【図解でわかりやすい!】仮想通貨の仕組み｜初心者向けにビットコインを簡単解説

ビットコインをはじめとする仮想通貨（暗号資産）には、「ブロックチェーン」という技術が用いられています。

仮想通貨投資において、リスクを抑えたうえで利益を狙うためには、根幹の技術であるブロックチェーンの仕組みをよく理解することが大切です。

本記事では、仮想通貨（暗号資産）の基本的な仕組みについて図解を用いながらわかりやすく解説します。仮想通貨（暗号資産）の基礎知識や円・ドルなどの法定通貨との違いも解説していますので、ぜひ参考にしてください。

※仮想通貨（暗号資産）は法定通貨ではありません。

仮想通貨（暗号資産）とは

仮想通貨（暗号資産）は、インターネット上で取引できるデジタル通貨です。円やドルなどの法定通貨と同様に、商品・サービスの代金の支払いや法定通貨への交換などに利用できるほか、異なる種類の仮想通貨（暗号資産）に換えることも可能です。

仮想通貨（暗号資産）には、世界で最初に誕生した「ビットコイン」とそれ以外の「アルトコイン」があります。

仮想通貨（暗号資産）の主な特徴は、管理者が不在でも機能する世界初の電子決済である点です。

銀行振込やクレジットカード払いなど通常の電子決済では、銀行や信販会社などの管理者がシステムの運営や管理などを行います。

一方、仮想通貨（暗号資産）は取引をするユーザーとシステムを処理する参加者（マイナー）によって機能するため、通常の電子決済とは異なり管理者は存在しません。

仮想通貨と法定通貨の違い

仮想通貨（暗号資産）は、日本の円やアメリカのドルなどの法定通貨と以下の点が異なります。

仮想通貨（暗号資産）と法定通貨の違い
	仮想通貨（暗号資産）	法定通貨（日本円・米ドルなど）
発行主体	基本的になし※1	中央銀行や政府
実体	なし	あり （紙幣・硬貨）
発行上限	あり※2 （BTCは2,100万枚）	なし
価値の決まり方	需要と供給	国家の信用・物価など
取引する場所	仮想通貨取引所	銀行や証券会社など
利用可能な場所	決済手段として利用が認められる国	世界中で利用が可能

仮想通貨（暗号資産）には、法定通貨とは異なり国や中央銀行にあたる中央管理者が存在しません。

また、法定通貨には10円玉や1,000円札など硬貨や紙幣といった実体がありますが、仮想通貨（暗号資産）には実態がなくデータ上にのみ存在します。

仮想通貨（暗号資産）の多くは発行量が決まっており、たとえばビットコインは2,100万枚が上限です。対して法定通貨には発行上限がなく、金融政策や経済情勢などで流通量が変わります。

仮想通貨の取引記録には「ブロックチェーン」が使用される

管理者や発行者が存在しなくても、仮想通貨（暗号資産）が安全に取引できるのは「ブロックチェーン」という技術が用いられているためです。

ブロックチェーン上に記録される仮想通貨（暗号資産）の取引履歴（トランザクション）は、全世界に公開されていることに加え、参加者（マイナー）によって検証されています。

また、各ブロックは連結されており、特定のブロックの情報を変更するとその後のブロックの情報もすべて変更する必要があるため、基本的にデータの改ざんはできません。

＜図解で解説＞仮想通貨の仕組み・構成

仮想通貨（暗号資産）がインターネット上で安全に取引ができるのは、ブロックチェーンに以下の技術が用いられているためです。

取引記録の改ざんを不可能にする「ハッシュ関数」

ハッシュ関数とは、データを入力すると、それとはまったく別の固有の文字列（ハッシュ値）を生成する関数のことです。

ハッシュ値から元のデータを求めることは基本的にできません。また、ハッシュ関数に入力するデータが1文字でも違うと、まったく異なるハッシュ値が出力されます。

ブロックチェーンの各ブロックには、1つ前のブロックに保存される取引情報がハッシュ値に変換されて格納される仕組みです。

もし、あるブロックの取引情報を改ざんするとハッシュ値がまったく異なるものに変わります。その結果、以降のブロックに保存されるハッシュ値と整合性が取れなくなり、不正が発覚します。

たとえば、20個前のブロックの情報を改ざんする場合、そのあとの19個すべての情報も改ざんしなければなりません。ブロックの情報すべてを変更するには膨大な量の計算が必要なため、ブロックチェーンの情報の改ざんは現実的には不可能とされています。

安全に取引するための暗号化技術「公開鍵暗号方式」

公開鍵暗号方式は、第三者に公開される「公開鍵」と、持ち主しか知らない「秘密鍵」という、対になる鍵を用いてデータの暗号化・復号を行う暗号方式です。

秘密鍵は暗証番号のようなもので、ビットコインの所有者であることを証明する重要な鍵です。公開鍵は秘密鍵をもとに作成されますが、公開鍵の内容から秘密鍵を推測することはできません。

ビットコインの取引においては、送信者の秘密鍵で取引情報を暗号化する「署名」という形で公開鍵暗号方式が用いられます。

データを復号できるのは、暗号化に用いられた秘密鍵とペアになる公開鍵のみです。

送信者の公開鍵でデータを復号できれば、送信者本人によって送られたものであることが証明されるため、なりすましなどによる不正取引を防げます。

また、公開鍵で署名を検証するため、ブロックに記録された取引履歴（トランザクション）にある署名が本物かどうかを誰でも確認することが可能です。

取引履歴がブロックチェーン上で公開されていることも相まって、ビットコインは透明性を保ちながら高度なセキュリティが確保されています。

分散型管理を実現する「P2P（ピア・ツー・ピア）」

「P2P（ピア・ツー・ピア）」は、特定のサーバーを介さず、ネットワークに参加するコンピューター同士がつながる方式です。すべての取引記録はネットワーク全体で共有され、参加者全員で管理されます。

仮想通貨（暗号資産）が国や銀行のような管理者を必要としないのは、分散型台帳であるブロックチェーンにP2Pが使用されているためです。

P2Pは、従来のネットワーク方式のように1つのサーバーに複数のコンピューター（クライアント）が接続するのではなく、各端末（ノード）がつながりネットワークを構築します。

たとえ一つのノードが停止しても、データベースは世界中のノードに分散しているため、システム全体がダウンする心配がありません。

また、クライアント同士が直接データをやりとりするため、サーバーへの接続が必要なネットワーク方式に比べてダウンロード時間が短縮され、コストも抑えられます。

取引の信頼性を担保する「PoW（プルーフ・オブ・ワーク）」

PoW（プルーフ・オブ・ワーク）は、仮想通貨（暗号資産）のコンセンサスアルゴリズム（取引の承認システム）です。

仮想通貨（暗号資産）の取引内容を承認し、新しいブロックを作り出して取引を成立させる一連の作業を「マイニング（採掘）」といいます。

ビットコインのPoWは「問題を最初に解いたマイナーのブロックが追加され、そのマイナーに報酬として新規発行されたビットコインが支払われる」というものです。

新しい取引記録をブロックチェーンにつなげるためには、膨大な計算量を要する複雑な問題を解かなければなりません。

多大な労力やコストをかけなければ取引記録の改ざんなどができなくなり、正確な取引履歴のみがブロックチェーン上に記録され続けるため、高い信頼性が保たれます。

また、マイナーたちは報酬を得るために競い合って計算作業を行うため、特定の個人や組織が仮想通貨（暗号資産）のシステムを支配するのが難しくなっています。

取引を自動化する「スマートコントラクト」

スマートコントラクトとは、あらかじめ決められたルールにしたがって自動で実行するプログラムです。ビットコインに次ぐ時価総額を誇る、仮想通貨（暗号資産）の「イーサリアム（ETH）」に搭載されることで知られる機能です。

たとえば「1週間後にAさんはBさんに10ETHを送金する」という取引をブロックチェーン上に記録することで、1週間後にAさんからBさんに10ETCが自動で送金されます。

スマートコントラクトは、契約内容がブロックチェーン上に記録されるため、改ざんされるリスクがほぼありません。

また、特定の条件が満たされると第三者の仲介なしで契約が自動的に実行されるため、手続きの時間や費用を抑えることも可能です。

仮想通貨（ブロックチェーン技術）に潜むリスク

仮想通貨（暗号資産）には革新的な技術が用いられていますが、メリットばかりではありません。新しい技術であるがゆえに、以下のようなリスクがあります。

51%攻撃による信頼性の低下

51%攻撃は、悪意を持つ個人やグループが、ネットワーク全体の採掘速度（ハッシュレート）の51%以上を支配して不正な取引を行うことです。

もし特定のコンピューターの計算能力がマイニング作業の全体の51%以上になると、不正な取引を承認したり、正当な取引を拒否したりすることが可能になります。

51%攻撃を実行するには、非常に高性能なコンピューターや設備と膨大な電力が必要になり、莫大なコストがかかるため、現実的には起こりにくいとされています。

しかし、万が一発生すればビットコインの信頼が失われ、価格が暴落する恐れがあるでしょう。

秘密鍵の流出による資産の盗難

秘密鍵は、取引や決済などに必要です。フィッシング詐欺やウイルス感染などで秘密鍵が第三者に流出してしまうと、仮想通貨（暗号資産）を管理するウォレット内の資産をすべて盗まれてしまう危険があります。

仮想通貨（暗号資産）に投資をする場合は、以下の方法で秘密鍵を厳重に管理しましょう。

マイニングによる環境問題

仮想通貨（暗号資産）のマイニング（採掘）では、高性能コンピューターを24時間稼働させて膨大な計算を行うため、大量の電力を消費し、そのほとんどが火力発電で賄われています。

マイニングのために大量の電力が使われると、化石燃料の燃焼により生じる二酸化炭素の排出量が増加し、地球温暖化につながる恐れがあると懸念されています。

仮想通貨の仕組みを踏まえた将来性

仮想通貨（暗号資産）は、中央の管理者を必要とせず発行枚数が制限される銘柄が多数あります。そのため、決済以外にもさまざまな使い道があり、将来的にも価値が保たれやすいのが特徴です。

決済だけでなくさまざまな使い道がある

ビットコインの使い道には、商品の購入代金やサービスの利用代金の決済だけでなく、以下のようなさまざまな種類があります。

ビットコインの決済以外の使い道
送金手段	銀行を介さず、低コスト・短時間で個人間送金が可能
投資・資産運用	株式や不動産などに比べて値動きが大きくリスクは高いが、その分大きな収益が期待できる
企業や地域への寄付	少額から世界中へ迅速に寄付ができる。寄付が届いているか容易に確認できる
プラットフォーム	以下のようなサービスのためのプラットフォームとして利用 ・スマートコントラクト：仲介者なしで自動的に実行される契約 ・メタバース：デジタル上の仮想世界 ・NFT：唯一無二の価値が証明されたデジタルデータ ・DeFi：銀行などの中央管理者なしで運営される金融サービス
法定通貨・代替通貨	一部の国ではビットコインや独自の仮想通貨（暗号資産）を法定通貨・代替通貨として採用
資金調達	以下のような方法で事業などの資金を調達 ・ICO：プロジェクト独自のトークンを発行して資金を調達 ・IEO：仮想通貨取引所の審査を通過した独自トークンで資金を調達 ・STO：政府に「有価証券」と認められた独自トークンを発行して資金を調達

仮想通貨（暗号資産）の基盤となるブロックチェーン技術は、送金や投資、寄付、サービスの土台となるプラットフォームなどさまざまな場面での活用が期待されています。

発行上限を設けて希少性を担保

仮想通貨（暗号資産）の多くは、将来的に価値が大幅に下がるのを防ぐために発行枚数に上限が設けられています。

上限を設けずに仮想通貨（暗号資産）を発行すると、将来的に誰でも入手ができる状況になり、価値が大幅に下落する恐れがあります。

一方、発行枚数に上限を定めると、発行終了が近づくにしたがって仮想通貨（暗号資産）の希少性が高まり、価値が大幅に下がりにくくなります。

【比較表】おすすめの仮想通貨取引所

金融庁に登録されている、国内の仮想通貨取引所を12選に厳選して紹介します。購入したい仮想通貨（暗号資産）を取り扱っているかや、手数料の安さ、流動性の高さなど、自身の目的に応じて選びましょう。

各取引所や選び方の詳細については、以下の記事で紹介していますのでご参考ください。

まとめ

仮想通貨（暗号資産）には、ハッシュ関数や公開鍵暗号方式、P2P（ピア・ツー・ピア）、PoW（プルーフ・オブ・ワーク）などさまざまな技術が用いられています。

これらの技術がブロックチェーン上で機能することで、中央管理者が存在せずとも安全かつ透明性の高い取引が可能となっています。

一方で、51%攻撃による不正取引や秘密鍵の流出による資産の盗難、消費電力の増加による環境問題といったリスクがある点も押さえておきましょう。