イーサリアムで使用されているキャスパープロトコルのような実用的なプロトコルで使用されている。ブロックチェーン内の同じ位置にある2つの異なるブロックに署名したバリデータは、「スラッシング」の対象となり、レバレッジされたステークが没収される。[43]

オープンさ

オープンブロックチェーンは、公開されているものの閲覧には物理的なアクセスが必要な従来の所有権記録よりもユーザーフレンドリーです。初期のブロックチェーンはすべてパーミッションレスであったため、ブロックチェーンの定義をめぐって論争が巻き起こっています。この継続的な議論における論点の一つは、中央機関によって任務を与えられ、承認（許可）された検証者を持つプライベートシステムをブロックチェーンと見なすべきかどうかです。 [44] [45] [46] [47] [48]パーミッションチェーンまたはプライベートチェーンの支持者は、「ブロックチェーン」という用語は、データをタイムスタンプ付きブロックにまとめるあらゆるデータ構造に適用できると主張しています。これらのブロックチェーンは、データベースにおける多版型同時実行制御（MVCC）の分散版として機能します。[49] MVCCが2つのトランザクションがデータベース内の単一のオブジェクトを同時に変更するのを防ぐのと同様に、ブロックチェーンは2つのトランザクションがブロックチェーン内の同じ単一の出力を使用することを防ぎます。[50] : 30–31 反対派は、許可制システムは従来の企業データベースに似ており、分散型データ検証をサポートしておらず、オペレーターによる改ざんや修正に対して強化されていないと主張している。[44] [46] Computerworldのニコライ・ハンプトン氏は、「多くの社内ブロックチェーンソリューションは、扱いにくいデータベースに過ぎない」と述べ、「明確なセキュリティモデルがなければ、独自のブロックチェーンは疑念を抱くべきだ」と述べている。[8] [51]

許可不要（パブリック）ブロックチェーン

オープンでパーミッションレス、あるいはパブリックなブロックチェーンネットワークの利点は、悪意のある行為者に対する防御が不要であり、アクセス制御も不要であることです。[29]これは、ブロックチェーンをトランスポート層として使用することで、他者の承認や信頼なしにアプリケーションをネットワークに追加できることを意味します。[29]

ビットコインをはじめとする暗号通貨は現在、新規エントリーにプルーフ・オブ・ワーク（作業証明）を含めることでブロックチェーンのセキュリティを確保しています。ブロックチェーンの安全性を高めるため、ビットコインはハッシュキャッシュパズルを採用しています。ハッシュキャッシュは1997年にアダム・バックによって設計されましたが、そのアイデアはシンシア・ドワーク、モニ・ナオール、イーライ・ポニャトフスキーの3人が1992年に発表した論文「Pricing via Processing or Combatting Junk Mail（ジャンクメールの処理または対策による価格設定）」で初めて提案されました。

2016年、ブロックチェーン関連プロジェクトへのベンチャーキャピタル投資は米国では弱まりましたが、中国では増加しました。[52]ビットコインをはじめとする多くの暗号通貨は、オープン（パブリック）ブロックチェーンを採用しています。2018年4月現在、ビットコインの時価総額は過去最高を記録しています。

許可型（プライベート）ブロックチェーン

許可型ブロックチェーンは、アクセス制御層を使用して、ネットワークへのアクセス権を持つユーザーを管理します。[53]許可型ブロックチェーンは、実際には中央集権化されていることが多い許可なしのブロックチェーンとは対照的に、慎重に設計されていれば、一定レベルの分散化を保証できると主張されています。[9]

許可型ブロックチェーンの欠点

ニコライ・ハンプトンはComputerworld誌で、「プライベートブロックチェーンは（おそらく）既にブロック作成リソースの100%をコントロールしているため、51%攻撃は不要だ。企業のプライベートサーバー上のブロックチェーン作成ツールを攻撃または破壊できれば、実質的にネットワークの100%をコントロールし、トランザクションを自由に変更できる」と主張した。[8]これは、2008年の金融危機のような金融危機や債務危機において、特に深刻な悪影響を及ぼし、政治的に影響力のある主体が一部のグループを優遇し、他のグループを犠牲にする決定を下す可能性がある。[54]また、「ビットコインブロックチェーンは大規模なグループマイニングによって保護されている。ギガワット単位の計算能力を使ってレコードを保護しようとするプライベートブロックチェーンはまずないだろう。それは時間と費用がかかるからだ」と述べている。[8]彼はまた、「プライベートブロックチェーンには『競争』は存在しません。つまり、競合他社よりも多くの電力を消費したり、ブロックを早く発見したりするインセンティブはありません。つまり、多くの社内ブロックチェーンソリューションは、単なる扱いにくいデータベースに過ぎないということです。」[8]

ブロックチェーン分析

ビットコイン、イーサリアム、ライトコインなどの暗号通貨の人気が高まるにつれ、パブリックブロックチェーンの分析がますます重要になってきています。[55]ブロックチェーンがパブリックであれば、ノウハウがあれば誰でもチェーンデータにアクセスして観察し、分析することができます。暗号通貨の流れを理解しアクセスするプロセスは、多くの暗号通貨、暗号通貨取引所、銀行にとって課題となっています。[56] [57] その理由は、ブロックチェーン対応の暗号通貨によって、麻薬、武器、マネーロンダリングなどの違法な闇市場取引が可能になっているという非難があるからです。[58]暗号通貨はプライベートで追跡不可能であるという一般的な考えがあり、そのため多くの関係者が違法な目的に使用しています。専門のテクノロジー企業がブロックチェーン追跡サービスを提供し、暗号通貨取引所、法執行機関、銀行が暗号通貨ファンドや法定通貨と暗号通貨の取引所で何が起こっているかをより意識するようになったため、この状況は変わりつつあります。この発展により、犯罪者はモネロなどの新しい暗号通貨の使用を優先するようになったと主張する人もいます。[59] [60] [61]

標準化

2016年4月、オーストラリア規格協会は、ブロックチェーン技術を支援する標準策定を検討するため、国際標準化機構（ ISO）に提案書を提出した。この提案により、ISO技術委員会307「ブロックチェーンおよび分散型台帳技術」が設立された。 [62]この技術委員会には、ブロックチェーンの用語、リファレンスアーキテクチャ、セキュリティとプライバシー、アイデンティティ、スマートコントラクト、ブロックチェーンとDLTのガバナンスと相互運用性、業界固有の標準、一般的な政府要件に関するワーキンググループがある。[63] [非一次資料必要] 50カ国以上が、国際銀行間金融通信協会（SWIFT）、欧州委員会、国際測量士連盟、国際電気通信連合（ITU）、国連欧州経済委員会（UNECE）などの外部リエゾンとともに標準化プロセスに参加している。[63]

他の多くの国家標準化団体やオープン標準化団体もブロックチェーン標準の策定に取り組んでいます。[64]これらには、米国国立標準技術研究所[65]（NIST）、欧州電気標準化委員会[66]（CENELEC）、米国電気電子学会[67]（IEEE）、構造化情報標準推進機構（OASIS ）、インターネット技術タスクフォース[68]（IETF） の個々の参加者が含まれます。

中央集権型ブロックチェーン

ブロックチェーン実装の多くは分散型ですが、OracleはOracle 21cデータベースに集中型ブロックチェーンテーブル機能を導入しました。Oracle 21cデータベースのブロックチェーンテーブルは、不変の機能を提供する集中型ブロックチェーンです。分散型ブロックチェーンと比較して、集中型ブロックチェーンは通常、コンセンサスベースの分散型ブロックチェーンよりも高いスループットと低いトランザクションレイテンシを提供します。[69] [70]

種類

現在、ブロックチェーン ネットワークには、パブリック ブロックチェーン、プライベート ブロックチェーン、コンソーシアムブロックチェーン、ハイブリッド ブロックチェーンの少なくとも 4 種類があります。

パブリックブロックチェーン

パブリックブロックチェーンにはアクセス制限がありません。インターネットに接続できる人なら誰でも、トランザクションを送信できるだけでなく、バ​​リデーター（つまり、コンセンサスプロトコルの実行に参加する人）になることができます。[71] [出典：自費出版？ ]通常、このようなネットワークは、セキュリティを確保し、何らかのプルーフ・オブ・ステークまたはプルーフ・オブ・ワークアルゴリズムを利用する人々に経済的なインセンティブを提供します。

最も大きく、最もよく知られているパブリックブロックチェーンには、ビットコインブロックチェーンとイーサリアムブロックチェーンがあります。

プライベートブロックチェーン

プライベートブロックチェーンは許可制です。[53]ネットワーク管理者からの招待がない限り、参加することはできません。参加者とバリデーターのアクセスは制限されています。オープンブロックチェーンと、オープンなアドホックコンピューティングクラスターではない他のピアツーピアの分散型データベースアプリケーションを区別するために、プライベートブロックチェーンでは通常、分散型台帳（DLT）という用語が使用されます。

ハイブリッドブロックチェーン

ハイブリッドブロックチェーンは、集中型と分散型の機能を組み合わせたものです。[72]チェーンの正確な動作は、集中型と分散型のどの部分が使用されるかによって異なります。

サイドチェーン

サイドチェーンとは、プライマリブロックチェーンと並行して実行されるブロックチェーン台帳の名称である。[73] [74]プライマリブロックチェーンからのエントリ（これらのエントリは通常デジタル資産を表す）は、サイドチェーンとの間でリンクすることができる。これにより、サイドチェーンはプライマリブロックチェーンから独立して動作することができる（例えば、代替の記録保持手段、代替のコンセンサスアルゴリズムなどを使用する）。[75] [より良い情報源が必要]

コンソーシアムブロックチェーン

コンソーシアム型ブロックチェーンは、パブリックブロックチェーンとプライベートブロックチェーンの両方の要素を組み合わせたブロックチェーンの一種です。コンソーシアム型ブロックチェーンでは、単一の組織ではなく、複数の組織が協力してブロックチェーンを構築・運用します。コンソーシアムのメンバーはブロックチェーンネットワークを共同で管理し、トランザクションの検証に責任を負います。コンソーシアム型ブロックチェーンはパーミッション型であり、特定の個人または組織のみがネットワークに参加できます。これにより、ブロックチェーンへのアクセス権限をより厳格に管理でき、機密情報の機密性を確保できます。

コンソーシアム型ブロックチェーンは、サプライチェーン管理や金融サービスなど、複数の組織が共通の目標に向けて協働する必要がある業界で広く利用されています。コンソーシアム型ブロックチェーンの利点の一つは、トランザクションの検証に必要なノード数が通常少ないため、パブリック型ブロックチェーンよりも効率的で拡張性に優れていることです。さらに、コンソーシアムのメンバーが協力してネットワークを維持するため、プライベート型ブロックチェーンよりも高いセキュリティと信頼性を提供できます。コンソーシアム型ブロックチェーンの例としては、QuorumやHyperledgerなどが挙げられます。[76]

用途

ブロックチェーン技術は複数の分野に統合することができます。[77]ブロックチェーンの主な用途は、ビットコインなどの暗号通貨の分散型台帳です。また、 2016年後半までに概念実証から成熟した運用製品もいくつかありました。[52] 2016年現在、一部の企業はブロックチェーン技術をテストし、バックオフィスの組織効率に対するブロックチェーンの効果を測定するために低レベルの実装を行っています。[78]

ブロックチェーンは、21世紀の極めて重要な技術進歩とみなされており、組織の戦略、運用、市場に影響を与える可能性があります。[79] 2019年には、ブロックチェーン技術への投資額は約29億ドルと推定され、前年比89%増となりました。さらに、International Data Corpは、ブロックチェーン技術への企業投資額が2022年までに124億ドルに達すると予測しています。[80]さらに、世界第2位のプロフェッショナルサービスネットワークであるPricewaterhouseCoopers （PwC）によると、ブロックチェーン技術は2030年までに年間3兆ドル以上の事業価値を生み出す可能性があります。PwCの推定は、同社が2018年に実施した調査によってさらに裏付けられています。この調査では、PwCが600人の経営幹部を対象に調査を実施し、84%が少なくとも何らかの形でブロックチェーン技術の活用に関わっていることが判明しました。これは、ブロックチェーン技術への大きな需要と関心を示しています。[81]

2019年、BBCワールドサービスのラジオとポッドキャストシリーズ「現代経済を形作った50のこと」は、ブロックチェーンを経済と社会に広範な影響を及ぼす技術として位置付けました。経済学者であり、フィナンシャル・タイムズのジャーナリスト兼アナウンサーでもあるティム・ハーフォード氏は、ブロックチェーンの基盤技術がなぜより幅広い応用が期待できるのか、そして克服すべき課題について議論しました。[82]彼の初回放送は2019年6月29日でした。

ブロックチェーンウォレットの数は2016年から2020年の間に4倍の4000万に増加しました。[83]

2022年に発表された論文では、持続可能な管理におけるブロックチェーン技術の潜在的な活用について議論されました。[84]

暗号通貨

ほとんどの暗号通貨は、通貨の発行量を徐々に減らし、流通する通貨の総量に上限を設けるように設計されています。[85]金融機関が保有したり、現金として保管されている通常の通貨と比較して、暗号通貨は法執行機関による押収がより困難になる可能性があります。[85]

各暗号通貨のコインの正当性は、ブロックチェーンによって保証されています。ブロックチェーンとは、ブロックと呼ばれる記録の連続的に増加するリストであり、これらの記録は暗号技術を用いてリンクされ、保護されています。[85] [86]各ブロックには通常、前のブロックへのリンクとしてハッシュポインタ、 [86]タイムスタンプ、および取引データが含まれています。[87]ブロックチェーンは設計上、データの改ざんに対して本質的に耐性があります。これは、「二者間の取引を効率的かつ検証可能かつ永続的に記録できる、オープンな分散型台帳」です。[86]分散型台帳として使用する場合、ブロックチェーンは通常、新しいブロックを検証するためのプロトコルに共同で準拠するピアツーピアネットワークによって管理されます。一度記録されたブロックのデータは、後続のすべてのブロックを変更しない限り、遡及的に変更することはできません。そのためには、ネットワークの過半数の共謀が必要です。

ブロックチェーンは設計上安全であり、高いビザンチンフォールトトレランスを備えた分散コンピューティングシステムの一例です。そのため、ブロックチェーンによって分散型コンセンサスが実現されています。[88]

暗号通貨の文脈において、ブロックチェーンはすべての取引の公開台帳として機能します。暗号通貨は、様々なタイムスタンプ方式を用いて、「信頼できる第三者を必要とせずに、ブロックチェーン台帳に追加された取引の正当性を証明する」ことができます。[85]

最初の暗号通貨はビットコインであり、2009年にオープンソースソフトウェアとして初めてリリースされました。

暗号通貨の普及に伴い、いくつかの国では、法的不確実性に対処するため、民法および商法の取扱いを改革してきました。例えば、米国では、2022年の統一商事法典（UCC）改正により第12条が導入され、「制御可能な電子記録」（CER）が動産の新たなカテゴリーとして規定されました。この枠組みは、CERとしての暗号通貨の所有、譲渡、使用に関する法的明確性を提供し、「制御」の概念はデジタル資産における所有と機能的に同等のものとして機能します。これらの改革は、法的基準を市場慣行と整合させ、所有権紛争を軽減し、暗号通貨の商取引への統合を支援することを目的としています。[89]

スマートコントラクト

ブロックチェーンベースのスマートコントラクトとは、人間の介入なしに部分的または完全に実行または執行できる契約です。[90]スマートコントラクトの主な目的の一つは、自動 エスクローです。スマートコントラクトの重要な特徴は、契約当事者間の仲介役として信頼できる第三者（受託者など）を必要としないことです。ブロックチェーンネットワーク自体が契約を実行します。これにより、価値移転時の当事者間の摩擦が軽減され、ひいてはより高度な取引自動化への道が開かれる可能性があります。[91] 2018年のIMFスタッフによる議論では、ブロックチェーン技術に基づくスマートコントラクトはモラルハザードを軽減し、契約の一般的な利用を最適化する可能性があるものの、「実用的なスマートコントラクトシステムはまだ登場していない」と報告されています。普及が進んでいないため、その法的地位は不明確でした。[92] [93]

金融サービス

Reasonによると、多くの銀行が銀行業務に分散型台帳を導入することに関心を示しており、プライベートブロックチェーンを作成する企業と協力している。[94] [95] [96] 2016年9月のIBMの調査によると、これは予想よりも速いペースで進んでいる。[97]世界経済フォーラムは、2025年までに世界のGDPの10%がブロックチェーン関連技術に保存されると推定している。[79]

銀行がこの技術に関心を寄せているのは、バックオフィスの決済システムを高速化できる可能性を秘めているからという理由も大きい。 [98]さらに、ブロックチェーン業界が成熟期に入ったことで、実質的には全く新しい金融業界のインフラであり、それに伴うあらゆる影響も考慮する必要があるという認識が機関投資家の間で高まっている。[99]この技術は、データストレージの強化、同時取引の処理、取引コストの削減、そして負債と株式の資本管理における資本市場の透明性の向上といった点で、金融取引に変革をもたらすだろう。[79]

UBSなどの銀行は、ブロックチェーン技術を専門とする新しい研究室を開設し、金融サービスにおけるブロックチェーンの活用による効率性の向上とコスト削減の可能性を探っています。[100] [101]

ドイツの銀行であるベレンベルクは、ブロックチェーンは「過大評価された技術」であり、多数の「概念実証」がなされているものの、依然として大きな課題を抱えており、成功事例は非常に少ないと考えている。[102]

ブロックチェーンは、イニシャル・コイン・オファリング（ICO）に加え、セキュリティ・トークン・オファリング（STO）と呼ばれる新しいカテゴリーのデジタル資産を生み出しました。これはデジタル・セキュリティ・オファリング（DSO）とも呼ばれます。[103] STO/DSOは、非公開で行うことも、規制された公的な証券取引所で行うことも可能です。企業の株式などの伝統的な資産だけでなく、知的財産、不動産、[104]美術品、個々の製品といった革新的な資産のトークン化にも利用されています。多くの企業がこの分野で活動しており、コンプライアンスに準拠したトークン化、プライベートSTO、パブリックSTOのサービスを提供しています。

ゲーム

暗号通貨や非代替性トークン（NFT）などのブロックチェーン技術は、ビデオゲームの収益化に利用されてきました。多くのライブサービスゲームでは、キャラクタースキンやその他のゲーム内アイテムなど、ゲーム内カスタマイズオプションが提供されており、プレイヤーはゲーム内通貨を使ってそれらを獲得し、他のプレイヤーと取引することができます。一部のゲームでは、現実世界の通貨を使った仮想アイテムの取引も許可されていますが、ビデオゲームがギャンブルに類似していると見なされる国では違法となる場合があり、スキンギャンブルなどのグレーマーケットの問題を引き起こしています。そのため、パブリッシャーは一般的に、プレイヤーがゲームから現実世界の資金を獲得することを躊躇しています。[105]ブロックチェーンゲームでは通常、プレイヤーはこれらのゲーム内アイテムを暗号通貨と交換することができ、暗号通貨は現金と交換することができます。[106]

ブロックチェーン技術を使用した最初のゲームとして知られているのは、2017年11月にリリースされたCryptoKittiesで、プレイヤーはイーサリアム暗号通貨でNFTを購入する。各NFTは仮想ペットで構成されており、プレイヤーは他のペットと交配して、新しいNFTとして組み合わせた特性を持つ子孫を作成することができます。[107] [106]このゲームは、2017年12月に仮想ペット1匹が10万ドル以上で販売されたことで話題になりました。[108] CryptoKittiesはまた、2018年初頭にイーサリアムネットワークで重大な混雑を引き起こし、すべてのイーサリアムトランザクションの約30％ [説明が必要]がゲームのためであったため、イーサリアム上のゲームのスケーラビリティの問題を浮き彫りにしました。 [109] [110]

2020年代初頭までに、ブロックチェーンを活用したビデオゲームで目覚ましい成功を収めた例はありませんでした。これらのゲームは、従来のゲームプレイ形式ではなく、投機目的でブロックチェーンを使用することに重点を置いている傾向があり、従来のゲームプレイ形式はほとんどのプレイヤーにとって魅力が限られているためです。また、このようなゲームは収益の予測が難しいため、投資家にとって高いリスクを伴います。[106]しかし、 COVID-19パンデミック中のAxie Infinityなど一部のゲームの限定的な成功や、メタバースコンテンツに向けた企業の計画により、2021年後半には、ビデオゲームとブロックチェーン通貨に裏付けられた資金調達の交差点を表す用語であるGameFi分野への関心が再燃しました。[111] Ubisoft、Electronic Arts、Take Two Interactiveなど、いくつかの大手パブリッシャーは、ブロックチェーンおよびNFTベースのゲームを将来的に自社で真剣に検討していると述べています。[112]

2021年10月、Valve社は、仮想通貨やNFTを使ったものも含め、ブロックチェーンゲームを、パソコンゲームで広く使われているSteamデジタルストアフロントサービスでホスティングすることを禁止した。これは、現実世界で価値のあるゲーム内アイテムを提供するゲームを禁止する同社の方針の延長だと主張した。Valve社が過去にギャンブル、特にスキンギャンブルを行っていたことが、ブロックチェーンゲームを禁止する決定の要因になったと推測されている。[113]ブロックチェーンゲームやNFTゲームは、ほとんどのPCゲーマーの間で詐欺や不正行為の評判があるため、ジャーナリストやプレイヤーはValve社の決定に好意的に反応した。[105] [113]また、 Steamと競合してEpic Games Storeを運営するEpic Games社は、Valve社の拒否を受けて、ブロックチェーンゲームの受け入れにオープンであると述べた。[114]

サプライチェーン

サプライチェーン管理にブロックチェーンを採用するためのさまざまな取り組みが行われています。

  • 貴金属採掘— ブロックチェーン技術は、宝石やその他の貴金属の原産地追跡に利用されてきました。2016年、ウォール・ストリート・ジャーナルは、ブロックチェーン技術企業EverledgerがIBMのブロックチェーンベースの追跡サービスと提携し、ダイヤモンドの原産地を追跡して倫理的に採掘されたことを確認すると報じました。 [115] 2019年現在、 Diamond Trading Company（DTC）は、Tracerと呼ばれるダイヤモンド取引サプライチェーン製品の開発に携わっています。 [116]
  • 食品供給— 2018年時点で、ウォルマートとIBMは、レタスとほうれん草のサプライチェーン監視にブロックチェーンベースのシステムを使用する試験を実施していましたブロックチェーンのすべてのノードはウォルマートによって管理され、IBMクラウド上に配置されていました。 [117]
  • ファッション業界— ファッション業界では、ブランド、販売業者、顧客間の不透明な関係が、ファッション業界の持続的かつ安定した発展を妨げています。ブロックチェーンは、こうした情報を透明化し、業界の持続的な発展を支援する可能性があります。 [118]
  • 自動車—メルセデス・ベンツとパートナー企業のアイサーティスは、サプライチェーン全体にわたる契約の一貫した文書化を容易にするブロックチェーンのプロトタイプを開発した。これにより、直接サプライヤーに求められる倫理基準と契約上の義務を、二次サプライヤー以降にも引き継ぐことができる。[119] [120]別のプロジェクトでは、同社はブロックチェーン技術を使用して、バッテリーセルメーカーのサプライチェーン全体における気候関連ガスの排出量と二次材料の量を追跡している。[121]

ドメイン名

ブロックチェーンを介してドメイン名サービスを提供しようとする様々な取り組みがあります。これらのドメイン名は秘密鍵を用いて管理できるため、検閲のないウェブサイトの構築が可能になるとされています。また、レジストラが詐欺、不正使用、違法コンテンツに使用されるドメインを抑制できなくなる可能性もあります。[122]

Namecoinは、「.bit」トップレベルドメイン（TLD）をサポートする暗号通貨です。Namecoinは2011年にビットコインからフォークされました。.bit TLDはICANNによって認可されておらず、代わりに代替DNSルートが必要です。[122] 2015年時点で、登録されている12万件のドメイン名のうち、28のウェブサイトが.bitを使用していました。[123] Namecoinは、マルウェアやその他の潜在的な法的問題により、2019年にOpenNICによって廃止されました。 [124] ICANNに代わるブロックチェーンとしては、The Handshake Network、[123] EmerDNS、Unstoppable Domainsなどがあります。[122]

具体的なTLDには「.eth」、「.luxe」、「.kred」などがあり、これらはイーサリアムネームサービス（ENS）を通じてイーサリアムブロックチェーンに関連付けられています。また、.kred TLDは、暗号通貨の送金の利便性を高めるため、従来の暗号通貨ウォレットアドレスの代替としても機能します。[125]

その他の用途

ブロックチェーン技術は、販売データ、デジタル利用状況の追跡、ワイヤレスユーザー[126]やミュージシャン[127]などのコンテンツ制作者への支払いを集計するための、永続的で公開された透明性の高い台帳システムを構築するために使用できます。ガートナーの2019年CIO調査によると、高等教育機関の回答者の2%がブロックチェーンプロジェクトを立ち上げており、さらに18%が今後24ヶ月以内に学術プロジェクトを計画していると報告されています。[128] 2017年、IBMはASCAPおよびPRS for Musicと提携し、音楽配信にブロックチェーン技術を導入しました。[129] イモージェン・ヒープのMyceliaサービスも、ブロックチェーンベースの代替手段として提案されており、「アーティストが自分の楽曲や関連データをファンや他のミュージシャンの間でどのように流通させるかをより細かく制御できるようにする」ものです。[130] [131]

保険業界では、ブロックチェーンの導入により、ピアツーピア保険、パラメトリック保険、マイクロ保険などの新しい保険流通方法が利用可能になる。 [132] [133]シェアリングエコノミーとIoTも、多くの協力者が関与するため、ブロックチェーンの恩恵を受けると予想される。[134]図書館におけるブロックチェーンの利用は、米国博物館図書館サービス研究所の助成金を受けて研究されている。[135]

その他のブロックチェーン設計としては、 Linux Foundationがブロックチェーンベースの分散型台帳をサポートするために共同で取り組んでいるHyperledgerがあり、このイニシアチブのプロジェクトにはHyperledger Burrow（Monax社）​​やHyperledger Fabric（IBMが主導）などがある。 [136] [137] [138]もう1つは、 JPモルガン・チェースが開発した許可型プライベートブロックチェーンQuorumで、プライベートストレージを備え、契約アプリケーションに使用されている。[139]

OracleはOracle 21cデータベースにブロックチェーンテーブル機能を導入しました。[69] [70]

ブロックチェーンはピアツーピアのエネルギー取引にも利用されている。[140] [141] [142]

軽量ブロックチェーン、または簡素化されたブロックチェーンは、従来のブロックチェーンよりもモノのインターネット（IoT）アプリケーションに適しています。 [143]ある実験では、軽量ブロックチェーンベースのネットワークは毎秒最大134万の認証プロセスに対応できることが示唆されており、これはリソースが制限されたIoTネットワークには十分である可能性があります。[144]

ブロックチェーンは、製品、文書、出荷に固有の識別子を関連付け、偽造や改ざんが不可能な取引記録を保存することで、偽造品の検出に活用できる可能性がある。[145] [146]しかし、ブロックチェーン技術には、物理​​的なオブジェクトとブロックチェーンシステムとの強力な結びつきを提供する技術や、 [147] KYC標準に 準じたコンテンツ作成者の検証のための規定を補完する必要があると主張されている。[148] EUIPOは、欧州レベルで偽造防止インフラを「定義、試験運用、実装」することを目的として、偽造防止ブロッカソンフォーラムを設立した。[149] [150]オランダの標準化団体NENは、証明書の認証にブロックチェーンとQRコードを使用している。[151]

北京と上海は、2022年1月30日までに中国がブロックチェーンアプリケーションの試験運用を行う都市に指定されている。[152]中国の法的手続きにおいて、ブロックチェーン技術は2019年に杭州インターネット裁判所によってインターネット証拠の認証方法として初めて認められ、その後、他の中国の裁判所でも認められている。[153] : 123–125 

ブロックチェーンの相互運用性

暗号通貨をサポートするものだけでも、ブロックチェーンシステムの数が増えるにつれ、ブロックチェーンの相互運用性は重要なトピックになりつつあります。その目的は、あるブロックチェーンシステムから別のブロックチェーンシステムへの資産の移転をサポートすることです。ウェグナー[154]は、「相互運用性とは、言語、インターフェース、実行プラットフォームの違いにかかわらず、2つ以上のソフトウェアコンポーネントが連携できる能力である」と述べています。したがって、ブロックチェーンの相互運用性の目的は、そのような違いにもかかわらず、ブロックチェーンシステム間の連携をサポートすることです。

すでにいくつかのブロックチェーン相互運用性ソリューションが利用可能です。[155]これらは、暗号通貨相互運用性アプローチ、ブロックチェーンエンジン、ブロックチェーンコネクタの3つのカテゴリに分類できます。

IETFの複数の参加者がブロックチェーン相互運用性アーキテクチャの草案を作成した。[156]

エネルギー消費に関する懸念

一部の暗号通貨は、ブロックチェーンマイニング、つまりピアツーピアのコンピュータ計算を用いて取引の検証と検証を行っています。これには大量のエネルギーが必要です。2018年6月、国際決済銀行は、パブリックプルーフオブワークブロックチェーンのエネルギー消費量の高さを批判しました。[157] [158] [159]

初期の段階ではエネルギー消費量の高さが懸念されていましたが、 Cardano（2017年）、Solana（2020年）、Polkadot（2020年）といった後発のブロックチェーンでは、エネルギー消費量の少ないプルーフ・オブ・ステークモデルが採用されました。研究者たちは、ビットコインはプルーフ・オブ・ステークネットワークの10万倍のエネルギーを消費すると推定しています。[160] [161]

2021年、ケンブリッジ大学の調査によると、ビットコイン（年間121テラワット時）の電力消費量は、アルゼンチン（121TWh）やオランダ（109TWh）よりも多かった。[162]デジコノミストによると、ビットコイン取引1回あたり708キロワット時の電力消費量が必要で、これは平均的な米国の家庭が24日間で消費する量に相当する。[163]

2021年2月、米国財務長官ジャネット・イエレン氏はビットコインを「極めて非効率的な取引方法」と呼び、「取引処理に消費されるエネルギー量は驚異的だ」と述べた。[164] 2021年3月、ビル・ゲイツ氏は「ビットコインは人類が知る他のどの方法よりも取引あたりの電力消費量が多い」と述べ、「気候変動にはあまり良い影響を与えない」と付け加えた。[165]

カリフォルニア大学バークレー校国際コンピュータサイエンス研究所のニコラス・ウィーバー氏は、ブロックチェーンのオンラインセキュリティとプルーフ・オブ・ワークのパブリックブロックチェーンのエネルギー効率を調査し、どちらも著しく不十分であると結論付けた。 [166] [167] 2018年にビットコインに使用された31TWh～45TWhの電力は、1,700万～2,300万トンのCO2を排出した。 [ 168] [169]ケンブリッジ大学とデジコノミストの推定によると、2022年までに、2大プルーフ・オブ・ワークブロックチェーンであるビットコインとイーサリアムは、合わせてスウェーデン全体の2倍の電力を1年間に消費し、年間最大1億2,000万トンのCO2を排出することになる。[170]

一部の暗号通貨開発者は、プルーフ・オブ・ワークモデルからプルーフ・オブ・ステークモデルへの移行を検討している。[171] 2022年9月、イーサリアムはプルーフ・オブ・ワークからプルーフ・オブ・ステークに移行した。[172]

学術研究

第1回IEEEコンピュータ協会TechIgniteカンファレンスにおけるブロックチェーンに関するパネルディスカッション

2014年10月、MITビットコインクラブはMIT卒業生の資金援助を受け、マサチューセッツ工科大学の学部生に100ドル分のビットコインを提供しました。カタリーニとタッカー（2016年）が調査した採用率によると、通常テクノロジーを早期に採用する人が遅れてアクセスすると、そのテクノロジーを拒否する傾向があることが明らかになりました。[173]多くの大学が暗号通貨とブロックチェーンに特化した学部を設立しており、MITも2017年に設立されました。同年、エディンバラ大学は「ヨーロッパで最初にブロックチェーンコースを開設した主要大学の一つ」とフィナンシャル・タイムズ紙は報じています。[174]

養子縁組の決定

ブロックチェーン技術の採用動機（イノベーション導入の一側面）については、研究者によって調査が進められてきました。例えば、Janssenらは分析のための枠組みを提供し、[175] KoensとPollは、採用は技術的でない要因によって大きく左右される可能性があることを指摘しました。[176] Li [177]は行動モデルに基づき、個人レベルと組織レベルでの採用の違いについて議論しました。

コラボレーション

ビジネスと経営の学者たちは、コラボレーションを支援するブロックチェーンの役割を研究し始めている。[178] [179]ブロックチェーンは協力（すなわち、機会主義的な行動の防止）と調整（すなわち、コミュニケーションと情報共有）の両方を促進できると主張されている。信頼性、透明性、記録の追跡可能性、そして情報の不変性のおかげで、ブロックチェーンは従来の契約の使用とも関係規範とも異なる方法でコラボレーションを促進する。契約とは異なり、ブロックチェーンは合意を強制するために法制度に直接依存しない。[180]さらに、関係規範の使用とは異なり、ブロックチェーンは協力者間の信頼や直接的なつながりを必要としない。

ブロックチェーンと内部監査

内部監査が組織の効率性を効果的に監視するためには、情報へのアクセス方法に新たな形式を取り入れる必要がある。[182]ブロックチェーンの導入には、ブロックチェーンを用いた取引に伴うリスクを特定するための枠組みが必要である。内部監査人協会は、内部監査人がこの変革的な技術に対応する必要性を認識している。脅威とリスクを特定する監査計画を策定するには、新たな手法が必要である。内部監査財団の調査「ブロックチェーンと内部監査」では、これらの要因を評価している。[183]​​ 米国公認会計士協会は、ブロックチェーンの結果として監査人の新たな役割を概説している。[184]

テストネット

ブロックチェーン技術において、テストネットとは、基盤となるソフトウェアの同一またはより新しいバージョンを搭載したブロックチェーンのインスタンスであり、実際の資金やメインチェーンにリスクを与えることなくテストや実験に使用されます。[185]テストネットのコインは、公式のメインネットのコインとは別個のものであり、価値を持たず、フォーセットから無料で入手できます。[186]

テストネットは資金を失うリスクなしにブロックチェーンアプリケーションの開発を可能にします。[187]

テストネットを使用して、ビットコインコアソフトウェアにバグが発見されました。このバグにより、マイナーはブロックチェーンに「不良」ブロックを送信することで、ビットコインインフラストラクチャ（ノード）の重要な部分を停止することができました。[188]

メインネット

メインネット（メインネットワークの略）は、テストネットとは対照的に、実際の取引が行われるブロックチェーンの完全運用バージョンです。プルーフ・オブ・ワークやプルーフ・オブ・ステークといったコンセンサスメカニズムによって保護されており、スマートコントラクト、トークン転送、分散型アプリケーションをサポートします。[189]

メインネットのローンチは、テストネットからライブブロックチェーンへの移行を意味し、セキュリティ監査、ネットワークの展開、トークンの移行が含まれます。[190]

ジャーナル

2015年9月、暗号通貨とブロックチェーン技術の研究に特化した初の査読付き学術誌「Ledger」が発表されました。創刊号は2016年12月に発行されました。[191]このジャーナルは、暗号通貨に関連する数学、コンピュータサイエンス、工学、法学、経済学、哲学の分野を扱っています。 [192] [193]このジャーナルは、投稿論文のファイルハッシュにデジタル署名することを著者に推奨しており、署名はビットコインブロックチェーンにタイムスタンプとして記録されます。また、著者は否認防止のため、論文の最初のページに個人のビットコインアドレスを記載するよう求められています。[194]

参照

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Wikiversityにはブロックチェーンに関する学習リソースがあります
  • ウィキメディア・コモンズのブロックチェーン関連メディア