ブロックチェーンとWeb3を支える技術についてのご紹介

今日、ほとんどのWebサイトやアプリ、その他のオンラインサービス(Netflixなどのストリーミングプラットフォーム)は、大企業が所有またはレンタルしているサーバー上でホストされています。サーバーとは、アプリやウェブサイトが「存在する」物理的な場所だと考えてください。ウェブサービスを提供する企業が自社のサーバーに責任を持つことを、私たちは「中央集権型」と呼んでいます。

例えば、Netflixの場合、どこかの倉庫にサーバーがあり、好きな番組をストリーミング再生できるように動かしているということです。Netflixにログインして番組をストリーミング再生すると、お使いのデバイス(携帯電話、タブレット、コンピューター)がこれらのサーバーと通信し、データをやり取りします。最終的に、Netflixはこれらのサーバーを完全に制御します。どのコンテンツをプラットフォームに追加するか、どのようなストリーミング速度をサポートするか、誰がどのようにサーバーにアクセスできるかは、Netflixだけが決定します。

現在、インターネット上にあるほとんどのものが同じように動作しているため、ここには何も不思議なことはありません。このような中央集権型の所有権を持つインターネットのモデルは、「Web 2.0」と呼ばれています。しかし、Web3は違います。特にサーバーやオンラインでのアクセス方法に関しては、少し違ったやり方をすることを目的としています。

例えば、Web 2.0のオンラインサービス(Netflixなど)には、ユーザー名とパスワード、あるいは「Sign in with Google」のような認証サービスでログインするのが一般的です。Web3では、ユーザー名とパスワードが1つあれば、すべてのサービスが利用できるのです。いい感じでしょう?   非中央集権型Webは、中央集権型サーバーやログインなどの旧来のWeb 2.0技術に代わる、いくつかの新しい技術のおかげで実現されているのです。その新しい技術とは、以下の通りです。

  • ブロックチェーン
  • ノード
  • 暗号通貨
  • 暗号通貨ウォレット

もし、この中のどれかが(あるいはすべてが)新しく、奇妙に聞こえたとしても、心配は無用です。この記事では、これらの主要な用語を定義し、非中央集権型技術について、何ができるのか、Web3でどのように機能するのか、表面的な部分を説明します。

ブロックチェーン技術とは?

ブロックチェーンネットワークは、非中央集権型の画期的な新しいタイプのネットワークです。ブロックチェーンでは、ウェブサイトやアプリが多くの異なるサーバーにまたがって「存在する」ことができます。各サーバーは独立して所有・運営されており、個人または企業がネットワークを完全にコントロールすることはできません。ブロックチェーンは、新しいWeb3モデルを可能にするものです。   ブロックチェーンの核となるのは、世界中の遠隔地にあるにもかかわらず、1つの共有記録を維持する多数のコンピュータやサーバーです。この共有記録は一般に「台帳」と呼ばれ、会計で使われる従来の台帳と同じように機能します。この共有台帳のデータは何でも良いのですが、最も一般的なのは暗号通貨の取引記録です(詳しくは後述します)。

データは「ブロック」にまとめられ、鎖のように順次つなぎ合わされます(各リンクが次のリンクをサポートします)。新しいデータブロックが処理されると、チェーンの末尾に追加されます。各データブロックは、チェーン全体の整合性を保つために重要であり、もし1つでも「破損」すれば、チェーン全体が崩壊することになります。

一連の取引がブロックにまとめられると、すべてのデータの合計は「ハッシュ」と呼ばれる暗号化手法を経て、すべての入力(取引)が一意の出力(取引IDハッシュ)を生み出します。この取引IDハッシュは、16進数(0~9、a~f)の値で、これを用いてブロックが有効であることを確認することができます。もし誰かがブロックの取引データのほんの一部でも操作しようとしたり、偽の取引を追加したりすると、ブロックの取引IDハッシュも変更され、他のネットワーク参加者がそれを認識し、ブロック全体が拒否されることになるのです。

ブロックチェーン技術の基礎知識については、こちらをご覧ください。

チェーン内の新しいブロックはどこからやって来るのか?

新しいブロックは、ブロックチェーン・ネットワークと相互作用する人々から生まれます。多くの場合、暗号通貨の取引、NFTの購入、Web3ゲームのプレイなどですが、実際には何でもありです。重要なのはその活動ではなく、その下で何が起きているかという基本的なことです。ユーザーがブロックチェーン上で取引を完了しようとすると、台帳に新しいブロックが追加される必要があります。

重要なのは、ブロックチェーンをコントロールする企業やIT担当者、CEOが存在しないことです。その代わり、個々のネットワーク参加者(データの共有台帳のコピーを保存している各ユーザー)がピアとして集まり、ネットワークの状態についてコンセンサスを得る必要があります。ネットワークの状態には、誰がどの資産を所有しているか、誰が誰に暗号通貨を送ったかといったことが含まれます。

ブロックチェーンの世界では、こうしたネットワーク参加者を「ノード」と呼びます。ノードとは、基本的にブロックチェーン・ネットワークに接続している個々のコンピュータのことです。ノードは、新しい取引やデータのブロックについて互いに通信し、その真正性を検証する必要があります。そして、ブロックチェーンに新しいブロックを追加するために協力する必要があります。

ノードはどのようにブロックチェーンに新しいブロックを追加するのか?

ブロックチェーン・ネットワークを構成する数千のノードは、それぞれ個々の人間によって運営されているため、合意に至るのは並大抵のことではありません。そのうちの1人が欲を出して、取引ブロックに自分への追加報酬を忍ばせようとする誘惑に駆られることは想像に難くありません。そうなるとどうなるのでしょうか。

新しいブロックを追加し、ノードを正直に保つプロセスを容易にするために、ブロックチェーンは「コンセンサスメカニズム」に依存しています。これは、紛争を解決し、有効な取引のみが承認されるようにするために慎重に考案されたフレームワークとルールのセットです。ブロックチェーンのコンセンサスメカニズムの原型は、ビットコインネットワークによって開拓され、Proof of Work (PoW)と呼ばれるものです。

PoWでは、直近の取引をすべてブロックにまとめ、チェーンに追加するノードが1つ選ばれます。ノードはこの特権を得るために、数値パズルに参加して互いに競い合います。これを最初に解いたノードがブロックを「採掘」し、その取引をまとめ、すべてのデータが本物であることを確認することができます。そして、そのブロックを他のネットワークノードにブロードキャストし、検証を依頼します。ビットコインのような従来のPoWブロックチェーンでは、チェーンに追加する前にネットワークノードの51%がブロックが有効であることに合意する必要があります。

(注:PoWが最初に登場しましたが、今日では、より迅速にブロックを生成し、取引手数料を減らすなど、さまざまな設計の他のコンセンサスメカニズムが多数存在します。)

ブロックが本物であることを確認する方法

あるノードが操作された取引を含むブロックをブロードキャストした場合、他のノードにはそれが明らかであり、ブロックは拒否されることになります。ネットワークを非中央集権化するために多くのノードが参加しており、これらのノードはチェーンの整合性を維持するために金銭的なインセンティブを与えられています。一握りのノードは操作された取引を承認しようとするかもしれませんが、51%のノードがそうすることはほとんど不可能です。(ブロックチェーンでは、ネットワーク参加者が多ければ多いほど、ネットワークは非中央集権化され、チェーンを操作することが難しくなります。)

従来の金融では銀行が運営する1つのノード(銀行の中央サーバー)だけを操作すればよいのに対して、ブロックチェーンでは何千もの独立したノードを操作する必要があります。中央データベースよりも共有台帳の方がどれだけ安全か、おわかりいただけると思います。

ノードの大多数が善良な行為者である限り、ブロックチェーンはこの種の操作の心配をする必要はありません。実際、ブロックチェーン・ネットワークは、密室で運用される従来の中央管理型データベースよりも、はるかに操作から隔離される傾向があります。

また、ノードが誠実な行動を取るためのインセンティブとして、金銭的な要素も存在します。ブロックチェーンは、新しいブロックの追加に成功したノードに対して、さまざまな種類の「ブロック報酬」(チェーンに関連する暗号通貨の形で金銭的補償を行う)を発行します。ノードが正直に振る舞えば、ブロック報酬を獲得することができます。もしノードが嘘をついたり、偽のデータを含んでいたりしてブロックが拒否された場合、そのノードは資金を失い、潜在的な悪者としてマークされる可能性があります。正直なノードは、悪意のあるノードからブロードキャストされたデータを拒否または無視し始める場合があります。

安全なネットワーク構造、適切なコンセンサスメカニズム、そして高いネットワーク参加率があれば、ブロックチェーンは、透明性のある非中央集権型ネットワークを構築する能力という、これまでオンラインでは不可能だったことを可能にするのです。コンピュータとインターネットにアクセスできるユーザーであれば、ネットワーク取引の全履歴を監査することができます。ブロックチェーンは、不透明な中央権威を信頼するのではなく、管理者が存在しない非中央集権型ネットワークを可能にするのです。

ブロックチェーンとWeb3の関係は?

ブロックチェーンは、これまで見てきたように、管理する権威のないネットワーク参加者の間で合意を形成するための新しいシステムです。一方、Web3は非中央集権型Webのことで、アプリケーションやオンラインサービス、さらには金融に至るまで、もはや中央集権型の権威を必要としません。両者はどのように連携しているのでしょうか。基本的にブロックチェーン技術は、Web3に必要な非中央集権化を促進するものです。

これをWeb 2.0と対比してみましょう。

Web 2.0では、みんなのコンピューターが企業の中央サーバー(例えばウェルズ・ファーゴやFacebook)に接続し、ログインして何かをします。Web3では、ブロックチェーン・ネットワークが、ユーザーのコンテンツへのアクセスを制限し、データを保存・管理する従来の中央管理型データベースやアプリケーションに取って代わります。

ブロックチェーンでは、ユーザーはもはや、中央権威がロックアウトしたり、シャットダウンしたり、アクセスを制限したりできるような、中央集権型サーバーにユーザー名とパスワードを作成する必要はありません。その代わりに、ユーザーは、コンポーネントの一部または全部がブロックチェーン・ネットワーク上でホストされているサイトやアプリケーションに接続し、それらを部分的または完全に非中央集権化します。Web3上のこれらの非中央集権型アプリやサイトは、しばしば「DApp」と呼ばれます。

ユーザーは、DAppへのアクセスの検証、暗号通貨取引の完了、新しいWeb3ソーシャルメディアプラットフォームへの投稿など、Web3で行うほぼすべてのことを行うために暗号通貨ウォレット(まもなく説明します)に依存します。 そしてこれらすべてを実行するには、ブロックチェーン技術が必要です。

暗号通貨とは何か、そしてWeb3でどのように使われるのか?

先ほど、独立したブロックチェーン・ネットワークの参加者(ノード)のインセンティブを調整し、ネットワークに関するコンセンサスを得る必要があることを述べました。そこで登場するのが暗号通貨です。

暗号通貨は、特定のブロックチェーン・ネットワークにリンクしているデジタル資産です。各ブロックチェーンには通常、ネットワークおよびそのコンセンサスメカニズムとネイティブに統合された暗号通貨が1つあります。ビットコインネットワークにはビットコイン(BTC)、イーサリアムネットワークにはイーサ(ETH)、といったようにです。

これらは、チェーン上に新しいブロックを追加または検証したノードに与えられる「ブロック報酬」を構成する暗号通貨で、基本的にノードがうまく仕事をするための金銭的インセンティブとなるものです。暗号通貨がなければ、ノードオペレーターは自分たちの善意以外にブロックチェーン・ネットワークをサポートする理由がありません。

デジタル価値を表す暗号通貨があれば、ブロックチェーン・ネットワークはコンセンサスメカニズムを利用して、資産の移転や新しいブロックの追加・検証といったネットワーク操作を容易に行えるようになります。例えば、ある人から別の人へビットコインを送る場合、電気やコンピューティングパワーなどのネットワークリソースを使用するための取引手数料(「ガス代」と呼ばれることもある)が発生します。

これらの取引はブロックにまとめられ、ネットワークノードによって共有台帳に追加されます。ノードには、ネットワークへの参加に対して暗号通貨が支払われます。

暗号通貨ウォレット:資産を保管し、Web3に接続する

非中央集権型ネットワークの運用を容易にするために暗号通貨が交換されるようになったことで、資産を保管する方法が必要になりました。暗号通貨ウォレットはまさにそれを実現するために設計されたものです。暗号通貨ウォレットは、Web3ユーザーが暗号通貨を保存したり、他の人に転送したり、取引手数料を支払ったりするための方法です。

基本的に、Web3を使用する場合は、暗号通貨ウォレットが必要です。なぜでしょうか?Web3はブロックチェーン・ネットワークに依存しており、ブロックチェーンは暗号通貨に依存して操作を行い、暗号通貨は暗号ウォレットに保管、送信、取引を行う必要があるためです。暗号通貨ウォレットはWeb3へのパスポートのようなものです。唯一の違いは、旅行用のパスポートとは異なり、暗号通貨ウォレットには政府のような中央機関が存在しないことです。

暗号通貨ウォレットは、Web3上のアプリやWebサイトにどのようにサインオンすることができるのか?

暗号通貨ウォレットは秘密鍵を使って公開「アドレス」にアクセスし、従来のログイン認証情報の代わりにすることができます。

例えば、典型的なブロックチェーンの公開アドレスは次のようなものです。

 0x634790328Ab021cA1E9Cf80457E8f8eFc5E8bA79

このアドレスは、ユニークなウォレット識別子です。ユーザー名のようなものだと考えてください。さて、Web3上のアプリやWebサイトにアクセスすると、ウォレットを接続するように要求されます。その際、ウォレットアドレスと秘密鍵(パスワードのようなもの)の両方が必要となり、接続を認証します。

Web 2.0の世界では、ユーザー名とパスワードは1つのアプリにしかアクセスできませんが、ウォレットアドレスと秘密鍵はWeb3上のどのアプリやウェブサイトにもアクセスできます。これらはすべてブロックチェーン、暗号通貨、暗号ウォレットと統合されているので、電子メールアドレスとパスワードの代わりにウォレットアドレスが使用でき、それがこうした対応サービスに対して自身の匿名性を保つのに役立つことがあるのです。

これが非中央集権化の優れた点であり、人々がWeb3を利用する際の中核に組み込まれているのです。

Web3の基礎となるもの

ブロックチェーンと暗号通貨は、Web3のムーブメントに付随する奇妙なものではありません。Web3を可能にする非中央集権型の不可欠な要素なのです。それはシステム全体の核となる要素なのです。

暗号通貨がなければ、ブロックチェーンはネットワークに参加するためのインセンティブ・メカニズムを欠くことになります。暗号通貨ウォレットがなければ、ユーザーは暗号通貨を保管する場所(あるいはWeb3にアクセスするためのパスポートのようなもの)を持ちません。そして、ブロックチェーン・ネットワークがなければ、Web3は存在し得ません。

これらすべての技術が集まって、インターネットの非中央集権化版、Web3と呼ばれるこの新しいものが実現しているのです。 そしてBraveブラウザは、内蔵暗号通貨ウォレットBasic Attention Token (BAT)へのネイティブな結びつきによって、Web3に接続し探索を始める安全かつ迅速なゲートウェイを提供します。

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