ビットコインの仕組みについての講義資料。

1. 暗号通貨とは
ビットコインはいかがわしいものなのか？
資格キラー

2. 目次
1. 自己紹介
2. 投資をする際の心構え
3. 公開鍵暗号方式
4. ビットコイン
5. ブロックチェーン技術
6. POW
7. 分散管理台帳
8. アルトコイン

3. はじめに
本資料は初学者を対象に、分かりやすさを重視しています。
そのため厳密さを犠牲にしているので「ハッシュ値の比較
じゃねぇの？」とか「マルチシグどこいった！」とか「秘密鍵
と公開鍵の入れ替えって嘘じゃね？」とか「modはどうし
た？」みたいなツッコミはご遠慮ください。

4. 自己紹介
・資格取得ブログで月間5万PV
・上級CGクリエイター検定にて最高得点で表彰
・Androidアプリにて教育ランキング１位を取得
・KADOKAWA社の執筆担当
河野玄斗、ホリエモンなどとともに記事掲載
・高校卒業後にイギリス留学
大学入学準備コースにて最高成績AAA取得
・東京大学大学院 物理学専攻 卒業
学歴
・下流ITエンジニアとして中小企業に就職
・医療VR企業のスタートアップベンチャーの立上参画
・某大企業にてAI開発に従事
職歴 実績
・ITストラテジスト、Oracle認定Javaプログラマ
・中小企業診断士、行政書士
・FP技能士、証券外務員、日商簿記 他50以上
合格資格

5. 投資をする際の心構え
１．分からないものには投資しない
２．余剰資金で冷静な判断を
３．中長期を見据える

6. 投資をする際の心構え
１．分からないものには投資しない
２．余剰資金で冷静な判断を
３．中長期を見据える
暗号通貨を知ることで投資対象の選択を増やす

7. 用語
■暗号化
盗聴や傍受によって第三者に内容を知られたり、改ざんさ
れることを防ぐための技術
⇒鍵を閉めるイメージ
■復号化
暗号を暗号化前の状態に戻す技術
⇒鍵を開けるイメージ

8. 用語
■暗号通貨（英：Cryptocurrency）
ビットコインをはじめとした暗号技術によって作られた通
貨の総称

9. 公開鍵暗号方式
■インターネット上でのデータの受渡に使用されている方式

10. 暗号化技術
■「共通鍵暗号方式」と「公開鍵暗号方式」
インターネット上では２種類の暗号方式が存在
共通鍵暗号方式：
開ける鍵と閉める鍵が同じ
公開鍵暗号方式：
開ける鍵と閉める鍵が異なる

11. 共通鍵暗号方式の仕組み
■共通鍵暗号方式（開ける鍵と閉める鍵が同じ）
ファイル
共通鍵
暗号化
共通鍵
復号化
日常使われている鍵と同様に開ける鍵と閉める鍵が同じ
⇒事前に鍵の受渡が必要になる

12. 共通鍵暗号方式の問題点
■共通鍵暗号方式の問題点
・インターネット上での鍵の受渡し方法
アフリカからアメリカに送るときにどうやって鍵を渡す？

13. 公開鍵暗号方式の仕組み
■公開鍵暗号方式（開ける鍵と閉める鍵が異なる）
ファイル
公開鍵
暗号化
秘密鍵
復号化
暗号化用の鍵（公開鍵）で復号ができない
⇒秘密鍵がなければ開けることができない

14. 秘密鍵と公開鍵の実態
鍵の実態は「ハッシュ関数」と呼ばれるアルゴリズム
例）RSA暗号 ～素数を利用した暗号化技術～
公開鍵
Modulus: 1565912117761
秘密鍵
Modulus:1565912117761
Prime1:1162193
Prime2:1347377
※実際はmodという割り算の余りを使って実現されている

15. ハッシュ関数とは①
あるデータを別のデータに不可逆に変換する手法
例）ハッシュ関数（暗号化）：2を足した後に3を掛ける
ハッシュ関数（復号化）：3で割った後に2を引く
4を暗号化する場合:
(4+2)×3=18 … 18が暗号化された値
18を復号化する場合:
18÷3-2=4 … 4に復号成功

16. ハッシュ関数とは②
ハッシュ関数（暗号化）だけでは復号化できない
4にハッシュ関数（暗号化）を実施:
(4+2)×3=18 … 18を得る
18にハッシュ関数（暗号化）実施:
(18+2)×3=60 … 4が得られないため復号できていない

17. 秘密鍵と公開鍵の実態
鍵の実態は「ハッシュ関数」と呼ばれるアルゴリズム
例）RSA暗号 ～素数を利用した暗号化技術～
公開鍵
ハッシュ関数（暗号化）
Modulus: 1565912117761
秘密鍵
ハッシュ関数（復号化）
Modulus:1565912117761
Prime1:1162193
Prime2:1347377
解のみ 解＋素数

18. RSA暗号化①
素数を利用した暗号化方法
・Modulusとは、2つの素数の掛け算でのみ表される解
・秘密鍵には解と2つの素数、公開鍵には解のみが記載
公開鍵
ハッシュ関数（暗号化）
Modulus: 1565912117761
秘密鍵
ハッシュ関数（復号化）
Modulus:1565912117761
Prime1:1162193
Prime2:1347377
解のみ 解＋素数

19. RSA暗号化②
・ある数を構成する２つの素数の組み合わせを簡単に割り出す方法は存在しない
・Modulusには非常に大きな素数が選ばれるため、その構成素数の推測は困難
公開鍵
ハッシュ関数（暗号化）
Modulus: 1565912117761
秘密鍵
ハッシュ関数（復号化）
Modulus:1565912117761
Prime1:1162193
Prime2:1347377
解である素数を消せば……
秘密鍵から公開鍵を作ることが可能

20. 公開鍵暗号方式の手順 概要
①ファイルを受け取る側で秘密鍵を生成し、対となる公開鍵も作る
②公開鍵を相手に渡して鍵をかけるよう依頼
③相手は受け取った公開鍵で鍵をかける
④相手から鍵のかけられたファイルが送られる
⑤秘密鍵で鍵を開けてファイルの中身を読む

21. 公開鍵暗号方式の手順①
①ファイルを受け取る側で秘密鍵を生成し、対となる公開鍵も作る
あなた 相手
秘密鍵 公開鍵

22. 公開鍵暗号方式の手順②
②公開鍵を相手に渡して鍵をかけるよう依頼
あなた 相手
秘密鍵 公開鍵公開鍵

23. 公開鍵暗号方式の手順③
③相手は受け取った公開鍵で鍵をかける
あなた 相手
秘密鍵
公開鍵

24. 公開鍵暗号方式の手順④
④相手から鍵のかけられたファイルが送られる
あなた 相手
秘密鍵 公開鍵

25. 公開鍵暗号方式の手順⑤
⑤秘密鍵で鍵を開けてファイルの中身を読む
あなた 相手
秘密鍵
公開鍵

26. 公開鍵暗号方式の実用例
●ECサイト等でのクレジットカード決済
秘密鍵 公開鍵 公開鍵
ECサイトで生成した公開鍵でカード番号を暗号化

27. 電子署名
■公開鍵暗号方式を応用した改ざん防止技術
公開鍵による暗号化を逆転させた発想
※厳密には違うが、この方が理解しやすい

28. 電子署名の手順 概要
①ファイルを受け渡す側で秘密鍵を生成し、対となる公開鍵も作る
②秘密鍵で鍵をかける
③相手にファイルと公開鍵を送る
④相手は受け取った公開鍵で鍵を開けてファイルの中身を読む

29. 電子署名の手順①
①ファイルを受け渡す側で秘密鍵を生成し、対となる公開鍵も作る
あなた 相手
秘密鍵 公開鍵

30. 電子署名の手順②
②秘密鍵で鍵をかける
あなた 相手
秘密鍵
公開鍵

31. 電子署名の手順③
③相手にファイルと公開鍵を送る
あなた 相手
公開鍵公開鍵秘密鍵

32. 電子署名の手順④
④相手は受け取った公開鍵で鍵を開けてファイルの中身を読む
あなた 相手
秘密鍵
公開鍵

33. 電子署名で何が嬉しいか？
■文書の改ざんを検知できる

34. 第三者による文書改ざん①
■文書の改ざんを検知できる
あなた 相手
公開鍵公開鍵秘密鍵
第三者
傍受
公開鍵
傍受

35. 第三者による文書改ざん①
■文書の改ざんを検知できる
あなた 相手
公開鍵公開鍵秘密鍵
第三者
傍受
公開鍵
傍受
この人の行動を詳細にみてみる

36. 第三者による文書改ざん②
■第三者によるファイルの改ざん
第三者
開ける
公開鍵
改ざん
秘密鍵 公開鍵
鍵ペアを生成
秘密鍵
自分の秘密鍵で
暗号化

37. 第三者による文書改ざん③
■第三者があなたになりすまして相手にファイルを送る
あなた 相手
公開鍵秘密鍵
第三者
公開鍵
なりすまし

38. 第三者による文書改ざん④
■改ざんを検知可能
あなた 相手
秘密鍵
一致しない
元ファイル 公開鍵
比較
改ざん※厳密には元ファイルのハッシュ値を比較するのだが説明を簡略化

39. 公開鍵暗号方式のまとめ
暗号化 電子署名
受信側で鍵ペアの生成 送信側で鍵ペアの生成

40. ビットコインとは
お金？総発行量：
2,100万枚

41. ビットコインの生みの親
？
名前：サトシ・ナカモト（自称）
ネット上に突如論文を掲載
イギリス英語っぽい？
100万BTCを保有していると推測 正体をあらわさず2010年に突如姿を消した

42. サトシ・ナカモトは誰か？
過去に疑われた人 肩書用
Vili Lehdonvirta
Michael Clear
フィンランドの経済社会学者
暗号理論を専攻するアイルランド学生
ニール・キング
ウラジミール・オクスマン
チャールズ・ブライ
暗号理論関連での特許出願者
望月新一 グロタンディーク予想を証明
ABC予想を証明
ジェド・マケーレブ Overnet・eDonkey2000の創始者
ダスティン・D・トランメル セキュリティー研究者
疑われた人は皆超天才
⇒ビットコインはそれほどの人物でないと発明できないということ

43. インターネット上のお金を作るには？
高度な経済学 高度な計算機科学
お金を深く理解した上で情報知識を駆使する必要がある
お金とは何か？ お金をどう実現するか？
「お金になるための条件」
・所有者の明確性
・取引の明確性
・偽造不可
・多重利用の不可
「お金とは何か」
・価値の尺度
・価値の保有手段
・交換の媒介

44. お金とは何か

45. お金とは何か
・価値の尺度
りんご1個100円、みかん１個50円のように物の値段を決められる
・価値の保有手段
長期保存してもなくならない、腐らない
※りんごは時が経つと腐るので保有手段にむかない
・交換の媒介
りんご１個、みかん1個と交換できる

46. お金になるための条件
インターネット上でこれらを実現しなければならない
・所有者の明確性
持ち主は誰か
・取引の明確性
取引は確かに行われたのか
・偽造＆多重利用の不可
偽造が容易にできたのではお金として成立しえない
同じお金で２回以上買い物ができるのは問題

47. インターネット上のお金を作るには？
お金とは何か？ お金をどう実現するか？
ブロックチェーンという技術によって解決

48. ビットコインってどこで作られてるの？
10分ごとに生まれる 世の中に突如出現

49. ブロックチェーン技術①
■取引情報を電子署名の技術で連鎖的に記録
秘密鍵
A
取引情報
ブロックAの
ハッシュ値
前ブロックの
ハッシュ値
取引情報
公開鍵
A
ブロックA ブロックB
復号可能
秘密鍵
B
ブロックBの
ハッシュ値
取引情報
ブロックC
公開鍵
B
復号可能

50. ブロックチェーン技術②
■各ブロックが鎖で繋がっているように見えることから
ブロックチェーンと呼ばれる
取引情報
ブロックAの
ハッシュ値
前ブロックの
ハッシュ値
取引情報
ブロックA ブロックB
ブロックBの
ハッシュ値
取引情報
ブロックC

51. PoW（プルーフ・オブ・ワーク）
■ブロックチェーンは分岐することがある
偽造や二重支払いの可能性がある
PoWという仕組みによって解決

52. PoW（プルーフ・オブ・ワーク）
■ビットコインではブロック発見者に報酬が支払われる
取引情報
旧ブロックの
ハッシュ値
前ブロックの
ハッシュ値
取引情報
旧ブロック 新ブロック
超難解なハッシュ値を求めたプレイヤーに報酬付与

53. PoW（プルーフ・オブ・ワーク）
■報酬には半減期が存在
50枚
（誕生時）
25枚
（2012年）
12.5枚
（2016年）
6.25枚
（2020年）
0枚
（2140年？）
約4年ごとに合計32回の半減期が訪れる

54. PoW（プルーフ・オブ・ワーク）
■難易度調整
半減期が毎4年訪れるよう自動難易度調整
10分ごとに生まれる
取引情報
旧ブロックの
ハッシュ値
前ブロックの
ハッシュ値
取引情報
旧ブロック 新ブロック

55. PoW（プルーフ・オブ・ワーク）
■半減期の狙い
●価格向上
発掘量が減る⇒希少価値が上がる
１回目の半減期：80倍
２回目の半減期：20倍
●発行量の制御
上限枚数があるため、半減期によってコインの寿命延命
半減期が訪れても価格が上がるためマイニングが継続

56. PoW（プルーフ・オブ・ワーク）
新ブロック生成の瞬間から計算勝負がスタート
■ブロック内情報にナンス（Nonce）という数値を加えて計算
前ブロックの
ハッシュ値
取引情報
ブロック
前ブロックハッシュ値
＋
取引情報
＋
ナンス（Nonce）
固定値
可変値
特定の条件を満たす値か判定
“000000xxxxxx”のように、
0が頭に指定個以上並ぶまで
ナンスを変えて再計算
ハッシュ値
生成
この”0”の個数が難易度調整

57. PoW（プルーフ・オブ・ワーク）
新ブロック生成の瞬間から計算勝負がスタート
■世界中のマイナーが一斉にハッシュ値を計算
前ブロックの
ハッシュ値
取引情報
新ブロック生成
一斉に計算開始

58. 旧ブロックの
ハッシュ値
取引情報
PoW（プルーフ・オブ・ワーク）
勝者が出て報酬が支払われる
■世界中のマイナーが一斉にハッシュ値を計算
前ブロックの
ハッシュ値
取引情報
新ブロック生成

59. 旧ブロックの
ハッシュ値
取引情報
PoW（プルーフ・オブ・ワーク）
勝者は勝利の余韻に浸ることもなくマイニングスタート
■新ブロックへの計算が一斉スタート
前ブロックの
ハッシュ値
取引情報
新ブロック生成

60. 旧ブロックの
ハッシュ値
取引情報
PoW（プルーフ・オブ・ワーク）
１人で世界中のマイナーに挑んでも勝てない
■前ブロックの問題を解き続けることってないの？
前ブロックの
ハッシュ値
取引情報
新ブロック生成

61. PoW（プルーフ・オブ・ワーク）
最も長いチェーンが正しいチェーン
正当なチェーン

62. PoW（プルーフ・オブ・ワーク）
これまでに何回か発生している
■同時にブロックが生成されるケース
・稀に発生
・同時刻にマイニング成功
・マイナーは分散

63. PoW（プルーフ・オブ・ワーク）
どちらかが正当なチェーンとなる
・分岐の確率は非常に小さい
・２個以上繋がることはあり得ない

64. 分散型台帳管理①
スターネットワーク P2Pネットワーク

65. 分散型台帳管理②
スターネットワーク P2Pネットワーク

66. 分散型台帳管理③
・システムダウンが起こらない
・偽造もできない
・取引が世界中で公開
P2Pで世界中のコンピュータが連結

67. 非中央集権通貨が実現できること
世界平和
公文書の改ざん防止
権力への非依存
透明な世の中

68. ビットコインとは ～まとめ～
お金なんて単純なものではなく……
決済システム全体

69. アルトコインとは
アルト？

70. アルトコインとは
■ビットコイン以外の暗号通貨の総称
オルタナティブコイン（Alternative Coin）の略
●特徴
・ビットコインよりも実用的
・個人で作成可能
・詐欺コインが多い……
詐欺ではないメジャーなものを抜粋して紹介

71. イーサリアム
■時価総額
第２位
■総発行量
上限なし
■特徴
ブロックに独自タグを埋込可

72. リップル
■時価総額
第３位
■総発行量
1,000億枚
■特徴
送金時間が早い

73. ビットコインキャッシュ
■時価総額
第５位
■総発行量
2,100万枚
■特徴
取引コストが低い

74. モナコイン
■時価総額
第54位
■総発行量
1億512万枚
■用途
投げ銭

75. ビットコインとアルトコインの役割
■ビットコイン
発掘量が決まっていて、取引コストが高い⇒ゴールド
■イーサリアム
柔軟性の高いシステム⇒プラットフォーム
■リップル
送金時間が早い⇒送金
■ビットキャッシュ
取引コストが低い⇒決済

76. 取引所の選択
・ずさんな管理をしている取引所が多い
⇒これまでの暗号通貨の盗難は、暗号通貨自体ではなく取
引所の管理体制の問題
500億円超

77. まとめ
■ビットコインはブロックチェーンというセキュリティレベルの高
い新技術で作られている
■ビットコインはお金を内包する決済システム全体のこと
■アルトコインはビットコイン以外の暗号通貨のことで、より実用
的
■暗号通貨が危ないものではなく、暗号通貨を管理する取引所のた
めに過去数回盗難事故が起きている