ビジネスの世界で実証実験が相次ぐブロックチェーン。その特性を正しく理解することで変革のツールとして活用する道が拓ける。

 ビットコイン(Bitcoin)に代表される仮想通貨の中核技術であり、分散型台帳技術とも称されるブロックチェーンが、ビジネス変革の手段として注目を集めている。近年、金融・医療・流通・小売りなどエンタープライズの様々な分野で実証実験が始まった。

 ブロックチェーンをビジネスに活用するには「基礎知識の理解」「ビジネスモデルの検討」「アプリ開発の実践」という3つのステップを踏む必要がある。本連載は3回シリーズで、それぞれのステップを解説する。

 第1回はブロックチェーンを活用した新たなビジネスモデルの創出を検討しているビジネスパーソンを対象に、ブロックチェーン誕生の背景から、基本的な仕組み、技術的特長、主な基盤の特徴まで、ブロックチェーンの基礎を解説する。

ブロックチェーンとは何か

 ブロックチェーンとは分散型の台帳技術の一種である。複数拠点に分散されたサーバーなどの機器に、それぞれ同一の記録を同期させて一つの台帳を維持する。取引履歴の安全な共有により、「第三者機関経由の集中取引」から非中央集権型の「利用者間の直接取引」へと転換するものであり、中央管理サーバーを仲介せずに資産の移転や清算が可能となる。

 ブロックチェーンは当初、仮想通貨であるBitcoinの実装技術として注目された。現状ではBitcoinのブロックチェーンが持つ以下の3つの設計思想をベースに様々な派生技術が生まれ、進化を続けている。

(1)ブロックチェーンネットワーク上の利用者間(P2P:Peer to Peer)取引において第三者機関を介することなく、参加者が相互に承認することによって取引を確定させる。
(2)複数の取引をブロックとしてまとめ、数珠つなぎに分散元帳に記録する。ブロック作成の際は、取引データと共に直前ブロックのハッシュ値を持たせることにより、改ざんを実質不可能にする。
(3)参加者全員が同一の元帳データを共有することで、参加者一人ひとりが取引を確認できる。

 上記のハッシュ値とは、ハッシュ関数と呼ばれる関数にデータを入力した際に得られる一定の桁数の値である。ハッシュ計算により、同じデータからは同じハッシュ値が得られるが、わずかでも異なるデータを入力すると、全く異なるハッシュ値が得られる。この特徴を利用して、万一元データが改ざんされても検知が可能となる。

 ブロックチェーン技術は従来の集中型データベースからなる中央集権型システムに比べて2つの特徴がある。1つは、各ノードがトランザクション履歴を共有するため、システムの単一障害点がなく、実質的にゼロ・ダウンタイムを実現可能であること。もう1つは、トランザクション履歴が順番にブロックに格納され、各ブロックが直前のブロックとつながっているため、データの改ざんが極めて困難であることだ。

図 ブロックチェーンと中央集権型システムの比較
全ての履歴を分散共有する
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パブリック型とパーミッションド型

 派生技術が数多く登場しているブロックチェーン技術は、不特定多数の参加者で構成される「パブリック型」(Bitcoin、Ethereumなど)と、取引を承認する参加者の身元が判明しており、信頼できる者で構成される「パーミッションド型」(Ripple、Hyperledger Fabricなど)に分類できる。なおパーミッションド型は、管理主体が単一の「プライベート型」と、管理主体が複数組織にまたがる「コンソーシアム型」に分類される場合もある。

 前述したBitcoinはパブリック型に分類される。参加者に単純だが手間がかかる特定の作業をあえて行わせることで、不正を働く動機を低減させるProof of Work(PoW)と呼ばれる承認アルゴリズムを利用する。

 PoWはBitcoinにおいては「マイニング」とも呼ばれる。参加者はコインの取引を行う際、トランザクションデータをP2Pネットワーク全体に送信する。トランザクションデータを受け取った参加者は、前のトランザクションのハッシュ値と、新しいトランザクションの情報、それにナンスと呼ばれる使い捨てのランダムな値をハッシュ関数に入力して、ハッシュ値を計算する。

 ハッシュ値計算に際しては、「特定の値より小さい値を求める」という条件が与えられており、その値が得られるまでナンスの値を変えながら計算を続ける。参加者の誰かが条件を満たす値を得た場合、それが正しいことを参加者が相互に確認したうえで、トランザクションデータは正式な取引結果と承認される。計算に成功した参加者には、報酬としてコインが付与される。なお、ナンスを見つける難度は自動的に調整され、10分に1回見つかるようになっている。

 Bitcoin以外で仮想通貨を扱うブロックチェーンサービスとしては「Ripple」と呼ばれる外国為替・送金ネットワークが代表的である。RippleではIOU(I owe You)と呼ばれる借用証書を介した取引を行う。具体的には、参加者間である通貨の支払いを行いたい場合、参加者間で債務の付け替えを行うことで代替する。XRPと呼ばれるRipple内部の仮想通貨を介して、日本円や米ドルといった異なる通貨を交換することも可能である。

 Rippleは取引の承認についてPoWではなく独自のコンセンサス方式を採用している。具体的には、Rippleネットワーク上の信頼できる参加者(承認者)のうち80%以上から承認を得た取引がブロックに追加される。結果として、トランザクションの確定にBitcoinでは10分を要していたところを、Rippleでは数秒で確定させることができる。

スマートコントラクトの出現

 BitcoinやRippleは通貨のやりとりを目的として作られているが、通貨以外の資産の取引、例えば株の売買や土地の権利書の移行などについても、ブロックチェーンを用いて中央集権なしで完了させたいというニーズがある。ブロックチェーン上で、資産の取引をある決められたルールに基づき自動的に履行する仕組みを「スマートコントラクト」と呼ぶ。

 Bitcoinを拡張した分散アプリケーション実行基盤として「Ethereum」があり、通貨(コイン)以外の資産も取引することができる。関係者間の契約の内容をSolidityと呼ばれるJavaScriptに類似した言語で記述し、それをコンパイルしてできたバイナリデータを関係者間で共有する。取引の際はコントラクトが実行され、契約に則って自動的に資産の所有者の移動が行われる。

 EthereumはPoS(Proof of Stake)と呼ばれるコンセンサス方式を採用する予定だ。PoWは保有する計算リソースが大きいほど取引承認の成功率が高いのに対し、PoSはコイン保有量が大きいほど取引承認の成功率が高くなる。PoSでデータを改ざんするには多くのコインを保持する必要があり、また改ざんを行うとコインの信用が低くなり、自身の持つコインの価値も下がってしまうことから、改ざんを働くメリットを抑えられる点が特徴である。

汎用性の高さ目指す

 一方、通貨以外の資産を取引できるパーミッションド型のブロックチェーン基盤としては「Hyperledger Fabric」がある。The Linux Foundationが2016年2月に設立したHyperledgerと呼ばれるプロジェクトにおいて開発が進められているオープンソースソフト(OSS)である。

 Hyperledgerには2017年10月時点で金融機関をはじめとしたユーザー企業やITベンダーなど約140社が参画し、複数の基盤の開発が並行して進んでいる。なかでもHyper ledger Fabricが現時点で最も開発が先行しており、2017年7月にv1.0がリリースされた。様々な分野でのユースケースに対応可能とするため、汎用性の高いブロックチェーン基盤を目指して開発が進んでいる。

 主な機能的特長は2つある。まずスマートコントラクト(チェーンコードと呼ばれる)の実行機能を提供し、通貨に限らず様々な資産の管理に対応できること。次に、ネットワークの参加者を管理するためのメンバーシップサービスが、ブロックチェーンネットワークの外側の機構として提供されることだ。

 v1.0は大規模エンタープライズ領域への適用に向けて、スケーラビリティ向上のためにアーキテクチャーを変更すると共に、「Multi-Channel」と呼ばれる機能を追加した。特定の参加者間のみでチェーンコードを共有し、取引の相互承認を実行できる。ネットワーク参加者内に、より細分化されたサブコミュニティが存在することを想定した機能だ。

 これに加え、従来は1ネットワーク当たり1台しか配置できなかったメンバーシップサービスを複数台配置可能とし、単一障害点を排除した。Hyper ledger Fabric はB2B(Business-to-business)で通貨以外の資産を取引するためのブロックチェーン基盤としては最も開発が先行しており、今後、同基盤のエンタープライズビジネスへの適用の検討が進むと考える。

図 スマートコントラクトの仕組み
関係者間でルールを共有する
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あくまで選択肢の1つ

 ブロックチェーン技術はその技術自体の開発に加えて、適用先のアプリケーションを探索している黎明期にある。いずれの事業領域においても、ブロックチェーンは従来の集中型の情報システムに変わる、分散型の価値交換を実現する革新的なプラットフォームと目されている。そのインパクトを1990年代のインターネットの登場になぞらえる論調も多い。

 しかし、ブロックチェーン技術自体は情報システムの作り方における1つのオプションに過ぎない。そのため、従来と同じサービス提供者と受益者を前提とした場合、情報システムだけをブロックチェーンベースに置き換えたとしても大きなメリットが得られない恐れがある。ビジネス自体のやり方や切り口を変える革新的な用途を開発できるか否かにブロックチェーンの普及の成否が掛かっている。

 ブロックチェーン技術の本質を理解した技術者やコンサルタントが、顧客価値の視点で分かりやすくその革新性を提示し、具体的な用途を開発していくことが肝要である。

図 ブロックチェーン技術の想定適用分野の例
有用な使い道の開発が普及のカギ
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 「新たな顧客価値を提供するサービスは何か?」「新たなステークホルダーを巻き込んだ収益モデルを構築するには?」「革新的なビジネスプロセスとは何か?」。これらの問いは必ずしもブロックチェーンに固有の課題ではなく、ビジネスイノベーションを起こす際に常に考慮すべき事柄である。

永井 崇之(ながい たかゆき)
日立製作所 研究開発グループ デジタルテクノロジーイノベーションセンタ クラウド研究部 研究員
ブロックチェーン技術の研究開発に従事
森木 俊臣(もりき としおみ)
日立製作所 研究開発グループ 東京社会イノベーション協創センタ 顧客協創プロジェクト 主任研究員
ブロックチェーン技術を活用した顧客協創活動に従事
吉田 一省(よしだ かずみ)
日立ソリューションズ ITソリューションサービス本部 技師
ブロックチェーンアプリケーションの先行開発に従事
杉浦 康信(すぎうら やすのぶ)
日立製作所 IoT・クラウドサービス事業部 アプリケーションサービス第1本部 主任技師
製造業を中心としたB2B向け購買・調達ソリューションの企画・開発に従事
出典:日経コンピュータ 2018年1月4日号 pp.78-81
記事は執筆時の情報に基づいており、現在では異なる場合があります。