本連載では、ブロックチェーンの基本的な仕組みを解説しながら、オンチェーンデータを分析するための基本的な手法について、全8回で紹介します。
第3回となる今回は、暗号資産（仮想通貨）のなかでビットコインに続き第2位の時価総額（※1）を維持しているイーサリアム（※2）について解説し、ブロックチェーンの仕組みについての理解を深めます。
※1 CoinMarketCap （2023年6月現在）
※2 Ethereum
イーサリアムとは
イーサリアムは、ブロックチェーン技術を用いて実装された、分散アプリケーションのためのプラットフォームです。
ビットコインの発明とともに登場したブロックチェーン技術は、第2回の連載記事でも解説したとおり、「不特定多数の参加者で構成されるネットワークで、悪意のある参加者が存在したとしても、全体として正しく動き続ける分散アプリケーション」を実現することができます。ビットコインはそれをデジタル通貨として利用しましたが、ブロックチェーン技術は通貨以外にもさまざまな応用が考えられます。
例えば、簡単なマイクロブログサービスを分散アプリケーションとして実装すれば、特定のプラットフォームに依存することなく、いつでも自分のつぶやきを投稿することができ、誰かに検閲されることもなければ、サービス終了とともにデータが消えてしまうということもありません。そのようなさまざまな分散アプリケーションを簡単に実現するためのプラットフォームがイーサリアムです。
イーサリアムの誕生
ブロックチェーン黎明期の分散アプリケーション開発の多くは、ビットコインのコードベースをフォークしてきて、一部を修正するような形でおこなわれていました。第1回の連載記事でも紹介した、「ライトコイン」（※3）や「ネームコイン」（※4）などがその典型例です。ビットコインのコードはオープンソースとして一般に公開されており、誰でもダウンロードして実行できるだけでなく、一部を改変して独自のアプリケーションとして実行することも可能です。
しかし、ビットコインをフォークした形のアプリケーション実装では、そのアプリケーションを動かし続けてくれるためのネットワーク参加者を集めることにハードルがありました。一般的なWebサービスなどのアプリケーションであれば、開発者自身がサーバーを準備してアプリケーションを公開するだけで、世界中の人々がそのアプリケーションにアクセスできます。一方、ブロックチェーンアプリケーションの場合、そのサービスを使いたい利用者が自身のマシンにアプリケーションをダウンロードしてきて、そのマシン上でプログラムを実行し続けなければなりません。もちろん、ビットコインのようにある程度の参加者が集まれば、既存のネットワーク参加者のノードに対して通信するだけでサービスを利用できる形になるのですが、安定したサービスを提供できるレベルまでネットワーク参加者を集めるには、よほど共感されるアイデアやメリットがない限り困難でした。
そこで、すでに稼働している既存のブロックチェーンの上に、汎用的なアプリケーション層を構築するサービスも登場してきました。例えば、ビットコインの場合、トランザクションのなかにビットコインの送金だけでなく、メッセージのような小さなデータを書き込むことができる仕様がありました。ビットコインのトランザクションにテキストを書き込むことで、上記の分散型マイクロブログのようなサービスは構築できます。また、より大規模なデータを扱いたい場合でも、そのデータをハッシュ関数で小さなデータに圧縮することで、「過去にそのデータが存在しており、それ以降改ざんもされていない」といった存在証明が可能です。Blockcerts（※5）というサービスでは、大学の卒業証明書や民間の資格証明書などのハッシュ値をビットコインブロックチェーンに刻み、存在証明をおこなうことで、誰もが簡単にブロックチェーン技術を用いた証明書を発行することができます。
しかし、既存のブロックチェーンを他の用途で使うという仕組みは、もともと想定されていないハック的な使い方のため、使い勝手や効率もよくありません。そこで、汎用的な分散アプリケーションを動かすために設計された新しいブロックチェーンシステムとして、イーサリアムが登場しました。
イーサリアムは、当時19歳の学生であったヴィタリック・ブテリンによって考案されました。そのアイデアがホワイトペーパー（※6）として公開されています。2014年ごろから開発が進められているEthereumは、2023年現在までに大きなアップデートを何度も繰り返しているため、ホワイトペーパーだけを読んでも現在のEthereumの全貌を理解することは難しいのですが、当時の背景やコアコンセプトを知ることで現在の仕組みもより深く理解することができると思いますので、興味あるかたはぜひホワイトペーパーも読んでみてください。
※3 Litecoin
※4 Namecoin
※5 Blockcerts
スマートコントラクト
イーサリアムの特徴は、さまざまな分散アプリケーションのロジックを専用のプログラミング言語で記述し、ブロックチェーン上で実行できる点です。ブロックチェーン上で実行する、というのは、トランザクションを発行してブロックチェーン上の状態を変更できる、という意味です。ビットコインの場合も、抽象的にはアカウントごとにビットコイン残高という状態があり、トランザクションの実行後にその状態（残高）が変化する、という形で状態遷移をおこなっています。また、ビットコインのトランザクションも、スクリプトと呼ばれるプログラミング言語でルールが記述されている、という点も似ています。
しかし、ビットコインのスクリプト言語は、通貨の送金という用途に特化しており、無限ループなどを含む任意のロジックを記述することはできませんでした。イーサリアムの場合、無限ループを含む任意のロジックを専用のプログラミング言語で記述し、ブロックチェーンに配置しておくことができます。イーサリアムの利用者は、あらかじめ配置されたプログラムの関数を呼び出すトランザクションを発行することで、通貨の送金だけではないさまざまな用途の分散アプリケーションを利用することができます。
この、イーサリアムにおける汎用的なプログラムを、「スマートコントラクト」と呼びます。スマートコントラクトというアイデアは、デジタル通貨の研究者であるニック・サボが1997年に提唱（※7）しています。ニックのアイデアは、現実世界における自動販売機のような自動執行される契約をデジタル上でも実装するといったものです。例えば、自動車を運転する権利などを契約に基づいて自動的に移転できるようになれば、自動車を担保にしたローンや、レンタカーの運転権利などを自動で権利者に移転したりすることができます。
2023年現在では、そのようなオンラインで物理的なものの使用権を移転できるサービスも普及しつつありますが、多くは特定企業によるサービス提供だと思われます。イーサリアムの場合、このスマートコントラクトを、不特定多数の誰もが参加できるブロックチェーンネットワーク上で実行し、特定のサービス主体に依存しない、次世代スマートコントラクトとして提唱しています。現在、一般的にスマートコントラクトと呼ぶと、イーサリアムを代表とするブロックチェーン上の分散プログラムのことを指すことが多くなっています。
※7 The Idea of Smart Contracts
ビットコインとのデータ構造の違い
同じブロックチェーン技術の応用であっても、ビットコインとイーサリアムにはさまざまな違いがあります。データ構造における両者の最も大きな違いは、UTXOモデルとアカウントモデルです。
第2回の連載記事でも解説したとおり、ビットコインのトランザクションには「Inputs」と「Outputs」という概念があり、Outputsのうちまだどこにも送られていないものが、自由に使える残高、という考え方です。この未使用トランザクションアウトプット(Unspent Transaction Output)をUTXOと呼びます。
一方、イーサリアムの場合は、通貨の送金だけでなく、文字列や複雑なデータ構造を含む汎用的な状態を管理するため、アカウントに対して通貨の残高データが紐づくアカウントモデルとなっています。
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