6.1 デジタルな希少性の発見
ビットコインによって、新しい種類の商品が発見されました…それは、コンピュータによって生成され、部分的にはコンピュータのために作られたデジタル商品です。人類はこれまでにも数々の重要な発明を成し遂げてきました。将来書かれる歴史書には、ビットコインもその一つとして記載されることでしょう。
フィリップ・サンダー教授
6.1.0 経済学における希少性
経済学の分野では、希少性が価値を生み出す重要な原則であることがよく知られています。需要が高い財やサービスは、供給が限られていて簡単に需要を満たせない場合、より価値が高くなります。さらに、希少性は競争を激化させ、市場における価格発見の原動力となります。自由で公正かつ開かれた競争が行われる市場では、価格は供給と需要が一致する地点で落ち着くはずです。
需要が高い資源は、それが有限であったり入手が困難であったりする場合、より価値があると考えられます。市場参加者がその資源を確保しようと競争することで、さらに需要が高まることもあります。このようなダイナミクスは、貴金属や石油、あるいは食料品などの「ソフトコモディティ」と呼ばれる天然資源にも見られます。したがって、希少性は経済的な意思決定、資源配分、機会費用の根底にあります。もし資源が無限に存在する世界であれば、すべてが等しく手に入りやすく、価値は非常に低くなってしまうでしょう。対照的に、希少性があることで価値が生まれ、社会は限られた資源を効果的に管理するよう促され、貿易や投資、イノベーションが進むのです。
6.1.1 デジタル希少性の課題
デジタル希少性の課題は、デジタル情報が簡単にコピー・配布できてしまう点にあります。デジタル情報は本質的に物理的な情報よりも保護が難しいのです。なぜなら、物理的な財と異なり—
物理的な制約によって自然に希少性を持つものもある一方で—音楽ファイルや文書、画像などのデジタルアイテムは、ほぼコストをかけずに無限に複製することができるからです。
従来、デジタルデータが容易に複製できることから、これらの資産は物理的な資産と同じ経済的価値を持つことができませんでした。なぜなら、強制力のある希少性が存在しなかったからです。デジタルマネーにおいては、これは特に深刻な問題であり、「二重支払い」問題として知られています。これは、1つのデジタル単位(例:トークンや通貨)が複製され、何度も使われてしまうことで価値が下がってしまう現象です。もし通貨の二重支払いが可能であれば、それは偽造や詐欺的な資金と区別がつかなくなり、価値が失われてしまいます。
従来、銀行のような中央集権的な金融機関は、各取引を検証し、残高を差し引く台帳を維持することでこのリスクを軽減してきました。これにより、一度使われたお金は同じ口座保有者によって再利用できなくなります。しかし、この方法では、取引を管理・検証する信頼できる中央の権威、いわゆる「オラクル」が必要となり、依存や単一障害点が生じます。情報の中央集権的なオラクルが存在すると、デジタル資産は操作や検閲のリスクにさらされます。
ビットコインのような分散型で信頼最小化されたシステムでは、取引を監督する中央権威が存在しないため、二重支払いを防ぐことは非常に大きな課題です。各取引の一意性を保証する仕組みがなければ、ビットコインは悪用されやすく、価値の保存や信頼できる交換手段として実用的ではありません。ビットコインは、分散型台帳によって二重支払い問題を解決しています。取引はネットワーク上の何千もの参加者によって同時に確認されます。この仕組みにより、ビットコインはすべての取引の不変な記録を維持し、各コインが一度しか使えないことを保証しています。
この解決策は、中央集権的な管理に頼ることなくデジタル希少性を生み出します。ビットコインは、デジタル希少性に対する初めての成功例を示し、これまで不可能と考えられていた信頼最小化かつ希少なデジタル資産のエコシステムへの道を切り開きました。
6.1.2 ビットコインによるデジタル希少性の実現
私たちは、取引の時系列順序の計算証明を生成するピアツーピア分散型タイムスタンプサーバーを用いて、二重支払い問題の解決策を提案します。このシステムは、正直なノードが協力する攻撃者ノードのグループよりも多くのCPUパワーを集団で制御している限り、安全です。
サトシ・ナカモト
サトシ・ナカモトは、法定通貨に関連する問題を解決するためのエンジニアリング的な手段としてビットコインを生み出しました。しかし、そのためには絶対的なデジタル希少性を実現する方法を見つける必要がありました。そのために、サトシは分散型ネットワーク上で動作するオープンソースの通信プロトコルを開発しました。各ノードは、不変の台帳(いわゆるブロックチェーンまたはタイムチェーン)の検証可能なコピーを保持しています。ビットコインプロトコルはルールを定義し、分散型ネットワークが独立して取引を検証し、中央権威を必要とせず同じルールに従います。
ビットコインの希少性は、その価値の保存手段としての役割に寄与しています。金と同様に、ビットコインは供給が限られているだけでなく、新しいコインを「採掘」または生成するために努力が必要であることから価値があります。ビットコインのマイニング(台帳を維持し新しいコインを発行するプロセス)は、地中から鉱物を採掘する物理的な作業に似た、コストとエネルギーを要する作業です。このデジタルな「プルーフ・オブ・ワーク」は、ビットコインに物理的なコモディティと同様の生産制約を課し、従来のデジタル商品にはない耐久性や検証可能性を与えます。組み込まれた難易度調整や、定期的な「半減期」による新規発行量の減少は、ビットコインの供給を時間とともにますます希少にし、長期的な価値保存手段としての魅力を高めています。
デジタル希少性はどのように実現されているのでしょうか?
ビットコインが二重支払い問題を解決する鍵は、分散型かつ公開された台帳の利用にあります。ビットコインの台帳は、すべての取引を時系列で記録した不変のデータベースと考えることができます。これらの取引は、タイムスタンプ付きのバッチ(ブロック)として連続的に記録されます。各ブロックは厳密に時系列順で、ネットワーク参加者によって検証・承認された取引が含まれています。各ブロックは前のブロックとつながっており、世界中の何千ものノードに分散して保存されています。この台帳を分散ネットワークで共有・保存することで、ビットコインは取引の確認に中央権威を必要としません。ビットコインの取引が発生すると、ネットワーク上のノードが独立して検証し、各コインが一度しか使われないことを保証します。この共有台帳により、攻撃者がネットワークをハッキングしたり過去の取引を改ざんしたりすることは非常に困難になります。なぜなら、変更にはネットワーク参加者の過半数の承認が必要だからです。
ビットコインのプルーフ・オブ・ワーク(PoW)メカニズムは、マイナーが新しい取引を検証し新しいブロックを作成するために暗号学的な問題を解くことを要求することで、二重支払い防止をさらに強化しています。このプロセスは「マイニング」と呼ばれ、計算能力を必要とし、台帳の改ざんに難易度とコストを加えます。台帳に追加される各ブロックは、前のブロックへの暗号学的なリンクを含んでおり、チェーンの完全性を強固にし、改ざんを防ぎます。
ノードの役割は、取引の全履歴を含む最新の台帳コピーを保存することです。ノードは、二重支払いが発生していないこと、そしてすべてのコインがビットコインの発行スケジュールに従って作られていることを検証することで、マイナーの「誠実さ」を保ちます。どのビットコイン利用者もノードを運用し、第三者を信頼することなく自分のコインの所有権を検証できます。ビットコインでは、ブロックに含まれた取引は客観的に有効であるため、当局による紛争解決は必要ありません。
攻撃者はどのようにしてビットコインネットワークを支配できるのでしょうか?
もし攻撃者が過去の取引を改ざんし二重支払い攻撃を成功させたい場合、そのブロックおよびそれ以降のすべてのブロックのプルーフ・オブ・ワークをやり直し、ネットワーク全体の計算能力と競争しなければなりません。このセキュリティメカニズムにより、誰かが二重支払いを試みる場合、ネットワークのマイニングパワーの50%超を支配しなければ成功できません。これを「51%攻撃」と呼びます。
ビットコインの初期には、一般的なコンピュータ機器でも個人が新しいブロックを作成(マイニング)できたため、理論上は十分な計算能力を投入すれば51%攻撃が可能でした。しかし現在、プルーフ・オブ・ワークネットワークの総計算能力は700エクサハッシュ/秒を超えています。つまり、マイニング用コンピュータが毎秒700京回以上のハッシュ(暗号計算)を行っていることになります。これほど膨大なコストと協調が必要となるため、台帳を書き換えて51%攻撃を成功させることは、実質的に不可能な段階に達しています。
確認と再編成
もう一つの保護層(しばしば見落とされがちですが)は、ビットコインの取引確認プロセスにあります。取引が最初にネットワークに送信されると、未確認状態となり、「メンプール」に集められて、ブロックに含まれマイナーによって検証されるのを待ちます。取引がブロックに追加されると「確認済み」となります。その後、ブロックが追加されるごとに、さらに確認が増えていきます。取引は1回の確認で公式と見なされますが、最終的とされるにはさらに複数の確認が必要です。
完全なセキュリティを求める場合、ビットコイン利用者は通常複数回(一般的には6回)の確認を待ちます。ブロックチェーンにブロックが追加されるごとに取引の安全性が高まり、二重支払いの成功確率が劇的に下がるからです。この確認プロセスによって、取引が最終確定するまでの時間的な猶予が設けられています。
なぜ6回の確認を待つのでしょうか?
ビットコイン利用者がさらに確認を待つ理由は、直近の取引ブロックが、最長のチェーンに含まれなくなった場合、チェーンから削除される可能性があるからです。マイニングは非常に大規模な計算力同士の競争であることに注意が必要です。そのため、2つの競合するマイナーがほぼ同時に有効な暗号学的解を見つけ、別々のブロックがチェーンに追加されることがあります。そうなると、チェーンが事実上分岐します。マイナーはそれぞれの分岐にブロックを追加し続けますが、次のブロックが採掘されると、最も多くのプルーフ・オブ・ワークが投資された「最長チェーン」が優先され、短い方のチェーンのブロックは「孤立ブロック」となり無効になります。孤立ブロック内のすべての取引はメンプールに戻され、後の有効なブロックに再度含まれることになります。このプロセスは「再編成」または単に「リオーグ」と呼ばれます。
悪意のある者が二重支払いを試みる場合、チェーンを「リオーグ」できるだけの期間、ネットワークを支配しなければなりません。上述の通り、全体の支配には膨大な計算力が必要ですが、仮にネットワーク全体の計算力の3分の1強を支配する大規模なマイニング事業者がコインの二重支払いを試みた場合はどうなるでしょうか?
例を使って順を追って見てみましょう:
例えば、ビットコインネットワーク全体のマイニングパワーが550エクサハッシュ/秒だとしましょう。ローグ社は200エクサハッシュ/秒を保有しており、大規模な不動産購入を行い、支払いをビットコインで行うつもりです。しかし、ローグ社は同じコインを二重支払いしようとも計画しています。売り手は、権利書を引き渡す前に6回の承認を待つとローグ社に伝えます。二重支払い攻撃を成功させるには、ローグ社は秘密裏にチェーンの別の分岐を構築し、二重支払い取引を含むより長いチェーンをマイニングしなければなりません。売り手が自分の取引を含む6回の承認を確認し、資産を引き渡した後、ローグ社は新しい分岐でマイニングしたすべてのブロックをアップロードし、それを最長のチェーンにする必要があります。これはどれほど可能なのでしょうか?
任意の時点で、ローグ社が次のブロックをマイニングする確率は200/550 = 0.36です。ローグ社が最大のマイニングプールであっても、正直なマイナーが次のブロックを見つける確率は1 - 0.36 = 0.64です。正直なチェーンの方がはるかに速くブロックがマイニングされるはずです。しかし、ローグ社が運良くブロックをマイニングし、それを秘密にしておいたとしましょう。そしてこの秘密の分岐でさらにもう一つのブロックをマイニングしようとします。しかし、正直なチェーンがブロックをマイニングし、さらにもう一つマイニングして先行してしまい、ローグ社が2つ目のブロックをマイニングする前に差を広げます。
ここでローグ社は諦めます。なぜでしょうか?
| 追いつくべきブロック数 | 1% | 10% | 36%(ローグ社) | 51% |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 0.010101 | 0.111111 | 0.562500 | 1.0 |
| 2 | 0.010102 | 0.012346 | 0.316406 | 1.0 |
| 3 | 1.0e-06 | 0.001372 | 0.177919 | 1.0 |
| 4 | 1.0e-08 | 0.000152 | 0.100113 | 1.0 |
| 5 | 1.0e-10 | 0.000017 | 0.056314 | 1.0 |
| 6 | 1.0e-12 | 1.9e-06 | 0.031676 | 1.0 |
出典:Kalle Rosenbaum著『Grokking Bitcoin』の表を元に作成
ローグ社は、ビットコインのハッシュレートの36%を保有していても、二重支払いを達成するのに十分なハッシュレートがないことに気付きます。成功するには、正直なチェーンを追い越すためにさらに4つのブロックをマイニングしなければなりません。膨大な計算能力とネットワークの36%を支配していても、ローグ社の成功確率はわずか0.100113です。
ゲーム理論の発動
ローグ社の成功確率は非常に低いですが、さらに悪化します。挑戦を続けるたびに、ローグ社は膨大な電力を消費します。これらはすべて無駄になります。さらに、正直にブロックをマイニングできなかった場合、ローグ社は現在1ブロックあたり3.125コイン、現在の価値で300,000ユーロ以上のブロック報酬を失うことになります。
ローグ社が失敗した主な理由は、不動産の売り手が6回の承認を要求したことです。必要な承認回数が多いほど、不正なマイナーが代替チェーンを構築するのは難しくなります。実際、非常に大きな取引の場合、売り手はさらに多くの承認を要求することもあります。例えば、10回の承認(約100分かかる想定)を要求すれば、ローグ社の成功確率はわずか0.003にまで下がります。
このように、マイニングを巡るゲーム理論によって、すべての参加者が正直に行動し、計算資源を無駄にしたりブロック報酬を失ったりしないようインセンティブが働きます。さらに、ビットコインネットワークが安全で信頼できるものであることは、すべてのマイナーの利益となります。これにより、彼らが投じた膨大な計算資源への投資が守られます。もしネットワークが攻撃に成功してしまえば、ネットワークへの信頼が損なわれ、コインの市場価値は劇的に下落するでしょう。
6.1.3 マイニングの中央集権化は脅威か?
上記の表で見たように、マイニングの中央集権化はビットコインの二重支払い防止に潜在的な脅威をもたらす可能性があります。なぜなら、51%攻撃、つまり単一のマイナーやマイナーグループがネットワークの計算能力の半分以上を支配する状況の可能性が高まるからです。もしこれが起きれば、支配者は理論上、最近の取引を改ざんしたり、台帳を書き換えて同じコインを複数回使う二重支払いを試みたりすることができます。
このような状況は、取引の検証に対して少数の参加者に過度な影響力を与えることで、ビットコインネットワークの健全性を損ないます。しかし、理論的には可能であっても、51%攻撃を実行するには膨大な計算資源、電力、調整が必要であり、二重支払いを試みる潜在的な利益を大きく上回るコストがかかるため、実際には非常に困難です。
マイニングの中央集権化リスクを抑えるための仕組みも存在します。例えば、マイニングプールは小規模なマイナーが資源を持ち寄り、ブロック報酬を分配することで、単一の主体による支配を減らします。これは小規模マイナーがネットワークに参加する有効な方法ですが、プールを管理する主体が不正行為を行いネットワークを攻撃しようとするリスクもあります。しかし、ビットコインの台帳は透明性が高いため、マイニングパワーの集中は可視化され、コミュニティがリスクに気付き対策を講じることができます。マイナーは、ビットコインネットワークへの攻撃がその価値を著しく損なうリスクがあることをよく理解しているため、自分のマイニングパワーが悪用されないよう、簡単に新しいプールに切り替えることができます。リスクがゼロではないものの、ビットコインのエコシステムはオープンかつ分散型であり、攻撃コストも高いため、マイニングの中央集権化は差し迫った脅威というより理論的な脅威にとどまります。なぜなら、その支配を長期間維持することは、どの攻撃者にとっても経済的に持続不可能だからです。
6.1.4 デジタル希少性のより広い影響
ビットコインは、デジタル領域における希少性の概念を根本から変革しました。ソフトウェア、音楽ファイル、電子書籍、オンラインコンテンツなどのデジタル財は、物理的な財と異なる特徴を持ち、ほとんどコストをかけずに複製でき、瞬時に共有できます。生産コストや保管制限といった物理的な制約に縛られる物理的な物品とは異なり、デジタル財はデータとして存在し、品質を損なうことなく無限に複製できます。つまり、物理的な財はこれらの制約によって本質的に希少ですが、デジタル財は従来、供給を制限する仕組みがなく、豊富に存在していました。
重要なのは、デジタル財が「非競合性」を持つことです。つまり、ある人がデジタル財を消費しても、他の人がその財を利用できる量が減ることはありません。例えば、楽曲をダウンロードすると、それは無制限にコピー・配布でき、効用が失われることはありません。このような豊富さは、供給が理論上無限であるため、伝統的な経済モデルの需給バランスを崩し、価値創造の課題となってきました。これに対応するため、デジタル著作権管理(DRM)や人工的な希少性を生み出す仕組みが導入されてきましたが、これらは回避可能であり、信頼を中央集権的な権威に委ねることになります。ビットコインの革新は、この問題を本質的に解決し、従来の制限に頼ることなく、分散型技術によって希少性を埋め込んだ最初のデジタル資産となった点にあります。
ビットコインは、有限な供給を強制するプロトコルを導入することで、デジタル希少性の確立において画期的な役割を果たしています。2100万枚という上限がプロトコルにハードコードされており、この上限はネットワークの合意なしには変更できません。つまり、世界中に分散した何千ものビットコインノードを運用する参加者全員の合意が必要です。このようにして、ビットコインは金のような物理的資源の有限性を模倣しつつ、完全にデジタルな世界に存在する資産を生み出しました。この供給上限はビットコインの価値提案の根幹であり、暗号技術、合意形成メカニズム、透明性のあるオープンソースコードの組み合わせによって維持されています。これにより、ネットワーク上のすべての参加者が同じルールに従い、コインの供給が絶対的かつ証明可能に有限であることを保証する経済的インセンティブが働きます。
ビットコインは、二重支払い問題を解決することで、資産のインフレや複製を防ぎ、これまでのデジタルマネーの試みに付きまとっていた課題を克服しました。ビットコインでは、単一の権威が供給を管理することがないため、法定通貨システムで見られるような恣意的な通貨発行や価値の切り下げといった中央集権的な操作に対して耐性があります。この革新によって、ビットコインは価値の保存手段やインフレヘッジとして機能し、「デジタルゴールド」とも呼ばれる、検証可能な価値を持つ希少なデジタル資源として独自の地位を確立しています。
6.1.5 結論
結論として、ビットコインがもたらしたデジタル希少性の革新によって、お金の概念が再定義されつつあることが広く認識され始めています。しかし、ビットコインが本質的に豊富なデジタル世界で希少性を生み出すという長年の課題を解決し、デジタルの風景そのものを変えたことは、時に見落とされがちです。ビットコインは、物理的資源の特性を反映した新たなデジタル資産のカテゴリーを効果的に生み出しました。
このブレークスルーは、分散型システムが中央権威に依存せずに希少性、不変性、価値を確立できることを示しています。さらに、この技術はお金以外の用途にも応用可能であり、関連する研究開発分野全体にインスピレーションを与えています。
今後を見据えると、ビットコインのデジタル希少性モデルは、お金や価値保存の未来を形作っています。インフレへの懸念や法定通貨の管理に関する問題意識が広がる中、ビットコインの固定された供給量は、従来の金融不安定性に対するヘッジとしてますます魅力的になっています。
最終的に、ビットコインによるデジタル希少性の発見は、認められた希少性と検証可能な信頼を持つデジタル資産が、現代経済の価値ある構成要素として認識されるというパラダイムシフトの始まりを示すかもしれません。これは分散型金融やデジタル所有権の未来の基盤を築くものであり、経済学の分野にとっても大きな意味を持ちます。ビットコインは、希少性と価値がデジタルな形でどのように存在し得るかのモデルを提供しました。
デジタル希少性を超えて、ビットコインは絶対的な希少性の最初の例でもあります。つまり、増やすことが不可能な、固定された数量を持つ唯一の流動的なコモディティ(デジタル・物理を問わず)です。ビットコインが発明されるまで、希少性は常に相対的であり、絶対的なものではありませんでした。
サイフェディーン・アモウス
注釈
- 最も長いチェーンは、ビットコインノードによって元帳の最も正当なバージョンとして受け入れられます。これは、構築に最も多くの労力(または最大のプルーフ・オブ・ワーク)がかかったチェーンと定義されます。詳細はこちら:https://learnmeabitcoin.com/technical/blockchain/longest-chain/