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匸P コーヒーブレイク
ブロックチェーン
相互不信が実現する新しいセキュリティ
岡嶋裕史 著 講談社ブルーバックス 2019.01.20
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ブロックチェーンは、ひとことで言えばデーダベースだ。データベース全体が、
更新される都度、全保有者に配布され、誰もが検証可能な仕組みになっている。
ビットコインの場合、5回連続して後続ブロックがつながったブロックが、正式に
承認される。この時点でマイナーが得た報酬は確定資産になる。ほかに短いチェーンが
出来ていた場合は、そちらのチェーンにある未確認報酬はすべて消滅する。
ビットコインは2009年1月4日から自動発行され続け、台帳に残る未使用分は、世界の
フルノードに分散保持されている。ブロックチェーンは積み重った分厚い地層のような
もので、今や改ざん不能で、高い価値を維持している。だが、高額のマイニング報酬は
4年毎に半減し、2024年に次の半減期がくる。そして2040年に、2100万ビットコインを
掘り尽くすと、新しい報酬は発行されなくなり、採掘競争は終わりを迎える。
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最近日本でも、日銀が有識者を集め、暗号通貨の研究に着手すると発表した。
2009年1月にスタートした暗号通貨ビットコインは、サトシ・ナカモトが考案した。
日本人のような名前だが、米国人との見方が有力だ。この信用の基礎を固めるのが
ブロックチェーンだが、実は10年も前から独立して存在した暗号技術であったという。
通貨の独裁者が、自分たちが発行する暗号資産に、ブロックチェーン技術を使おうと
いうのは矛盾した動きだが、ブロックチェーンは表舞台で脚光を浴びようとしている。
◇ハッシュ関数
もとのデータから、特定のサイズの別のデータを、計算によって作りだす関数を
ハッシュ関数と呼ぶ。手元のPCでコマンドプロンプトを開き、CertUtil コマンドを
使ってみると、ハッシュ値のアウトプットを実際に見ることができる。
本書ではMD5、ハッシュ関数を使用したパラメータを紹介している。
あらかじめ、hogehoge.txt ファイルを￥Dに用意し、コマンドプロンプトに、
CertUtil -hashfile d¥hogehoge.txt MD5 と入力するとハッシュ値が計算される。
d¥hogehoge.txtに「a」一文字がある場合も、数千文字列がある場合も、計算結果は
同じ長さになる。MD5、ハッシュ関数の場合は、128ビットのハッシュ値が出力される。
「a」一文字のハッシュ値は16進数で、0cc175b9c0f1b6a831c399e269772661 になる。
使うハッシュ関数が同じならば、同じデータから、同じハッシュ値が得られる。
例として、d¥hogehoge.txtに、太宰治「人間失格」冒頭10行のデータを入力して、
CertUtil -hashfile d¥hogehoge.txt MD5 コマンドを実行すると、
9ea447dd3a066d2de6bf800401efade3 という計算結果が出力される。
ここで太宰治「人間失格」冒頭10行の、「にわかに興が覚めました」の部分を、
「にわかに目が覚めました」に置き換えた d¥hogehoge.txt を作ってみる。
すると、人間には気づきにくい1文字の変更で、ハッシュ関数は全く違った値、
60e82c93578832ae06a86a9cac4e3af2 になる。
このように1文字変えてもまったく違う値になるハッシュ関数を、暗号学的ハッシュ
関数と呼ぶ。ハッシュ関数には、MD5やSHA1など多くの種類の関数がある。
暗号学的ハッシュ関数で生成されたハッシュ値は、一方向性関数で、計算式で逆に
戻すことはどうやってもできない。
さきほどの例で「a」から出力された 9ea447dd3a066d2de6bf800401efade3 は、
「a」の暗号になる。この特性を利用したのが公開暗号鍵方式だ。
ハッシュ関数が一方向性のハッシュ値を生成するのを利用したセキュリティ技術で、
公開しても、もとの「a」は解読不能なので、公開暗号鍵方式と呼ばれる。
パスワードとハッシュ値生成で、送受信暗号が成り立つ仕組みは次のようになる。
パスワード「123456」を、暗号学的ハッシュ関数、MD5で、ハッシュ値を生成すると、
e10adc394ba59abbe56057f20f883e が出力される。
PC上に、e10adc394ba59abbe56057f20f883e を保存すると、悪意の不正侵入者は生成
前のパスワードは分からない。ネットには、この128ビットのハッシュ値を送信する。
正規の利用者が「123456」を入力した時だけ、同じハッシュ関数が生成され、
e10adc394ba59abbe56057f20f883e と出力されるので、PC上のハッシュ値と一致し、
正しいパスワードの持ち主だと判定することができる。
この暗号方式は、基本的に解読不能なのだが、暗証が6文字固定で、MD5関数を使った
ハッシュ値だと知っているハッカーがいると、あらかじめ6文字暗証と計算結果の
ハッシュ値を対応表にしておくことができる。これを「レインボーテーブル」といい、
このパスワードの破り方を「レインボー攻撃」と呼ぶ。世間で良く使われるパスワード
ランキングが発表されるが、この情報でレインボーテーブルのヒット率も向上する。
対策は、暗証の文字種を増やし、文字列を8桁以上23文字以内にする方法がある。
だがセキュリティが堅牢になる反面、人間の脳が追いつかず、面倒がられてしまう。
ハッシュ値を使う暗号方式には、レインボー攻撃の他にも様々な穴があるという。
◇ブロックチェーン
こうした問題を解決したのが、ブロックチェーン技術であった。
ビットコインのハッシュ値は、262bytesの長さで、例題と同じで、ハッシュ値も、
最終のルートハッシュ値も、すべて262bytesだ。しかしルートハッシュ値を見ると、
先頭から多くの00000･･･が続く奇跡的な数値になっている。普通に計算してもこんな
ハッシュ値は出力されない。こうなるように、ある数値を加えているからなのだ。
個々のハッシュ値をトーナメント形式で、多段計算し、集まったハッシュ値に、ある
数値を加え、先頭から多くの00000･･･が続くルートハッシュ値をはじき出せるような
論理式はない。従ってある数値を変えながら、ひたすら計算し続けるしかない。
マイナーは、ある数値「ナンス」を見つけ出し、00000･･･のルートハッシュ値を
導き出すまで計算をしている。「ナンス」探しが、金鉱の金を掘り出すようなので、
マイニングと呼ばれるようになった。「ナンス」さえ分かれば、誰でもブロックの
ハッシュ値が、00000･･･ハッシュ値になることを確かめられる。
採掘はほぼ10分で完了するように調整されている。難易度設定もシステムが自動的に
行っている。こうした仕組みがブロックチェーンのミソだ。
ビットコインを例にすると、ハッシュ値を多段に使い、実に長いチェーンになった
プロックに、新しい情報が追加され、また次のブロックが継ぎ足され、システム上で
ブロックの列が並ぶ。ブロックには1000個前後のトランザクションが含まれている。
自分のPCで、ビットコインをやりとりするにはアプリケーションをインストールする
必要がある。以下は、貴重な体験になるかもしれないが、確認しない方が良い。
http://bitcoin.org/jp/download に配布されているアプリをダウンロードして
インストールし、P2Pネットワークに接続して起動すると、ブロックチェーンデータを
取得し始める。ビットコインの数珠列は、サービス開始直後から延々と存在し、他の
類似サービスと比べると桁違いに多い。想像するだけで、その巨大さは分かる。
データ取得が始まると、ブロックチェーン全体を取得するまで、2009年1月4日の
GENESISから、現時点のデータまですべてがダウンロードされる。延々と待つ間、
通信帯域は詰まり、補助記憶装置の領域も消費される。(現在、56ギガバイト程度)
この状態に耐えるとフルノードのPCが立ち上がるが無益な徒労でしかない。
私たちには、フルノードを作成するのではなく、既存フルノードに接続して取引に
参加する方法がある。webサイトを訪れると、実際の取引状況をつぶさに観察できる。
本書には、https://chainflyer.bitflyer.jp/ というwebサイトが紹介されている。
webサイトに入ると、軽快なリズムが刻まれ、ゲーム感覚で取引が表示されている。
画面の空からダイヤモンド型のTXTアイコンが、まるでテトリスのように次々と降って
くる。白、綠、赤、青など7色のアイコンは取引の量を現している。退屈しないように、
たまにゲームのアイコンも落ちてくるらしい。「？」をクリックすると解説がある。
見ていると、最後に発掘されてから879秒といった数値が、秒刻みで増えていく。
しばらくすると、ぱたっと停止し、それまで地面に落ちて溜まっていた白、綠、青
などのアイコンが徐々に消えてゆく。現在のブロックが閉じられる瞬間だ。
やがて次のブロック取引に切り替わり、空から報酬アイコンがひとつ落ちてくる。
タイムスタンプ2023/11/01/11:13:48 JST ブロック高、814761のブロック報酬は、
6.3635944ビットコインであった。現在１ビットコイン＝520万円なので、約3300万円を
ゲットしたことになる。この受取人は、確定残高197.818ビットコインを持っていた。
10億円以上になるから大金持ちだ。システムからoutputされたブロック報酬の、
6.3635944は、未確定残高になっている。そのあとも次々と新しいブロックが並んで
行き、５ブロック目が閉じるとブロック報酬は確定残高になる。
誰かのinput，outputは、262bytesのハッシュ値で表示されている。
そのハッシュ値を開くと、from，toで、受信元、送信先を見ることもできる。
しかし日付と、取引規模は分かるが、ハッシュ値なので実名は全くわからない。
トランザクションは１秒に6txt程度発生し、毎秒合算したtxt数が、メモリプールに
どんどん溜まっていく。この取引速度はあまりにも速く、マイニングに成功するには
超高速な計算システムが必要なことが実感できる。
ビットコインを送金する input枠と、受取金を表示する output枠もある。
◇CBDC
中銀が発行する円やドルと異なり、ビットコインのような暗号通貨(仮想通貨)は、
特定の発行者が存在しない。ブロックチェーンの暗号通貨は、誰にも監視されず、
とういより監視者が存在しないネットワークで自律的に発行され続けている。
独裁者の手で破壊される恐れがない通貨であることが最大の魅力だ。
ビットコインの価格は乱高下しているが、代表的な暗号通貨として、各国中銀の
通貨と肩を並べるほどの価値を獲得した。こうした暗号通貨の定着に対抗する形で、
各国中銀は、独自のデジタル通貨の発行を本格的に検討し始めている。
中銀のデジタル通貨を略してCBDC(Central Bank Digital Currency)というが、
「動き出す中銀デジタル通貨(日経新聞2023.10.25)」連載記事によると、途上国では、
バハマ(2020年10月)、カンボジア(2020年10月)、ナイジェリア(2021年10月)、
ジャマイカ(2022年)といった国でCBDCが発行されている。これらの国は普及に苦労
しており、バハマのサンドダラーは発行済み通貨の1%未満しか使われていないという。
現在実証実験段階に入っているのは、中国、インド、ブラジルの3カ国だ。
欧州中央銀行(ECB)も、10月18日の理事会で「デジタルユーロ」の準備段階に入る
ことを決定し、2023年11月から、2年間の実証実験を始めると発表している。
米国のFRBでは、２つのプロジェクトで、CBDCの開発を進めている。
ひとつ目は、ボストン連銀とマサチューセッヅ工科大学のチームが手がける、
「プロジェクトハミルトン」というもので、2022年2月に最初の成果を公表した。
データベース更新型のビットコインは、一度の取引に10分程度のディレイがあり、
データベースも巨大化しているため、迅速な資金決済には不向きだ。
しかし「プロジェクトハミルトン」の暗号通貨は、リテール用途に適した設計で、
大半の取引は0.5秒以内に決済され、スループットは1秒間に170万件と、当初想定した
10万件を大きく上回っているとのことだ。
ソースコードは外部に公表し「ギットハブ」というサイトで共有して、民間の知見を
生かしながら、技術発展の道を模索していくという。
もうひとつは「プロジェクトシダー」で、米金融機関と、海外の金融機関を対象に
したホールセール用で、こちらにはブロックチェーン技術を用いている。
その成果は2023年5月に公表された。厳格なセキュリティーを追及しているが、
国際送金を平均30秒以内に完了できたという。ネット取引時の信用リスクを軽減した
デジタルドルをプライベートチェーンで運用する計画のようだ。
プライベートチェーンとは、閉じられた信用のおける取引者だけで運営する暗号
通貨のことで、信用のおけない者同士が運用する、パブリックチェーンとは異なる。
各国中銀がCBDCの開発を始めたのは、フェイスブック(現X）のリブラ(現在開発
中止)など、民間企業がステーブルコイン(stable-coin)を検討し始めたからだ。
ステーブルコインとは、価格の安定性を実現するように設計された暗号通貨の
ことで、日本でも、2023年6月、改正資金決済法が施行され、法定通貨を裏づけとする
ステーブルコインの発行が可能になった。
「小説・デジタル人民元」(2022年5月25日発行、深井律夫著 潮出版社)は、
暗号通貨をモチーフに、曹雪近の「紅楼夢」(1765年)の、次の一節を引用している。
《仮の真となるとき真もまた仮 無の有たるとき有もまた無》
デジタル人民元が世界の覇権を握ると想定し、こんなプロローグで始まっている。
《日本円が亡くなりました！ 号外です。 日本円がついに亡くなりました！
(中略）それでは皆さん、日本円のご冥福を一緒にお祈りしませんか？
安らかに眠ってください。過ちは二度と、繰り返しませんから》
うかうかしていると、こんな追悼文が現実になるかもしれない。
元銀行マンの深井律夫氏は、日本興銀が開設した上海支店で勤務した経験を持つ。
筆者の分身のような、みかさ銀行という都市銀行のエリート行員が登場する。
東大卒、公費留学でハーバード大学のMBAを取得した人物で、てっきり主人公と
思って読み進めたがそうではなかった。京劇のお面が、赤、白、黒に変わるように、
登場人物の善悪はめまぐるしく変化する。エリート行員は最近妻と離婚したばかりで、
四川省成都に単身赴任する。ここで老舗の麻婆豆腐店の窮地を聞かされ、ありがちな
泣き落とし詐欺の手口にまんまとひっかかり、個人で借金を背負い込まされる。
美女の仕掛け人と、その裏でうごめくゴールデンと呼ばれる男たちの集団の正体は、
中国全土で未発掘の墳墓を見つけて、盗掘を繰り返す犯罪組織であった。
旧日本軍が日本に持ち去ったお宝を、日本で探し出し、買い戻しているのだと偽り、
本来なら国宝級の遺物を堂々と売りさばいている。
盗掘した遺物は秘密裏に輸送する必要がある。そのためにパンダ航空という自前の
航空会社を持ち、傘下に金融子会社ハッピークレジットを設立している。
悪事で手にした資金は洗浄しなければならない。ハッピークレジットは、マイルを
発行しているが、これをデジタル人民元と連動させたステーブルコインにすることを
計画しているのだ。IT専門家が、この狙いとスキームを経営幹部にレクチャーする。
シャドウバンク(影子銀行)、プルーフ・オブ・ワーク(工作量証明)、非代替性
トークン=NFT(non-fungible token)、マイニング、スマートコントラクト(知能合約)、
といった用語の解説があり、少し分かった気分にさせてくれる。
中国全土には、各地の豪族よって作られた、始皇帝の兵馬俑に匹敵する規模の墳墓が、
数千、数万と眠っているそうだ。大半は盗掘されているが、未盗掘の墳墓もまだ多数
残っている。成都は秦の発祥地であり、世界最初の通貨が発行された地でもある。
1981年に、成都に近い徳用市で見つかった、三星堆遺跡は、長江文明の姿を伝える
推定4000年前の遺跡で、奇怪なフォルムの青銅器が埋蔵されていた。現在も全体の
1000分の１しか発掘されておらず、時価数億円の副葬品が次々と出土しているらしい。
それはさておき、中国のデジタル人民元の開発は、大臣官房総合政策課の藤田豊氏
「ファイナンス 2021 Feb.コラム 海外経済の潮流132 デジタル人民元」によると、
2014年に始まり、2017年に北京に研究所を設立、デジタル通貨技術及び応用研究に
着手している。2018年には応用モデル基地を深圳、南京に作り、2019年7月、中国人民
銀行の研究局王信研究局長がデジタル人民元発行の研究について承認したとのことだ。
2020年4月、深圳、北京など4カ所で実証実験を始め、現在は17省26地点に拡大され
ている。その発行高は2023年6月末で、1.8兆元に達している。それでもまだ人民元
発行総量の0.1%にしかならない。
◇ブロックチェーンの未来
1990年代後半、インターネットに寄せられた期待はバラ色であった。随分以前だが、
テレビCMで、タッチおじさんが「ちょっとこわいけど さわってみたい」と近づく
web browserは、知らないとはずかしいと感じる未知の技術であった。
様々なネット検索エンジンが乱立したのもこの頃だった。インターネットを知の
宝庫にしたgoogleは、たちまちIT産業の巨人になった。
インターネット上では、特定のオピニオンリーダが世論を牛じる時代は終わり、
ネット上で誰もが意見を交わし合う直接民主主義が実現するかもしれない。
そんな可能性すら議論されたほどであった。だがバラ色の時代は去り四半世紀が
過ぎた。今は、かつてのタッチおじさんのように、ブロックチェーンを眺めている。
ブロックチェーンの未来も同じ道を歩むのだろうか。特定の管理者がいない、
データ改ざんのできないシステムは、信用できない者同士がつながって、お互いを
検証しあい、実際に面倒な労力を提供しあっている。この面倒な作業を進んで行って
いるのは大きな報酬が得られるからだ。サトシ・ナカモトの構想は生き続けている。
ブロックチェーンは、技術的可能性の長所より二次的な印象が先行している。
「濡れてに粟の一攫千金」「ICO:新規に暗号資産を発行する資金調達」
「足のつかないマネーロンダリング」といったイメージで塗りかためられた。
厳しい監視社会で、人々の自由を奪うツールにされてしまう怖れもある。
しかしブロックチェーンは、その堅牢な信用力で、知らない人同士の価値の交換を
実現し、世界通貨になる可能性も秘めている。その先には、武力による交換様式から、
新しい交換様式に人類を導いてくれる役割が待っているような気がしてならない。
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ブロックチェーンの将来は、技術ではなく、人間の思想とセットで発展する。
