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自治体IT革命の今日、明日
第234回 「ブロックチェーン、その4『ブロックチェーン技術が行政に与える影響』」(IAIS 平成30年度レポート、「ブロックチェーン技術が行政に与える影響に関する調査研究」報告書より)

2020/03/02

 3月「弥生」、5日は「啓蟄」です。大地が温まって、冬ごもりから目覚めた虫が、穴をひらいて顔を出す頃。「啓」はひらく、「蟄」は土の中にとじこもっていた虫(蛙や蛇)という意味です。ひと雨ごとに暖かくなり、日差しも春めいて、生き物が再び活動し始めます。 ・・・ 暮らしの歳時記より ・・・

 新型コロナウィルスが蔓延しています、多くのセミナーを含めイベントが延期・中止しています。早期に終息することを願っています。

(前回より)
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 「ブロックチェーン国家」と言われるエストニアは、2007年のサイバー攻撃をきっかけに「データの完全性」を国家の存在価値と位置づけました。2011年に「KSIブロックチェーン」を導入、一秒ごとにデータの完全性を証明するしくみとした。

◎「ブロックチェーン、その1『ブロックチェーンとは』」
・インターネットに次ぐIT革命
 ブロックチェーンという共通の台帳をネットワークの参加者全体で管理するシステムは、インターネットに次ぐIT革命であると言われており、世界中に大きなインパクトをもたらしている。
〇ブロックチェーン
 ブロックチェーンとは、P2P方式の通信によって繋がるネットワークの参加者たちが、共通の台帳を管理することで、様々な取引を実現する仕組みです。
一定時間毎にトランザクション(取引)をネットワーク上に書き込み、一塊のデータとして承認する。トランザクションにいくつかの必要事項を追加したデータの一塊が、ブロックチェーンにおけるブロックです。ブロックの中のデータはハッシュ化と呼ばれる操作を加えられ、その結果であるハッシュ値という形で次のブロックに継承されます。すべてのブロックのハッシュ値が次のブロックへのハッシュ値へと継承されていくため、どのブロックも最終的にはジェネシスブロックと呼ばれる一番最初に生成されたブロックまでの情報を有していることになります。データの塊であるブロックがハッシュ値によってチェーンのようにつながっていくため、ブロックチェーンという名前がつけられました。
 ブロックチェーン上に書き込まれたデータは特定の1つのサーバーではなく、ネットワークに参加するすべての人のデバイスに存在します。そのため、特定の誰かがデータを操作することはできません。データに関する権限がネットワークの参加者全員に平等に存在するのです。これがブロックチェーンが自立分散的な技術であると言われる所以であり、ブロックチェーンのセキュリティ、非改ざん性を担保しています。
 特定の管理者を必要としないブロックチェーン上でのやり取りは、ネットワークの参加者全体によって検証されます。ブロックチェーン上でのやり取りは、特定の誰かを信頼する必要がなく、トラストレスなやり取りであると言われています。
 共通の台帳管理によってやり取りを記録していくブロックチェーンは、価値の移転、価値の記録、自立分散的なアプリケーションなどといった、複数の分野に応用され得ると、仮想通貨に限らず様々な応用法が検討されています。
〇ブロックチェーンでセキュリティが担保される仕組み
・ハッシュ関数
 ブロックチェーンを繋いでいくハッシュ化という操作があります。実はこのハッシュ化がブロックチェーンの改ざんを防いでいるのです。ハッシュ化には、入力される情報が少しでも異なると出力される暗号が全く異なったものになるという性質があります。ブロックのハッシュ値には過去のトランザクションの全てが組み込まれているので、もし過去の一時点におけるトランザクションの情報を操作すると、その後全てのブロックにおけるハッシュ値と辻褄が合わなくなります。このような仕組みを用いてブロックチェーンは改ざんを防いでいます。
・公開鍵暗号方式
 この仕組を成立させるための技術が秘密鍵と公開鍵という暗号方式です。これらは、公開鍵によって変換された暗号はそのペアとなる秘密鍵によってのみ解読できるという性質を持っています。AさんからBさんに送金する場合は、AさんがBさんの公開鍵を使って暗号化することで、Bさんにしか使用できないトランザクションを生み出しているのです。こうして、トランザクションを他者が不正に利用できない仕組みが成立しています。
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 ブロックチェーン技術を構成する要素技術をもとに「技術的な仕組み」を整理すると、
1.ブロック形成
 ・公開鍵暗号(電子署名とハッシュ)
 ・コンセンサスアルゴリズム
2.分散管理
 ・P2P
*参照 IAIS 平成30年度レポート
 「ブロックチェーン技術が行政に与える影響に関する調査研究」報告書
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◎ブロックチェーン、その2『ブロックチェーン誕生とビットコイン』」
・「サトシ・ナカモト」なる人物
 ビットコインが世に出て10年が経過し、その土台であるブロックチェーン技術に注目が集まっています。
 仮想通貨ビットコインが登場したのは2009年01月のこと。その3カ月前にインターネット上に「サトシ・ナカモト」なる人物の論文がきっかけでした。銀行などの仲介業者を介することなく、利用者同士で取引をすることが可能です。
 従来のお金の流れを変えるモデルとして注目を集めました。このビットコインが、ブロックチェーンという革新的な技術の最初の実用例となりました。
・ビットコインにまつわる出来事
2009年10月 ビットコインと法定通貨(ドル)の交換レートが決まる
2010年02月 ビットコイン取引所が開業
   05月 ピザ2枚(25ドル)と1万BTCが交換
   07月 MTGOXが開業
   08月 1840億BTCが偽造される
2011年06月 MTGOXがハッキング被害、価格が大幅にダウン
2013年12月 1ビットコインの価格が10万円を超える
2014年02月 MTGOXが取引を中止し閉鎖
   04月 日本初の取引所「BTCBOX」が開業
   12月 マイクロソフトがビットコイン決済の受付を開始
2017年12月 ビットコイン価格が220万円を超える
・取引の6つの流れ
1.自分の発行する取引手形「に秘密のサインで署名する。
2.署名した取引をネットワークに公開(ブロードキャスト)する。
3.取引は過去の取引と一貫したブロックの中に取り込まれることで、改ざんできなくなる。
4.取引記録の取り纏めと更新はマイナーが実施する。
 マイナーとは、一定の負担を必要とする計算(マイニング)を行う人々のこと
5.正解の調整値を発見して、ブロックを追加したマイナーは、報酬としてビットコインを得る。
6.新しく更新されたブロックにネットワーク全体が同期する。
・一方向ハッシュ関数と公開鍵暗号方式
 (前回を参照してください。)
・トランザクションのブロードキャスト
 自分が行うトランザクションに秘密鍵で署名し、ネットワーク内のサーバーに送信することをブロードキャストと言う。
・ハッシュ関数を用いた入れ子型のデータ構造
 過去のブロックの情報は、一方向ハッシュ関数によって次のブロックに引き継いでいくことで、データの改ざんを受け付けない強固なものとなっていく。
・ナンス値とコンセンサスアルゴリズム
 ナンス値によって参加者の合意形成(コンセンサスアルゴリズム)を実現
・計算競争のインセンティブ
 報酬として12.5BTCを受領(2018年〜現在)
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*2019年12月23日時点 1BTC = 821,746 円
 ゆえに、12.5BTC = 10,271,825 円
 1千万円超という非常に大きなインセンティブです。
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・ビットコインのブロックチェーン概念
1.公開鍵暗号方式で本人確認
2.P2Pネットワークでの取引公開
3.入れ子型のデータ構造
4.計算競争によるブロック作成(PoW)
5.ブロック作成者に対する報酬
6.最新ブロックへの同期
・基本的な特徴
 誰も管理していない分散型のネットワーク内で、すべての出来事を改ざんできないように記録していく仕組み。
1.障害や攻撃に極めて強い
2.ネットワーク内の出来事を網羅的かつ透明に記録する
3.改ざんやコピーができない
4.管理者不在の平等なネットワーク

◎ブロックチェーン、その3『次世代のブロックチェーン』」
〇イーサリアムとスマートコントラクト
 イーサリアムによるスマートコントラクトの発案によって、ブロックチェーン上に将来の出来事をあらかじめ記録し、それを確実に処理することができるようになりました。
・イーサリアムの誕生
 ビットコインに代表される初期のブロックチェーンは、「たった今行われた出来事」を順次記録していくだけの仕組みでした。
 2013年にカナダ人のヴィタリック・ブテリンが発表したイーサリアムによって「当事者が合意する条件のもと、特定の処理を、将来において確実に実行すること」が可能になります。これがスマートコントラクトの始まりでした。
・従来の契約とスマートコントラクトの違い
 一般的な「契約」とは、当事者どうしが行ったなんらかの約束が、将来きちんと果されるように、法律とその執行機関の下で合意をとりかわすことです。
 スマートコントラクトの場合はこれと異なり、ブロックチェーン上に自動的に作動するプログラムを実装することで、特定の第三者による仲裁なしに確実に合意内容を執行することができます。
・ブロックチェーン上にプログラムを実装する
 イーサリアムにおけるスマートコントラクトとは、ブロックチェーン上に実装されるプログラムを指します。プログラムそのものと、プログラムの実行結果を記録していくことができるようになっています。
 「Ethereum Virtual Machine(EVM)」というプログラム実行環境と、EVMに指示を下す「Solidity」という柔軟なプログラミング言語をブロックチェーンに組み込んでいます。
 これにより、原理的にはありとあらゆるプログラムを、公共のブロックチェーン上に実装することが可能になりました。
・分散型アプリケーション(DApps)の誕生
 イーサリアムの登場によって、ブロックチェーンは様々なプログラム・アプリケーションを提供することのできる、管理者不在の汎用プラットフォームへと進化しました。

*DApps:ブロックチェーンを用いた分散型(非中央集権型)のアプリケーション。発行されるトークン(仮想通貨)を使って、利用することができる。
ビットコインもDAppsの一種。

〇ブロックチェーン上のトークン(仮想通貨)
 ブロックチェーンの合意形成に対する報酬として得られる仮想通貨は、各ブロックチェーン上の基軸通貨として扱われます。
 基軸通貨を中心として、ブロックチェーン上では様々なトークンが発行されています。
・代替通貨トークンとその役割
 ある通貨システムの中で、サービスや利用シーンごとに最適化して発行され通貨としての役割を果たすもののことを代替通貨と呼びます。日本円の中でのSuicaなどの電子マネー、Tポイントなどの電子ポイント、商品券や図書券、肩たたき券も代替通貨の一種です。
 イーサリアムのようなプラットフォーム型のブロックチェーンでは、スマートコントラクトを使って代替通貨を自由に発行することができ、一般に「トークン」と呼ばれています。とくに、DAppsの開発にあたっては、従来の広告モデルや手数料モデルではない、独自の報酬モデルを成立させるために、こうしたトークンをサービス内に組み込むことが一般的です。
・トークンの分類
「ファンジブルトークン」:
 円やドルなどのお金と同様に、共通の単位によって資産価値を自由に分割・代替することができるもので、「仮想通貨」の多くがこれにあたります。
 基軸通貨−>ビットコイン、イーサ、イオス、ジリカ
     −>円ドルなど現金(リアル)
 代替通貨−>セキュリティトークン、ユーティリティトークン
     −>株券、商品券(リアル)
「ノンファンジブルトークン」:
 骨董品やアート作品のように唯一固有の存在として発行される、分割や部分譲渡できないものです。
〇スマートコントラクトでトークンを発行する「ICO」
 ブロックチェーンの開発者やユーザーがDAppsをはじめとするエコシステムに参加する動機付けとしてトークンを発行しています。
・サービス開発には報酬が必要
 ブロックチェーンを用いたDAppsを開発する人たちには、手数料などによる利益が生まれにくい傾向があります。開発しても得られるメリットが少ないと良いサービスが生まれません。人が集まらず、開発が進まなくなる、という悪循環に陥ります。そのため、トークン発行で開発やマーケティングにかかる資金を集める必要があります。
 管理者不在のブロックチェーンにおいて開発資金を集めるために、ICO(Inicial Coin Offering)という手法が生まれました。
〇DAppsとWeb3.0の到来
 中央集権的なオンラインアプリケーションがあふれています。しかし、ブロックチェーン技術の進展により、管理者のいないWeb3.0の時代が訪れようとしています。
・6つの特徴
1.一元的な管理者が存在しない
2.マシンもプログラムもダウンすることがない
3.データの所有権をユーザー本人が持つ
4.すべてのデータは固有の情報として資産的価値を持つ
5.誰でも誰とでも自由なやり取りができる
6.同じプラットフォームを利用しているため相互運用性が高い
・Web3.0の時代へ
 従来のインターネット(Web2.0)の世界は、GoogleやAppleのような巨大プラットフォームという市場の元締めとサービス提供者という個人商店を中心としたものでした。一方、新しいWeb3.0の世界はDAppsという自動販売機を介して個人間で取引をするものになっていきます。
・広告による事後徴収モデルからの脱却
 「便利なものを作るのでみなさん出資をお願いします」と言って資金を集め、「できたものはみんなで自由に利用しましょう」というモデルで、新しいサービスが生まれていくことになります。
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(以上)

〇ブロックチェーンの技術特性
 ブロックチェーン技術は、全く新規に考案された情報通信技術ではなく、複数の既存の情報技術を組合せることで、それまで使われていなかった用途や新たな価値を見出すことに成功した概念と考えられる。
1.ブロックチェーンの特徴的な仕組み  (A)
1.ブロックチェーンの概念
 ブロックチェーンでは、データを「ブロック」と呼ばれる単位にまとめ、それらのブロックを前後のブロック間で連結(チェーン化)してデータを管理する。各ブロックには、一定のトランザクション(取引)と前ブロックのハッシュ値を合わせて格納する。ブロックのチェーン化により、ブロックチェーン上のデータを改ざんするには、対象のデータが格納されたブロックだけでなく連結されたブロックを全て改ざんする必要があり、実質的に改ざんは不可能と言われている。
・総務省では、ブロックチェーンを「情報通信ネットワーク上にある端末同士を直接接続して、取引記録を暗号技術を用いて分散的に処理・記録するデータベースの一種」としている。
 ブロックチェーンは、前述のブロックの情報をネットワーク上にあるノードに分散格納することにより、たとえ一部のノードが機能不全になった場合であってもシステム全体として機能不全になることを防ぐことができる。
・日本ブロックチェーン協会ではSatoshi Nakamoto7の論文等を踏まえ、以下の2つの定義を公開している。
1)「ビザンチン障害を含む不特定多数のノードを用い、時間の経過とともにその時点の合意が覆る確率が0へ収束するプロトコル、又はその実装をブロックチェーンと呼ぶ。」
2)「電子署名とハッシュポインタを使用し改ざん検出が容易なデータ構造を持ち、かつ、当該データをネットワーク上に分散する多数のノードに保持させることで、高可用性及びデータ同一性等を実現する技術を広義のブロックチェーンと呼ぶ。」
2.略
3.ブロックチェーンを構成する要素技術
・公開鍵暗号:
 秘密鍵と公開鍵のペアとなっており、片方の鍵で暗号化されたものは、もう一方の鍵でしか復号できない性質を持つ。
・コンセンサス アルゴリズム:
 ブロック生成者の決定や、ブロックに記載する取引情報に関する承認方法で、仕組みはネットワーク参加方法により前提が異なる。
・P2P:
 ネットワークを構成する各ノードがデータを保持し、他のノードに対して対等にデータの提供及び要求・アクセスを行う自律分散型のネットワークモデル。

・特徴的な仕組み (A)
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 要素技術        特徴的な仕組み
  内容
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1.公開鍵暗号       ブロック形成
  公開鍵暗号による取引の真正性や、前ブロックの情報(ハッシュ)を保持
  して連続するブロックの耐改ざん性や順序性を保証する仕組み
2.コンセンサスアルゴリズム
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3.P2P      分散管理
  同じ台帳を参加者全員が持ち、自動更新する仕組み
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2.ブロックチェーンの技術特性  (B)
・技術特性
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 技術特性  内容
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1.真正性   電子署名により取引要求者のなりすましを防ぐことができる。

2.透明性   取引記録がネットワーク内で共有(公開)され、誰でも取引履
       歴を閲覧することができる。
3.追跡可能性 取引記録をチェーン化することにより、取引履歴のトレースが
       できる。(トレーサビリティ)
4.耐改ざん性 ブロック内に記載され、チェーン化した後は改ざんしようとし
       ても自動で検知し、事実上改ざんを防ぐことができる。
5.分散合意性 参加者の総意としての妥当性が検証される。

6.可用性   一部で障害(単純な故障)が起こって停止しても、完全に止ま
       ることなく更に容易に回復することできる。(単一障害点がない)
7.同時共有性 参加者が同じ情報(台帳)を分散して持ち合い、同時に情報共
       有することができる。
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3.技術特性により実現される機能・性能等  (C)
・技術特性により実現される機能・性能等
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 機能・性能等
  内容
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1.所有権の移転情報の反映
  ブロックチェーンネットワーク参加者間での価値の移転をトランザクシ
  ョン(取引記録)として記録する。
2.主体とその内容の真正性が 証明された情報の登録・参照
  以下の二点で真正性が保証された情報を登録・参照する。
  −秘密鍵を持っている正しい主体(なりすましでない主体)が発した内容
  を登録・参照−参加するノードの総意として妥当性が確認できた内容を登
  録・参 照(ビザンチン耐性も含む。)
3.誰でも閲覧することが可能
  取引記録がネットワーク内で共有(公開)され、誰でも取引履歴を閲覧す
  ることができる。
4.スマートコントラクト
  プログラムによってあらかじめ契約とその履行条件を定めておき、条件が
  満たされた際に契約(処理)が自動的に実行される。
5.履歴・過程情報の参照が可能
  取引記録をチェーン化することにより、取引履歴のトレースができる。
  (トレーサビリティ)
6.二重処理の防止
  参加者全員による検証(監視)を行い、二重処理(例えば仮想通貨であれ
  ば同じコインを異なる相手に支払うこと)を防ぐ。
7.改ざんに強いシステム
  ブロック内に記載され、チェーン化した後は改ざんしようとしても自動で
  検知し、事実上改ざんを防ぐことができる。
8.バックアップシステムが不要
  従来のシステムだと追加対応が必要な作り込みやバックアップサーバ等が
  不要となる。
9.安定したシステム
  一部で障害(単純な故障)が起こって停止しても、完全に止まることなく、
  容易に回復することできる。(単一障害点がない)
10情報の同時共有
  台帳を持つ参加者に同じ情報が共有される
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 新型コロナウィルスが流行っています。
 マスク、うがい、手洗いなど基本的な行動習慣を身につけることが必要なようです。

2020年02月27日

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