ビットコインの仕組みとは？初心者向けに取引の流れから解説

ビットコインは、はじめて運用された仮想通貨で、時価総額1位に位置していることから価格・知名度ともに、代表的な仮想通貨でもあります。

一方で、その仕組みは、ブロックチェーンや暗号・マイニングなど、専門用語が多すぎて、複雑に感じている方も少なくないでしょう。

しかし、ビットコインは現在展開されている多くの仮想通貨の元となっている存在のため、ビットコインを正しく理解することで、他の仮想通貨も学びやすいです。

この記事では、初心者向けにそんなビットコインの仕組みについて、わかりやすく解説しています。

【初心者向け】ビットコインの仕組みと3つの重要キーワード

ビットコインの仕組みを理解するに伴って、重要なのは「ブロックチェーン・公開鍵と秘密鍵・コンセンサス」の3つです。

ビットコインの仕組みが難解に感じられる原因は、上記の3つの仕組みが複雑に関係しあっていることから、同じトピックで語られるためです。

そのため、まず各キーワードがビットコインを資産として成り立たせるために、以下のような役割を担っていることを押さえておいてください。

キーワード	ビットコインでの役割
ブロックチェーン	取引データの記録
公開鍵と秘密鍵	BTCの管理
コンセンサスアルゴリズム	取引の検証とブロックの生成

上記の3つのキーワードを押さえることで、これから解説する内容がグッと分かりやすくなるはずです。

逆に、上記の3つのキーワードを理解できたら、ビットコインの仕組みについて理解が深まるでしょう。

ビットコインの仕組みを詳しく解説

これから、前述した3つのキーワードを元に、ビットコインの仕組みについて分かりやすく解説していきます。

ブロックチェーン、公開鍵と秘密鍵、コンセンサスアルゴリズムが、ビットコインに対してどのような役割を持っているのか？をチェックしていきましょう。

ブロックチェーンと取引記録

ブロックチェーンは、ビットコインにとって「取引データを記録する役割」を担っています。

そんなブロックチェーンとビットコインの関係をチェックしていきましょう。

取引データを全て保存するブロックチェーン

ビットコインのブロックチェーンには「過去のビットコインの全取引データ」が保存されています。

ブロックチェーンにはデータをまとめる「ブロック」という概念があります。

各ブロックに複数の取引データと過去のブロックを要約した内容が記録され、ブロック同士が結合しているという構造を持っています。

過去の取引データが全て保存されていることにより「BTCがどのくらい・どこに存在しているのか」という点が、確認可能です。

また、各ブロック同士が結合・関係していることから、取引データを改ざん・不正することが非常に難しくなっています。

(1つのブロックのデータで不正をしても、他のブロックとの整合性が取れない)

ビットコインに中央管理者が居ない背景

ビットコインには中央管理者が居ない・分散性が高いといった言葉を、聞いたことがある方も少なくなくないでしょう。

これは、ビットコインのブロックチェーンを保存・管理する端末が世界中に存在しており、各端末同士が直接接続し合うことでネットワークを構成していることが要因です。

そのため、サーバーや中央管理者といったものが、ビットコインには存在しません。

同時に、ドル・円といった法定通貨に見られる中央銀行のような存在も、ビットコインにはありません。

全ての取引履歴を備えたデータの集合体を、ネットワーク全体で共有することで、ビットコインは成り立っています。

公開鍵と秘密鍵による管理

次に、重要になるのが「BTC保有者の管理と証明」です。

全ての取引履歴がブロックチェーンにあったとしても「このBTCは私のもの！」という証明するツールが無いと、通貨として利用することはできません。

この点を可能にしているのが「公開鍵と秘密鍵」です。

公開鍵暗号方式というものを応用して、公開鍵と秘密鍵という仕組みをビットコインに実装しています。

公開鍵は情報を暗号化する役割を持ち、公開鍵により暗号化された情報は、秘密鍵でしか復元できません。

この仕様を活用して、秘密鍵の保有者のみがBTCを操作可能な仕組みが、ビットコインには組み込まれています。

コンセンサスアルゴリズムによる各取引の検証と報酬

ビットコインでは、コンセンサスアルゴリズムを用いて、取引の検証とビットコインの発行を行います。

コンセンサスアルゴリズムとビットコインの関係を、詳しく解説していきます。

取引データがブロックチェーンの一部になるまで

ブロックチェーンには、全ての取引データが記録されていることから、取引はブロックチェーンに記録されることで、取引が完了します。

つまり、ビットコインで送金を行った場合、送金をしたというデータがブロックチェーンに記録されることで、初めて送金処理が完了することを意味します

そして、前述の通り、各取引データはブロックにまとめられて、最終的にブロックはブロックチェーンと結合します。

ブロックの生成とコンセンサスアルゴリズム

取引データをまとめてブロックを生成する過程で、取引の不正や誤りを検出するために、ビットコインではコンセンサスアルゴリズムというルールを用いています。

コンセンサスアルゴリズムとは、取引を検証・承認する仕組みのことで、ビットコインではPoWというものを採用しています。

また、PoWに参加して、取引の検証を行うことをマイニングと言い、マイニングを行う主体をマイナーと言います。

マイナーはマイニングが成功すると、報酬としてビットコインを受け取ることが可能です。

この際、報酬として配布されるビットコインは、新規発行される新しいビットコインです。

(後述しますが、取引手数料も報酬に含まれます。ただし、新規発行分と比較すると僅かな量です)

ビットコインの仕組みを取引の流れからわかりやすく解説

「ビットコインで送金をしたら、具体的に取引はどう処理されていくのか？」という点に対して、疑問をお持ちの方も少なくないはずです。

そのため、ブロックチェーン、公開鍵・秘密鍵、コンセンサスアルゴリズムといった3つのキーワードが、送金処理に伴ってどのように関係しているのか？を、わかりやすく解説していきます。

ビットコインで、送金を行うと取引データ(トランザクション)が発生します。

そして、この取引データは以下のような流れを経て、ブロックチェーンの一部となり、送金処理が完了していきます。

1. 送金を行う
2. 取引データが発生
3. 取引データが検証され、ブロックに書き込まれる
4. ブロックがブロックチェーンと結合する
5. 送金処理が完了

上記の過程で、まず「1〜2」までの操作を行うには秘密鍵と公開鍵の仕組みが必要です。

「3〜4」の過程で、コンセンサスアルゴリズムを元にした検証とブロックの生成が行われます。

「4〜5」の段階で、ブロックがブロックチェーンと結合し、取引データはブロックチェーンの一部となります。

そして、ブロックチェーンのデータは、ブロックチェーンを構成する全ての端末に共有されているため、送金処理に伴って発生した取引データも同様に共有されます。

ちなみに、ブロックの容量と生成スピードは予め決められており、ビットコインの送金が多くなると、ブロックチェーンが混雑し、送金処理が遅延することも少なくありません。

ビットコインが儲かるのはどういう仕組み？マイニングと価格への影響

最後に「なぜ、ビットコインが数百万円を超えるような価格で取引されるのか？」という点について解説していきます。

• ビットコインには発行上限が設定されている
• ビットコインの過去の価格変動をチェック
• ビットコインの発行が終了するとどうなるのか？

ビットコインを保有することで儲かる(人がいる)仕組みをチェックしていきましょう。

ビットコインが発行上限が設定されている

ビットコインの価格を押し上げる最も大きな要因には「発行上限が設定されている」という点が挙げられます。

前述したとおり、ビットコインは「マイニングの報酬」としてのみ新規発行されます。

この報酬に伴う新規発行は2,100万枚であり、2,100万枚が発行され切ると、新規のビットコインは発行されません。

新規発行される(報酬として配布されるビットコイン)は、半減期というイベントによって半分になるように設定されています。

ビットコインは、2012年にはじめての半減期を経験しており、50BTCの報酬が25BTCに減少しました。

現在、半減期は3回実施されており、新規発行されるビットコインは「6.25BTC」のみです。

これにより希少性が確保され、中長期で見たときにインフレが発生しない仕組みになっています。

(インフレ = ビットコインの希少性が下がり、価格も下がる)

2022年9月時点で、ビットコインは約1,900万枚発行されており、残りは約300万枚しか残されていない状態です。

ビットコインの過去の価格変動をチェック

今のところ、ビットコインの半減期を用いたインフレ防止は、上手く機能しています。

というのも、短い期間で価格の上下変動がありますが、数年単位で見たときにBTCは価格を安定的に上昇させているのです。

数年前は数万円で取引されていたビットコインが、現在数百万円で取引されているというのは、驚くべき現象です。

ビットコインの価格変動を顕著に表す事例として「ビットコインを用いたはじめての決済」が知られています。

ビットコインを用いたはじめての決済は、2010年5月に購入された「2枚のピザ」で、支払いには1万ビットコインが用いられました。

これは、現在のレートに照らし合わせると、約300億円(2022年9月時点)に相当し、ピザ1枚に対して約150億円が支払われたことになります。

半減期と過去の価格変動を考慮すると、ビットコインの価格はまだまだ上がると見られており、今後数千万円といった価格になる可能性も考えられるでしょう。

(あくまでビットコインの設計が上手くいった場合の話であり、価格の確実な予測は不可能です)

ビットコインの発行が終了するとどうなる？

ビットコインの新規発行が終了すると「手数料のみ」が、マイナーの報酬となります。

前述の通り、ビットコインの取引を検証しているのは、マイナーたちです。

現在、マイナーに対する報酬は「ビットコイン新規発行分 ＋ 利用者により設定された手数料」になっています。

新規発行分が終了すると、手数料だけがマイナー達の報酬になり、手数料報酬を元にビットコインのシステムが維持される設計になっています。

ちなみに、現在でもビットコインのブロックチェーンが混雑している場合は、手数料の額面が処理の速さに大きく影響することが多いです。

というのも、マイナーたちは「報酬が貰える」という経済的な動機でマイニングをしています。

そのため「より手数料の高い取引を優先してブロックに記録していこう」という動機が発生するのです。

ビットコインの送金をできるだけ早く処理したい場合は、手数料を高く設定しておくと、迅速な処理が行われることが多いです。(混雑時は特に)

ビットコインの仕組みついてまとめ

この記事では、ビットコインの仕組みについてさまざまな観点から解説しました。

ビットコインはもっともはじめに運用された仮想通貨であり、多数の仮想通貨が登場する中、未だに時価総額1位に位置しています。

ビットコインの価格が、仮想通貨市場全体に影響することも少なくないため、動向をチェックしておきたい通貨の1つであると言えるでしょう。