暗号資産 (仮想通貨)のトランザクションとは？仕組みを紹介

暗号資産（仮想通貨）は、デジタルまたは仮想的な通貨であり、暗号技術を使用して取引の安全性を確保しています。その根幹をなすのが「トランザクション」と呼ばれる取引記録です。本稿では、暗号資産のトランザクションの仕組みを詳細に解説します。

1. トランザクションの基本概念

トランザクションとは、暗号資産の送金や所有権の移転といった取引を記録したものです。従来の金融システムにおける銀行振込やクレジットカード決済に相当しますが、その仕組みは大きく異なります。暗号資産のトランザクションは、中央機関によって管理されるのではなく、分散型台帳技術であるブロックチェーンによって記録・検証されます。

1.1 トランザクションの構成要素

暗号資産のトランザクションは、主に以下の要素で構成されます。

• 入力 (Input): 送金元のウォレットアドレスと、送金に使用する未利用のトランザクション出力 (UTXO) を示します。
• 出力 (Output): 送金先のウォレットアドレスと、送金額を示します。複数の出力を持つことも可能です。
• 署名 (Signature): 送金元のウォレットの秘密鍵を用いて生成されるデジタル署名です。トランザクションの正当性を証明するために使用されます。
• 手数料 (Fee): トランザクションをブロックチェーンに記録するために支払う手数料です。手数料が高いほど、トランザクションの処理優先度が高くなります。

1.2 UTXO (Unspent Transaction Output) モデル

多くの暗号資産（ビットコインなど）は、UTXOモデルを採用しています。UTXOとは、過去のトランザクションによって生成された、まだ使用されていないトランザクション出力のことです。送金を行う際には、送金元のウォレットに残っているUTXOを組み合わせて、送金額と手数料を差し引いた残りを新しいUTXOとして生成します。このUTXOモデルは、プライバシー保護や並行処理の効率化に貢献します。

2. ブロックチェーンにおけるトランザクションの処理

トランザクションは、ブロックチェーンという分散型台帳に記録されます。ブロックチェーンは、複数のブロックが鎖のように連結された構造をしており、各ブロックには複数のトランザクションが記録されています。

2.1 トランザクションのブロードキャスト

トランザクションが生成されると、ネットワーク上のノードにブロードキャストされます。ノードは、トランザクションの形式や署名の正当性を検証し、有効なトランザクションであれば、自身のメモリプール (mempool) に一時的に保存します。

2.2 マイニング (採掘) とブロックの生成

マイナーと呼ばれるノードは、メモリプールに保存されているトランザクションを収集し、ブロックを生成します。ブロックを生成するためには、複雑な計算問題を解く必要があります。この計算問題を解くプロセスを「マイニング」と呼びます。最初に問題を解いたマイナーは、ブロックをブロックチェーンに追加する権利を得て、報酬として暗号資産を受け取ります。

2.3 ブロックの検証と承認

生成されたブロックは、ネットワーク上の他のノードによって検証されます。ノードは、ブロックに含まれるトランザクションの正当性や、ブロックのハッシュ値が正しいことを確認します。過半数のノードがブロックを承認すると、ブロックはブロックチェーンに追加され、トランザクションが確定します。

2.4 コンセンサスアルゴリズム

ブロックチェーンのセキュリティと整合性を維持するために、コンセンサスアルゴリズムが使用されます。代表的なコンセンサスアルゴリズムには、プルーフ・オブ・ワーク (PoW) やプルーフ・オブ・ステーク (PoS) などがあります。PoWは、計算能力を競い合うことで合意形成を行うアルゴリズムであり、ビットコインなどで採用されています。PoSは、暗号資産の保有量に応じて合意形成に参加する権利を与えるアルゴリズムであり、イーサリアムなどで採用されています。

3. トランザクションの種類

暗号資産のトランザクションには、様々な種類があります。

3.1 通常の送金トランザクション

最も基本的なトランザクションであり、あるウォレットアドレスから別のウォレットアドレスへ暗号資産を送金します。

3.2 スマートコントラクトの実行トランザクション

スマートコントラクトは、事前に定義された条件が満たされた場合に自動的に実行されるプログラムです。スマートコントラクトの実行トランザクションは、スマートコントラクトのコードを実行し、その結果をブロックチェーンに記録します。

3.3 トークンの発行トランザクション

新しいトークンを発行するトランザクションです。ERC-20などのトークン規格に基づいて発行されます。

3.4 その他のトランザクション

暗号資産の種類やブロックチェーンの機能に応じて、様々なトランザクションが存在します。

4. トランザクションのセキュリティ

暗号資産のトランザクションは、暗号技術によって高いセキュリティが確保されています。

4.1 デジタル署名

トランザクションには、送金元のウォレットの秘密鍵を用いて生成されたデジタル署名が付与されます。デジタル署名によって、トランザクションの改ざんや偽造を防ぐことができます。

4.2 ハッシュ関数

ブロックチェーンは、ハッシュ関数と呼ばれる特殊な関数を用いて、データの整合性を保証しています。ハッシュ関数は、入力データから固定長のハッシュ値を生成します。入力データが少しでも変更されると、ハッシュ値が大きく変化するため、データの改ざんを検知することができます。

4.3 分散型台帳

ブロックチェーンは、分散型台帳であるため、単一の障害点が存在しません。たとえ一部のノードが攻撃されたり、故障したりしても、他のノードが正常に動作していれば、ブロックチェーンは維持されます。

5. トランザクションの追跡と確認

暗号資産のトランザクションは、ブロックチェーンエクスプローラーと呼ばれるツールを用いて追跡・確認することができます。ブロックチェーンエクスプローラーは、ブロックチェーン上のトランザクションやブロックの情報を検索・表示する機能を提供します。トランザクションID (TxID) を入力することで、特定のトランザクションの詳細な情報を確認することができます。

まとめ

暗号資産のトランザクションは、従来の金融システムとは異なる仕組みで動作します。ブロックチェーンという分散型台帳技術を用いることで、高いセキュリティと透明性を実現しています。トランザクションの仕組みを理解することは、暗号資産を安全かつ効果的に利用するために不可欠です。今後、暗号資産の普及とともに、トランザクションの仕組みはさらに進化していくと考えられます。