Blockchain innovation

Blockchain Innovation
竹井悠人 (Yuto Takei)
株式会社 bitFlyer ソフトウェアエンジニア
Slide template from http://www.slidescarnival.com/mowbray-free-presentation-template/1932
2017/8/2 人工知能・先端ロボットテクノロジー・バイオ
テクノロジーの基礎とスタートアップを学ぶベータ第8回
この資料は、情報提供のみを目的として作成されており、正確性・最新性についての保証はありません。内容は、
発表者およびその所属組織等 (以下「発表者等」) の見解ではありません。この情報を元にして生じたいかなる不利
益について、発表者等は一切責任を負いません。著作権は上記の発表者に帰属します。

目次
1. ブロックチェーン概要
2. Bitcoin
3. Ethereum
4. 非中央集権化の原動力
5. プライベートチェーン
6. 各産業への応用

自己紹介 – 竹井悠人
• 東京大学大学院情報理工学系研究科
コンピュータ科学専攻修士 (2013)
• アントレプレナー道場 (第 9 期)
• Microsoft MVP for C# (2004 – 2008)
• 未踏クリエータ 2013
• スタートアップ (写真アプリ、物流)
• セキュリティ
• 2016 年 8 月から株式会社 bitFlyer で
ソフトウェアエンジニア (研究開発)

ブロックチェーン概要
• ブロックチェーンとは
• 計算機科学的裏づけ
• 暗号学的ハッシュ関数
• ハッシュポインタ
• ブロックの作成について
• 単純な多数決による限界
• 合意形成問題

ブロックチェーン俯瞰
「ブロック」の「チェーン」として
• 「ブロック」というデータ構造を「チェーン」のようにつないだデータ
分散台帳技術として
• ブロックをハッシュポインタでリンクし、改竄できないようにした
• ハッシュ計算と電子署名を組み合わせて、誰でも検証できるようにした
• ピアツーピア通信によって、効率的に分散、共有することにした
仮想通貨基盤として
• Bitcoin, Ethereum…

ハッシュ
ブロックチェーン概略図
Block
100001
Block
100002
前のブロック
000000000003ba27aa200b1c…
(ブロック 100000 のダイジェスト)
日時
2010/12/29 12:06:44
トランザクション ID
• bb28a1a5b3a02e76…
• fbde5d03b027d2b9…
• 8131ffb0a2c945ec…
• …
前のブロック
00000000000080b66c911bd5…
日時
2010/12/29 12:17:31
• ef1d870d24c85b89…
• f9fc751cb7dc3724…
• db60fb93d736894e…
• …
中身
参考: https://chainflyer.bitflyer.jp/v1/block/height/100001

ブロックチェーンの概略図
最初の原始ブロック (Genesis) から最
新のものまでブロックの連続すべてを
もってブロックチェーンによる台帳を
構成する。
たとえば、Bitcoin では現在に至るまで
Genesis から 8 年間で 48 万弱のブロッ
ク (合計約 125GB) が作成されてきた。
毎日およそ 120MB ずつ増加している。
Genesis と呼ぶ
0
前ブロック ...
日時 2009/1/3 ...
トランザクション ID ...
1
前ブロック ...
日時 2009/1/3 ...
2
前ブロック ...
日時 2009/1/3 ...
3
前ブロック ...
日時 2009/1/3 ...
4
前ブロック ...
日時 2009/1/3 ...
5
前ブロック ...
日時 2009/1/3 ...
前ブロック ...
日時 2017/8/3 ...
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P2P による配布
パブリックブロックチェーン (後述) で
は、非中央集権化を目指すことから、
データを保存するための中央サーバを
持たない代わり、ピアツーピア (P2P)
通信によって台帳データを近隣ノード
(ネットワークに参加する端末) との間
で交換する。
新たにネットワークに参
加することになったノー
ドは、近隣ノードからブ
ロックチェーンデータを
すべてダウンロードし、
そのデータを検証し、改
竄の有無を確認する。

実例との比較
Block
100001
前のブロック
000000000003ba27aa200b1c…
日時
2010/12/29 12:06:44
• bb28a1a5b3a02e76…
• fbde5d03b027d2b9…
• 8131ffb0a2c945ec…
• …
中身
(残りの部分は今は気にしなくても良い)

暗号学的ハッシュ関数
ハッシュ関数は任意のメッセージからダイジェストを生成する
暗号学的ハッシュ関数は、暗号用途で使うために、さらに次のような性質
が求められる。
• ダイジェストから、元のメッセージを復元できてはいけない (原像計算困難性)
• あるメッセージから、同一のダイジェストを持つ別のメッセージを探すの
が困難でなければいけない (弱衝突耐性)
• ダイジェストが同一となる、異なるメッセージの組を探すのが困難でなけ
ればいけない (強衝突耐性)
“ABC” b5d4045c…SHA-256

暗号学的ハッシュ関数
参考
• オンライン SHA-256 計算
http://www.xorbin.com/tools/sha256-hash-calculator
• Google 社による SHA-1 の衝突発見の発表 https://shattered.io/
“ABC” b5d4045c…SHA-256
“ABD” 69f0fb8c…SHA-256
入力のわずかな変化
が出力に大きく影響
逆関数の計算は (事実上) 不可能

内容のブロックへの確定
改竄後のブロックでは、ダイジェストが変
化してしまう。ハッシュ関数の性質により、
ダイジェストを変えずに内容を変更するの
は事実上、不可能。
ブロック内容は、ダイジェストに束縛され
ている。
前のブロック
000000000003ba27aa200b1c…
日時
2010/12/29 12:06:44
…
ブロック 100001
前のブロック
000000000003ba27aa200b1c…
日時
2010/12/29 12:34:56 (書き換え)
…
前のブロック
000000000003ba27aa200b1c…
日時
2010/12/29 12:06:44
ブロック 100002
ba71e921497a45cb09b98a0f…
齟齬が生じる
ハッシュ

ハッシュポインタ
Genesis ブロックを唯一の例外として、
ブロックはすべて前のブロックのダイ
ジェストを持つ (ハッシュポインタ)。
すべてのブロックのデータによって、
ひとつの台帳を構成する。他のコン
ピュータにこの台帳を渡せば、その真
贋判定が簡単にでき、なおかつ台帳を
復元できる。
0
前ブロック ...
日時 2009/1/3 ...
1
前ブロック ...
日時 2009/1/3 ...
2
前ブロック ...
日時 2009/1/3 ...
3
前ブロック ...
日時 2009/1/3 ...
4
前ブロック ...
日時 2009/1/3 ...
5
前ブロック ...
日時 2009/1/3 ...
前ブロック ...
日時 2017/8/3 ...
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ハッシュポインタ
過去のいずれかのブロックの情報を改
竄しようとするならば、最新のブロッ
クまで一貫性を保つようにすべて改竄
を続けなければならない。これは現実
的には不可能 (詳細は後述)。
0
前ブロック ...
日時 2009/1/3 ...
1
前ブロック ...
日時 2009/1/3 ...
2
前ブロック ...
日時 2009/1/3 ...
3
前ブロック ...
日時 2009/1/3 ...
4
前ブロック ...
日時 2009/1/3 ...
5
前ブロック ...
日時 2009/1/3 ...
前ブロック ...
日時 2017/8/3 ...
478680
後続ブロックすべての
ダイジェストの変更が必要
改竄！

ブロックの作成への制限
新たなブロック作成が誰でも簡単にできると次の問題が生
じる。
• 改竄ブロックに後続してさらにブロックを作成すること
で、全体として一貫するチェーンが作成できてしまう
• 同一のブロックに続くブロックが同時に複数作成された
場合、どれを正とするか決定できない
• 特定トランザクションをブロックに含めないよう弾くこ
とができてしまう
多数決のような仕組み、および運用ルールが必要となる。

単純な多数決が機能しない例
Sybil 攻撃
ネットワーク全体で投
票するシステムが作成
できたとしても、悪意
のある参加者がいた場
合には、投票数を水増
しできてしまう。
ビザンチン将軍問題
ルールに従っているよ
うに見せかけて、ネッ
トワークを混乱させる
ことができてしまう。
邪悪なネットワーク

ではどうすれば良いか
合意形成問題
参考
• The part-time parliament, Leslie Lamport.
http://dl.acm.org/citation.cfm?id=279229
• PFI 社による Paxos 解説資料
https://www.slideshare.net/pfi/paxos-13615514
• Practical Byzantine Fault Tolerance
http://pmg.csail.mit.edu/papers/osdi99.pdf

Bitcoin
• Bitcoin について
• Bitcoin の Proof of Work (PoW)
• マイニング
• チェーンの選択
• Bitcoin のトランザクション
• UTXO モデル
• 電子署名

Bitcoin について
2009 年に開始した最初の仮想通貨
であり、ブロックチェーン技術の
発明と同時に仮想通貨の概念を作った。
参考
• Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System, Satoshi Nakamoto.
https://bitcoin.org/bitcoin.pdf

合意形成問題の (消極的) 解法
次の 2 点に尽きる
• ブロックを作るのを一定程度まで難しくし、代わりに報
酬を出した
• もっとも長いチェーンだけを有効とみなすルールにした
(厳密には、difficulty の合計値がもっとも大きいチェーンを正とする)
Proof of Work (PoW) とよばれる仕組み

マイニング
ブロック内に Nonce と呼ばれる自由領域を用意し、ハッシュ値を調整でき
るようにした上で、ブロックのダイジェストは先頭に 0 が一定数続かなけ
ればいけないというルールを課した。ネットワークの計算力に応じて、こ
の数を調整することにした。(正確には difficulty パラメータによってダイジェスト値の最大値を指定)
ブロック作成者 (マイナー) は、上記のルールを満たす Nonce を探さなけれ
ばいけない。代わりに報酬をもらうことができる (後述)
専用ハードウェアにより、現在は全世界で 1 秒間に 600 京回 (6×1018) のダイジェスト計算が行われている。10 分に一度の確率
にするには 36 垓回に 1 回だけ成功するように調整しなければいけない。これは先頭に 0 が 18 個続くのと同じ難易度。
前ブロック …
日時 2009/1/3 …
Nonce ?????
…
Nonce
1001
1002
1003
1004
1005
ブロックダイジェスト
5b280ff64934df39…
4b33b9d69b6c53f1…
9fc09514d74d5d78…
f181b5ef17bdeaf2…
000000063f0d8704…
前ブロック …
日時 2009/1/3 …
Nonce 1005
…

チェーンの選択
Bitcoin では、もっとも長いチェーンが有効
• ブロック作成者 (マイナー) は報酬が無効になるのを避けるため、
常に最長のチェーンに続くようにマイニングを行う。した
がって最長のチェーンだけが伸び続ける
• 過去のブロックの改竄は、最長チェーンの長さを追い抜かな
い限り成功しない
(無効なチェーンとして扱う)

PoW によって解決したこと
• 事実上の合意形成ができるようになった
ブロックが作成されてからネットワーク全体に行き渡るまで余裕を作る程
度には、ブロック作成が十分難しくなった。また、チェーンが分岐するこ
とがない。
• 定期的に合意が作成されるようになった
マイナーは報酬を目的として、常に最長のチェーン上でのみブロックを作
成し続ける。
• ブロックの改竄が不可能になった
過去のブロックを改竄する場合でも、当該ブロックと後続ブロックすべて
について適切な Nonce を探しなおさなければならず、膨大な計算量が必
要となってしまう。したがって、現実的に改竄は不可能。

Bitcoin のブロック (イメージ)
Block
100001
Block
100002
取引 123:
A さんがこのブロックを検証した。
A さんが報酬 50 円をもらう。
取引 124:
C さんが取引 101 で受け取ったお金から
A さんに 100 円あげて、
B さんに 50 円あげた。
取引 125:
…
取引 151:
Y さんがこのブロックを検証した。
Y さんが報酬 50 円をもらう。
取引 152:
A さんが取引 123 で受け取ったお金と
A さんが取引 124 で受け取ったお金から
C さんに 120 円あげて、
A さんに 30 円あげた (お釣り)。
受け取りと支払いとを取引でつなげていく。
取引は、トランザクションというデータ構造に記述される。

Bitcoin のトランザクション
Bitcoin のトランザクションは、手形と同じ
• 元資の指定 (前のトランザクション)
• BTC 所持者の署名 (自分の秘密鍵を使う)
• 支払先のアドレスと支払額 (相手の公開鍵から計算する)
では、元資が一番最初に作られるのはいつ？
• マイニングによる報酬
トランザクション 1234 で受け取った資金から
アドレスが 1ABC… な人に
100 BTC をお送りします。所持人の署名

電子署名 (公開鍵暗号方式)
秘密鍵と公開鍵という異なる 2 つの対応付けられた鍵を
使って暗号化や電子署名する方法
1. 受取人の公開鍵のハッシュ値がアドレスとして使われる
2. 送金者の秘密鍵でトランザクションに電子署名する
メッセージ電子署名
秘密鍵公開鍵
OK!

Bitcoin のトランザクション (再)
1. 受取人の公開鍵のハッシュ値がアドレスとして使われる
2. 送金者の秘密鍵でトランザクションに電子署名する
私は *** です (マイニングメッセージ)。
ブロックの検証・マイニングの報酬として、
アドレス 1ABC…に 12.5 BTC を送ります。
トランザクション 9b67…
トランザクション 9b67… で受け取った資金か
らアドレスが 1DEF… な人に
12.5 BTC をお送りします。承認 by 1ABC
トランザクション 13f4…
* 厳密には、トランザクション ID と
出力インデックスが指定されている

UTXO (未使用取引) の検査
支払いの元資として、まだ消費されていないトランザクション
の送金指示を UTXO という。システムでは UTXO の一覧を追跡、
使用済みのトランザクションがないか (二重消費) 検査する。
Block
100
Transaction
Transaction
Transaction
Transaction
Block
102
Transaction
Transaction
Transaction
Block
101
Transaction
Transaction
Transaction
Transaction
Transaction
Transaction
Transaction
Transaction
Transaction
Transaction
Transaction
Transaction
UTXO 一覧

Ethereum
• スマートコントラクト
• Ethereum とは
• アカウント
• コントラクトの実行
• セキュリティ

スマートコントラクトの発明
「スマートコントラクトは、契約条件を実行するための計算的な取引規約です。ス
マートコントラクトを設計するにあたっての一般的な目標は、多くの契約に共通す
る事項（支払条件、抵当権、機密性、さらには強制執行など）を遵守させ、悪意の
ある濫用や偶発的な例外を最小限に抑えつつ、信頼された仲介者の必要性を最小限
に抑えることです。関連する経済目標には、詐欺による経済損失の抑制、仲裁およ
び執行にかかる費用、およびその他の取引コストの削減が含まれます。」 (参考訳)
“A smart contract is a computerized transaction protocol that executes the terms of a contract.
The general objectives of smart contract design are to satisfy common contractual conditions
(such as payment terms, liens, confidentiality, and even enforcement), minimize exceptions
both malicious and accidental, and minimize the need for trusted intermediaries. Related
economic goals include lowering fraud loss, arbitration and enforcement costs, and other
transaction costs.”
– Smart Contracts, Nick Szabo, 1994.
http://web.archive.org/web/20160115074927/http://szabo.best.vwh.net/smart.contracts.html

Bitcoin スクリプトにおける制限
Bitcoin のトランザクションにはスクリプトを記述すること
ができるが、署名検証等の目的で開発されたので、スマー
トコントラクトとしての利用はできない
(参照: https://en.bitcoin.it/wiki/Script)
• 1-スタックマシン (非常に限定された表現力)
• ループ構文が書けない
• 関数が書けない
• 実行結果の出力を含め、外部とデータ連携することがで
きない
• スクリプトサイズの上限が小さい (10,000 バイト)

Ethereum
スマートコントラクトを動作させるためのプラット
フォーム「世界コンピュータ」構想。2014 年 8 月
に始動
• チューリング完全なコントラクト記述能力
• スマートコントラクト同士の連携 (関数呼び出し)
• 異なるトランザクション間でのコントラクトの状態の保持(変数の保存)
• 全世界のノードによる同一処理の実行、結果の検証
• DAO (非中央集権自律組織) の可能性
• 通貨基盤とプログラム実行基盤の融合 (自動執行が可能に)
• トークンの発行、クラウドファンディングへの利用。Initial Coin
Offering (ICO)

Ethereum – アカウント
アカウントには、次の情報が紐付けられている
• 取引連番
• ETH (Ethereum 上の通貨) 残高
• コントラクトコード
• 任意のデータ
次の 2 種類のアカウントが存在する
• 通常アカウント
Externally Owned Account (EOA)。外部保持のアカウントとも
• コントラクト
送金や呼び出し等を受けるたびに、記録されたコードに応じた処理を行う

Ethereum – コントラクトの実行
Ethereum 仮想マシン (EVM) と呼ばれるスタックマシンが存在し、
コントラクトアドレスへのメッセージをトリガに、コントラク
トコードを実行する。チューリング完全な計算能力を持つ。
• アクセス可能なリソース
• スタック
• 他から受け取るメッセージのデータ
• ブロックチェーンの情報
• 無限のメモリ領域
• 実行できる操作
• 条件分岐 / ループ / 関数定義 /
• 他のコントラクトの呼び出し
• 送金
Ethereum Yellow Paper の Appendix. H
に EVM 上で用いられる命令の仕様が
定義されている
https://ethereum.github.io/yellowpaper
/paper.pdf

Ethereum – コントラクトの実行
EVM 上では停止しないプログラムを書こうとおもえば書けてしまう (例: 無限ループ、
互いに呼び出しあうコントラクト) 。すると、世界中でトランザクションの実行が
終了しなくななってしまうので、必ずいつか実行停止する仕組みが必要となる。
• トランザクション内で、コントラクトが実行できる最大命令数を定めた
• 命令の実行ごとに「ガス」を消費する仕組みにした
• トランザクション実行では、コントラクトコードの実行命令ごとにガス計測し、ガス価格
(gasPrice) * 消費ガス (gasUsed) 分の ETH を手数料として支払う
• トランザクション発行者は、希望ガス単価 (gasPrice) を示して、その単価で消費するであろ
う合計 ETH を担保として用意しておき、最後に実メーター値で清算する
• 実行途中でガス欠になったら、トランザクション実行が打ち切られ、トランザク
ションを失敗として扱うようにした
それでも DoS 攻撃が存在する (攻撃者は手数料を支払っている)

Ethereum – セキュリティ
スマートコントラクトにまつわるバグも無視できない。
• The DAO 事件 (2016 年 6 月)
DAO (非中央集権型自律組織) のフレームワーク The DAO のコード中、送金処理に
隣接して再帰呼び出しのバグがあった。攻撃者は、The DAO アカウント中の資産
が空になるまで、送金を繰り返す攻撃をした。最終的に 3.6M ETH ($60M 相当) が
盗まれた。これを機にハードフォークが発生。
https://www.slideshare.net/YutoTakei/the-dao
• Parity バグ (2017 年 7 月)
Ethereum の著名なウォレットソフトウェア Parity が用いるコントラクトにAPI の
カプセル化のバグがあり、開発者が想定していない関数呼び出しをすることで、
攻撃者がウォレットの所有権を奪取。150K ETH ($30M 相当) が盗まれた。
https://blog.zeppelin.solutions/on-the-parity-wallet-multisig-hack-405a8c12e8f7
対策として、形式検証といった手法での安全性の確認が研究されている。

非中央集権化の原動力
• 非中央集権化することの意味
• Bitcoin のおさらい
• 非中央集権的な権利

ブロックチェーンの長所？
決済システム間として比較した場合、ブロックチェーンシ
ステムが特に優れているというわけではない
各プラットフォームでの毎秒取引数
では Bitcoin がなぜそこまで注目されたのか？
Bitcoin 最大 7
PayPal 193
Visa 1,667

非中央集権化することの意味
運営母体が存在する組織、中央サーバによる操作、集中管
理などといったシステムのリスク
• 情報が意図せず操作または秘匿される
• システムごと停止される
ブロックチェーンは、中央集権からの脱却を可能にした
• 中央権力が存在せず、誰もが参照でき、検証できる
• 過去の内容は変更不可能
• スマートコントラクトにおいては、「コードこそが法」
ユーザは誰でもその挙動を検証できる

Bitcoin のおさらい
Bitcoin では、利害関係者間での P2P による価値交換を可能にした
• 取引が不当に変更され、または排除されることがない
いかなるマイナーも、正当な取引ならブロックに取り込むことに経済的メリットがあ
るから
• 有効な取引はいつか確実にブロックチェーンに取り込まれる
Bitcoin に価値を見出す人がいる限り、マイナーの役割をすることに利益があるから
• 高い信頼性がある
世界中に分散したシステムであるから、少数ノードが切断される程度ではまったく影
響を受けない
• 不当な方法によって Bitcoin を入手することはできない
Bitcoin は通貨膨張しないよう発行量がコードによって制御されており、公正なマイニ
ングによってしか発行できないから

非中央集権的な権利
スマートコントラクトが発明されたときに、スマート所有
権も提唱された
利害関係者間で、ある物の所有権を
迅速かつ信頼できる方法で移転するには
どうすればよいか

非中央集権的な権利変動 : 車の例
次のような車を考える
• 公開鍵暗号方式が組み込まれている
• 車の制御システムには、現在の所有者を示す公開鍵を保存する
• 車を始動するには、車の所有権を証明する必要がある
• 所有権の証明は、秘密鍵による電子署名をもちいる
記録された公開鍵に対応する秘密鍵 (= 所有者) を持ってい
る人だけが、車を開始できるようになる。
では、所有権移転はどうする？

非中央集権的な権利変動 : 車の例
• 車はインターネットに接続でき、ブロックチェーンを参照できるとする
• ブロックチェーンには、所有権移転トランザクションを格納する
• 新しい所有者の公開鍵と、支払い対価 (車の価格) を記載しておく
• 前所有者と新所有者とが、その秘密鍵で電子署名する
• 工場出荷時では、販売店の公開鍵を制御システムに保存する
トランザクションが発行されると
• 車は、登録されている公開鍵に合致する秘密鍵の人によるトランザクショ
ンを確認したら、制御システムの公開鍵を書き換える
• ブロックチェーン上では、新所有者の残高から対価の金額が減らされる

プライベートチェーン
• ブロックチェーンの分類
• プライベートチェーンの特
• 可能性

ブロックチェーンの形態
参加者の形態による分類がよく行われる (諸説あり)
• パブリックブロックチェーン
Bitcoin, Ethereum の、不特定多数が合意形成に参加できるような形
態。ノードの数が限定されることはない。攻撃等を含む利害対立が
起こることを想定しなければいけない。
• プライベートブロックチェーン
あらかじめ合意形成に参加できるノードが特定されている、もしく
はブロックチェーンにアクセスできるコンピュータが制限されてい
る形態。利害対立が起こりにくいことを想定。
目的によって、どのようなブロックチェーンを運用するか決定

プライベートチェーンの特徴
利点
• ビザンチン耐性を持たせる必要がない
など、より高速なコンセンサスアル
ゴリズムが選択できる可能性がある
• システム全体に対して、より多くの制
御がきく
• マイニングが必要なくなることで、市
場原理に左右されない
• データに不整合が発生した場合に、管
理者の権限によって強制書き換え等を
取れる可能性がある
欠点
• 事実上の中央集権になることが多い
• システム全体としての攻撃耐性が下が
る
• 運用者が独自にインフラストラクチャ
を用意する必要があることが多い
• 匿名性が必要とされるシステムには向
かない

プライベートチェーンの可能性
現在、一般的なデータベースで行われていることの中には、プラ
イベートブロックチェーンで置き換えることにメリットがあるも
のが存在する。そのため、各社で競って開発が行われている
• 限定された金融機関間での決済
• 手形交換
• 証券のクリアリング
• 企業間・グループ企業内での情報管理
• 端末追跡、資産管理、ログ保存
• 監査証跡
その他、次のセクションで...

各産業への応用
• フィンテック
• ヘルスケア
• エネルギー
• 電子政府
• エンターテイメント

ブロックチェーンの性質
• 完全性
改竄がされても検知できること。記載された内容が正しいか判定できる。
• 機密性
情報を秘匿できること。権限がなければ情報を読み取れない。
• 可用性・耐障害性
稼働率が高いこと。簡単には壊れない。分散システムでは強い。
• 否認防止
不利益な情報を消去できないこと。「やってないよ」とは言えない。
• 検証性・可監査性
内容の妥当性を調査する手段があること。

ブロックチェーンの性質
そのほか、ブロックチェーンソフトウェアごとに異なる特性として
は、次のような性質が議論されている
• ビザンチン耐性
ネットワークを構成するノードのうち一定少数までがプロトコルに
反して挙動しても、システム全体としての安全性が壊れない性質。
パブリックブロックチェーンにおいては、すべてのノードが信頼で
きるとは限らないので、特に重要。
• 確定性 (ファイナリティ)
ブロックチェーンにおいて、合意形成プロトコルの結果は、理論的
に反証方法が存在しない合意か、統計的に反例の作成が難しい合意、
のいずれか。前者のこと確定性がある、と言うことがある。

あまり得意でないこと
• 情報の即時書き込み
分散システムである以上、情報が記載されるまでに合意形成を経ね
ばならず、一定のオーバーヘッドがある。
• データの圧縮
過去のブロックをすべて保持していないと、ブロックチェーン全体の
妥当性の検証ができないので、古いデータの削除ができない。また、
ハッシュ値は情報量(エントロピー)が大きいので、圧縮しにくい。
• 検索
関係データベース (RDB) ではなくキーバリューストア (KVS) 的特性
が強いので、フィルタ式によるクエリ、ソート、結合演算などに特
化しているわけではない。

フィンテック分野
ブロックチェーンの最初の例 Bitcoin が金融だったこともあり、フィ
ンテック分野での応用は、熾烈な競争となっている
• 送金や決済などの取引において、銀行やその他の金融機関を介在せ
ず行い、即時決済、国を超えた取引、取引手数料の節約が可能に
• 台帳としての透明性、改竄等の不正への耐性、匿名性
• 発展途上国等における迅速な金融インフラの構築
今後の課題
• 事業者が中央集権的立ち位置になるケースの解消
• 匿名性と追跡性のバランス

フィンテック分野での例
Circle (https://www.circle.com/)
• 異なる国、通貨間での送金を手数料なしで実現
• 法定通貨による預金がされると Bitcoin に両替。
引き出し時には法定通貨に両替しなおす
• サービス利用料は無料とし、仮想通貨上の運用益
を目的としたビジネスモデルを構築する
• 2013 年 10 月に $9M (Series A) に始まり、
2016 年 6 月の $60M (Series D) までで合計 $136M の調達
• ニューヨーク州の BitLicense を 2015 年 9 月に最初に受け
た企業

ヘルスケア分野
• 電子カルテの情報について、データ形式の標準化を図りつつ、異な
る医療機関間での連携を模索
• 患者の個人特定情報を暗号化し、医療研究者からリアルタイムの統
計情報として利用できるようにする動きもある
• 特に、最近のランサムウェア (身代金ウイルス) による被害が大き
かった分野であり、分散台帳化によるリスク最小化を模索中
• 日本政府も現在、積極的に可能性を模索している分野のひとつ
今後の課題
• 患者・協力者のプライバシー保護
• 業界関係者間での利害調整

ヘルスケア分野での例
Gem (https://gem.co/)
• 複数企業間でのデータ交換基盤として
GemOS を提唱
• Bitcoin との連携 API の提供により、
ブロックチェーンのデータの完全性担保を
Bitcoin ブロックチェーンで実行
• Philips 社との提携により医療データ専用のブロック
チェーン
Gem Health の開発に着手
• 2016 年 1 月 (シリーズ A) で $7.6M 調達

エネルギー分野
• 電力の供給者はもはや発電所だけではなくなってきている
(ソーラーパネル、家庭用ガス、電気自動車のバッテリ等)
• 双方向でのエネルギー交換網の整備構想が進む (P2P エネル
ギー市場)
• エネルギー供給者と需要者との間での、価値交換手段が必要
• スマートグリッド構想との組み合わせ
今後の課題
• エネルギー交換と決済の同時履行

エネルギー分野での例
LO3 Energy (http://lo3energy.com/)
• ニューヨーク発祥のスタートアップ
• Siemens 社との提携によりニューヨーク
ブルックリン地区でのマイクログリッド
プロジェクトを立ち上げ
“It permits transparent, efficient trading between multiple participating systems and
various stakeholders while taking grid-specific requirements into account.”
「電力グリッド特有の要件を考慮しつつ、複数の利害関係者の間での透明
かつ効率的な取引を実現することができる」 (参考訳)
– Thomas Zimmermann, CEO of Siemens‘ Digital Grid Business Unit
(https://www.siemens.com/press/en/pressrelease/2016/energymanagement/pr2016110080emen.htm)

電子政府分野
行政等の分野では、多くの文書が厳格な手続きによって作成、編集、
保管、廃棄される必要があることから、ブロックチェーンと親和性が
高い
• 商業登記・不動産登記・住民登録
• 公文書保管・情報公開
• 電子投票・入札
• 社会福祉に関連する給付
• 徴税・民事執行
日本政府も活用に向けての実証実験を計画中。
http://www.nikkei.com/article/DGXLZO18244550Z20C17A6MM8000/

電子政府分野での例
エストニア国家 X-Road (https://e-estonia.com/)
• 外国人でもオンライン登録可能な電子居住権制度
(E-Residency) で知られる
• 住民登録、医療等の分野での活用を検討中
Procivis (https://procivis.ch/)
• e-Government as a Service 構想と称して、
政府運営にかかるシステムをブロックチェーン上で構築することを
目指す
• 電子政府向け住民台帳ソリューションをブロックチェーン上で設計

エンターテイメント分野での例
コンテンツのデジタル化が進み、コピーが簡単に作成できる時
代になった。それに伴い、デジタル版権管理 (DRM) も発達して、
専用プロトコルで常に権利確認が行われるようになった。権利
変動や、コンテンツのレンタル・購入履歴をブロックチェーン
上に記録できないか。
SingularDTV (https://singulardtv.com/)
• Ethereum を用いて、権利許諾から決済、コンテンツ配信まで
のスコープで、権利者と消費者とを直接結ぶプラットフォー
ムの構築を目指す。

まとめ
• Bitcoin をはじめとする仮想通貨は、インターネット上で価値
の表現・交換が行われる方法を生み出している
• 計算機科学の成果を組み合わせたブロックチェーン技術が、
仮想通貨を支えている
• スマートコントラクトによって、価値交換にとどまらず、組
織運営といった複雑なレベルのプログラムを実行できる
• 技術志向の起業家やスタートアップにとって、仮想通貨およ
びブロックチェーン技術は可能性の宝庫
• 基盤にあるブロックチェーン技術は、金融以外の分野にも大
きな革命をもたらす可能性がある

当日の質疑応答の抜粋

質疑応答
Q ブロックに直接前のブロックの内容を記述しないのはなぜか
A ブロックを重ねるごとにブロックが巨大になっていってしまうから。台帳すべ
てを毎回交換するのと変わらなくなってしまうから。暗号学的ハッシュ関数は、
改竄できないようにしつつ (衝突耐性)、なおかつ小さいデータサイズでの要約を
作成するという現実的な理由により非常に重要
Q P2P といっていたが、ネットワークが分断されたらどうなるのか
A エクリプス攻撃。インターネットができた頃にも同様の推測があったが、実際
には今のところ問題なく運営されている。ただし、マイナーを運営する企業の国
籍が特定の国に集中している現状があり、Bitcoin コミュニティ内では対策が必要
でないかという意見がある。一方で、そのようなことをしても仮想通貨市場自体
の全体価値を毀損するだけで、マイナーにメリットはなくそのような行動に走ら
ないだろう、という反対意見もある。

質疑応答
Q ハッシュから元のデータは復元できないとのことだが、ブロックにトランザク
ション ID しか記載されていないのでは、取引はどうやって確認するのか
A 実際に P2P で通信するときには、ブロックとそれに加えてトランザクションも
やり取りしている (フルノード)。それだと、ブロックが大きすぎて困るので、自
分に関係するものだけ取り出して検証する方法がある (SPV)
Q フォークをしたことによって、ブロックの作成にはどのような影響がでるのか
A ネットワーク全体での分岐前のハッシュパワーと分岐後のそれとで大差ないと
するならば、チェーン分岐によってハッシュパワーも割れるので、ブロック生
成速度が一時的に遅くなる

質疑応答
Q ブロックの生成速度はどのようにして調整されているのか
A Bitcoin では 2016 ブロックごとに、直近のブロックの生成速度を見ながら、難易
度が調整される。ブロック内に時刻が書かれているのは速度を測るため
https://en.bitcoin.it/wiki/Difficulty
Q Bitcoin Cash に賭けているマイナーは少ないと聞いた。ハッシュパワーが小さい
と思うのだが、ブロック生成速度に影響が出るのでは？
A 出る。具体的にはブロック生成が遅延する可能性がある。これを避けるために、
Bitcoin Cash では、ブロックの難易度調整が 2016 ブロック待たずに行われる仕組
みになっているとのこと

質疑応答
Q いまからマイニングして利益をだしたいのだが、どの仮想通貨だったらうまく
いくと思うか
A 日本国内でマイニングを考えているなら、電気代コストのほうが高いので、ど
の仮想通貨でも利益は出ないと思う。マイナーな通貨であればハッシュレート
で上回れるかもしれないが、通貨としての価値も相対的に小さいことに留意すべ
し。学術的実験目的なら Ethereum のテストネットを自分で立てるのがおすすめ
Q フォーク前後で Bitcoin の価格に影響がでていたがなぜか
A 発表者の個人の考察に過ぎないが、取引参加者の間でハッシュパワーがどの仮
想通貨に傾くかという様々な予測が交わされていて、それによって通貨価値自体
に影響が出ると考えられていたからではないか

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