IBM Blockchain Summit 20162016.11.16

中央銀行から見たブロックチェーン技術の可能性とリスク日本銀行 決済機構局
FinTechセンター長
岩下直行
本資料の内容や意見は発表者個人に属します。
日本銀行あるいは決済機構局の公式見解を示すものではありません。

目次
１．Bitcoin, Blockchain and DLT
２．Bitcoinの誕生前史
３．Bitcoinの誕生
４．BlockchainとDLT
５．主なユースケース
６．Blockchain 2.0とthe DAO事件
７．Blockchainと中央銀行
2

１．Bitcoin, Blockchain and DLT

3

Bitcoinから始まったイノベーション
概念の発生順にみれば、Bitcoin→Blockchain→DLT（Distributed Ledger Technology）
そこでまずは、Bitcoinの歴史を訪ねてみる。

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２．Bitcoinの誕生前史

5Satoshi Nakamoto論文(2008年)

6Bitcoinに先立って開発されていた主な技術
アカデミックな業績
1985年 ①David Chaum,“Blind Signature” (1983)1990年 ②Haber – Stornetta,“Hash-chain Time Stamping” (1991)

1995年③岡本・太田, 「理想的電子現金」(1993)

サービス提供者(サービス名)②Surety (Digital Notary, 1992)①Digicash (ecash, 1994)③NTT-日銀金融研究所 (open-loop型
電子現金実験システム, 1996)④松本・岩村・佐々木・松木,
2000年 「ヒステリシス署名」(2000)④日立 (原本性保証システム, 2002)
2005年

7

そもそも電子現金（Electronic Cash）とはユニークな番号等によって個別に特定可能なデジタル情報を一種の紙幣(＝電子紙幣)とみなし、これを送信することにより価値を移転する方式。
セキュリティの基本思想

発行機関

発行機関は、還流した電子紙電子紙幣の還流 幣をデータベースの情報と突41256...＋ﾃﾞｼﾞﾀﾙ署名合チェックすることによって、41256...＋ﾃﾞｼﾞﾀﾙ署名その正当性を確認し、二重使電子紙幣の送信用を防止する。
利用者は、相互に認証を行い41256...＋ﾃﾞｼﾞﾀﾙ署名
ながら電子紙幣を受け渡すこ
利用者
利用者とで価値を移転させる。
技術的特徴点電子紙幣の発行••••

データベース

照合

ソフトウエアだけで実現することも、ICカード等のデバイスを利用することも可能。
送信してもデータは消えないため、発行機関がデータベースを構築し、二重使用をチェックする必要があるほか、利用者間の送受信等が複雑になり、システム構築・管理のコストが高くなりがち。
仮に電子紙幣の偽造が発生したとしても、発行機関に還流した時点で正当性がﾁｪｯｸされるため、偽造の事実が見逃されることはなく、ｼｽﾃﾑ全体が崩壊するリスクは小さい。
利用者のプライバシーを保護する観点から、偽造や二重使用が発覚した場合のみ実名の8把握を可能とするような「制御された匿名性」の技術を利用することが可能。

① Digicash社のecash
ecashは、David Chaumが発明したblind signatureと呼ばれる暗号技術により、取引の匿名性を実現したclosed-loop型電子現金。
預金者
1.乱数xとrを生成
e2.ハッシュ値h(x)*r を計算
e
3.h(x)*r を銀行に送信

e銀 行発行依頼

4.預金者の口座から引落e
5.デジタル署名s[h(x)*r ]e=[h(x)*r ]dmod n=h(x)d*r mod nを計算
e6.s[h(x)*r ]を預金者に送信

7.s[h(x)*r ]*r-1mod n
発行=[h(x) d*r] *r-1mod n
還流= h(x) dmod n=s[h(x)]を計算
加盟店
8.xとs[h(x)]を提示することで9.xとs[h(x)]を検証し受領
電子現金を支払えば、銀行支払い10.xとs[h(x)]を銀行に示し換金の署名が検証できるが、xが銀行に還流しても匿名性を
注： (e,n)及び(d,n)は、各々銀行のRSA暗号維持できる。
によるデジタル署名の公開鍵と秘密鍵。
r-1は、 r･r-1mod n=1となる正整数。

9② Surety社のDigital Notary
Digital Notaryはハッシュ値を連鎖させることで電子的なタイムスタンプを実現するサービス。毎週ハッシュ値を新聞掲載することで信頼性を確保する仕組み。
（公表） Newspaper
SRHk

TSA

(Time Stamp Authority)

SRHi-1

SRHi= hash(SRHi-1, RHi)

SRHk

……

第 i round
RHi= hash(Y1, Y2)
Y1=hash(X1, X2)

Y2=hash(X3, X4)

X1=hash(H1, H2)

X2=hash(H3, H4)

X3=hash(H5, H6)

X4=hash(H7, H8)

H1

H3

H5

H7

利用者
ハッシュ値
H1 を TSAに送付

H2H4

H6

H810

③NTTと日銀金融研究所による電子現金実験システム

発行機関

A銀行

発行依頼書

B銀行電子マネー発行依
頼書

利用者

：利用者
利用者( 商店)
登録機関（利用環境）• コインを分割利用できる。ネットおよび商店店頭の双方で利用可能。
（セキュリティ対策の強化）• ICカードの耐偽造性による事前対策と、電子マネーへの属性情報の埋め込みによる事後対策の二重の対策を組み込み。
（現金のメリットの継承）• 利用者間での転々流通が可能（「open-loop型」）。
• プライバシー保護の観点から、「取引の匿名性」を実現。

11

④日立の原本性保証システム（経済産業省の汎用電子申請システムへの適用例）
原本性保証システムは、ヒステリシス署名を用いて電子文書の事後的な改竄を防止する仕組み。電子文書のデジタル署名を生成する際に、それ以前の署名等を署名生成記録として署名に埋め込み、すべての署名が相互に関連づけられることにより、署名生成者自身でも偽造が困難となる。

（出典） ニューメディア開発協会、『研究成果レポート』第7号、2002年7月

12Bitcoinの誕生前史を読み解くと• Bitcoinが考案される前から、 Bitcoinの特徴である① 乱数とデジタル署名を用いた電子現金、② 分割可能性、open-loop性、匿名性の付与、③ ハッシュ関数や署名のchainによる改竄防止、については、様々な技術が考案され、実装されていたことが分かる。
• しかし、システムリソースの不足やコスト、利便性の問題から、当時はそれらの技術が広く普及することはなかった。
• ecashは既存の通貨建てで発行された「電子マネー」的なものであったが、Chaumian digital cashと呼ばれる模倣プロジェクトの中には、独自の通貨単位を導入した、「仮想通貨」的なものもあった。それらは全て、特に注目されることもなく消滅している。
13

３．Bitcoinの誕生14

2009年1月9日のメール15

1,0002012/11/1
2012/12/1
2013/1/1
2013/2/1
2013/3/1
2013/4/1
2013/5/1
2013/6/1
2013/7/1
2013/8/1
2013/9/1
2013/10/1
2013/11/1
2013/12/1
2014/1/1
2014/2/1
2014/3/1
2014/4/1
2014/5/1
2014/6/1
2014/7/1
2014/8/1
2014/9/1
2014/10/1
2014/11/1
2014/12/1
2015/1/1
2015/2/1
2015/3/1
2015/4/1
2015/5/1
2015/6/1
2015/7/1
2015/8/1
2015/9/1
2015/10/1
2015/11/1
2015/12/1
2016/1/1
2016/2/1
2016/3/1
2016/4/1
2016/5/1
2016/6/1
2016/7/1
2016/8/1
2016/9/1
2016/10/1
2016/11/1

Bitcoinの価格と利用者数の推移
ビットコインの交換価値と利用者数

1,200
1,200

利用者数（万人）

キプロス危機中国人民銀行が金融機関によるビットコインの取り扱いを禁止

交換価値（USD）
Bitfinex65億円盗難

800
半減期（25→12.5BTC）

1,000

800

600
600

400
400

Mt.Goxの破綻

200
2000016Bitcoinの発掘の仕組み

ビットコインは発行主体を持たず、インターネット上のP2Pネットワークで情報が共有される。誰でも利用者となることができ、ソースコードや取引履歴の検証を可能とすることで、信頼を確保。
計算能力を提供してシステム全体の維持管理に貢献すること（=発掘）に対し、一定の報酬が与えられる。この報酬を求めて、専門業者が膨大な計算能力を投入して「発掘」を進めている。
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Bitcoinの半減期前後の相場変動
JPY/BTC相場

Bitfinex事件

半減期

18何故Bitcoinが「成功」したのか① peer-to-peerによる分散コンピューティングの採用― CPU、ストレージ、通信のコスト低下によって、一般ユーザーが保有するインターネット上のリソースだけで稼働可能になった。

② Proof of Work(PoW)を基準とした報酬付与によるインセンティブ付けで、ビザンチン障害耐性を獲得― ①の結果生じる分散システム内の不整合を制御する手法を導入。
これも安価なCPUリソースが普及したために可能となったもの。

③ 独自通貨単位(BTC)の採用による投資機会の提供― 決済手段として用いるのであれば法定通貨建ての方が便利だが、交換価値を維持する費用が掛かる。システムを支えるマイニングの報酬の分だけ、仮想通貨を追加発行して賄うことで、外部からの費用投入なしにシステムを維持することが可能になった。

⇒ システム維持費用の「自給自足」が可能な仕組みを構築できたことが、現在の「成功」の一因と考えられる。
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その「成功」は今後も続くだろうか「デジタル通貨は特定の個人や機関の負債ではなく、当局による裏付けもない。さらに、本源的価値はゼロであり、結果的に、その価値は他の財・サービスないしソブリン通貨に後日交換されるという信頼にのみ由来する。したがって、デジタル通貨の保有者のほうがソブリン通貨の所有者よりも、価格変動・流動性リスクに起因するコストや損失に直面する可能性が高い。」（BIS/CPMI デジタル通貨報告書<2015>より）
20

４．BlockchainとDLT

21

BlockchainとDLTの定義を巡ってBitcoinが注目を集め、類似の技法で新たな仮想通貨が開発されるようになると、技術面に着目したそれらの総称として「Blockchain」という言葉が使われるようになった。また、その技術を仮想通貨以外にも適用することが提案されるようになると、Bitcoinそのものと深くリンクしたBlockchainという用語から、より汎用的な印象のあるDLT(Distributed Ledger Technology)という用語が使われるようになった。

BlockchainとDLTについて、広く合意された定義があるわけではないが、日本ブロックチェーン協会（JBA）は、以下のような狭義・広義のBlockchainの定義を提唱している。

• ビザンチン障害を含む不特定多数のノードを用い、時間の経過とともにその時点の合意が覆る確率が0へ収束するプロトコル、またはその実装を「ブロックチェーン」と呼ぶ。
• 電子署名とハッシュポインタを使用し改竄検出が容易なデータ構造を持ち、且つ、当該データをネットワーク上に分散する多数のノードに保持させることで、高可用性及びデータ同一性等を実現する技術を「広義のブロックチェーン」と呼ぶ。
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BlockchainとDLTを巡る様々な理解
英国政府レポート”DistributedLedger Technology: beyond
block chain” <2016>

日本ブロックチェーン協会（JBA）<2016>

BIS/CPMI デジタル通貨報
告書<2015>

Bitcoin

Bitcoin

Bitcoin

狭義Blockchain

デジタル通貨Blockchain

広義Blockchain
DLT

DLT
適用業務範囲がデジタル通貨からより一般的なものに拡大するところに注目して、DLTを広く捉えている。

ビザンチン耐性を持つもの
が狭義Blockchain。ビザン
チン耐性を持たないが似たような構成をしていれば
広義Blockchain。

DLTは「分散型の決済メカニズム履行を可能とする中心的イノベーションを描写する一般的な用語」として使われている。
23

英国政府「DLT: beyond block chain」の分類法
スタート
元帳のコピーは何部？

１部

伝統的な元帳システム（例）銀行預金システム

所有者グ
ループだけ

参加者許可式・プライ
ベート型・共有元帳

信頼できる
元帳管理者

参加者許可式・パブリッ
ク型・共有元帳

ユーザー
なら誰でも自由参加式・パブリック型・共有元帳

多数
誰が元帳を利用できる？
誰でも元帳の完全性を維持するのは誰？

出典：“Distributed Ledger Technology: beyond block chain”,
A report by the UK Government Chief Scientific Adviser, 201624

プライベートなブロックチェーンとパブリックなブロックチェーン
プライベート型

コンソーシアム型

パブリック型

管理者

単独の機関

複数のパートナー

存在せず

ノード参加者

管理者による許可制

管理者による許可制

制限なし

合意形成

厳格ではないことが可能

厳格ではないことが可能

厳格であることが必要（PoW、PoS等）

取引速度

高速

高速

低速

現在、金融業界が実証実験のターゲットとしているブロックチェーンとはいえ、現在の金融業界の「Bitcoinは危ないものだが、private/consortium型のブロックチェーンなら大丈夫」という考え方は二重の意味で問題がある。

Bitcoin、Ethereum等の仮想通貨の基盤に利用されている①public型の可能性を放棄②consortium型のブロックチェーン
における合意形成問題
25

５．主なユースケース

26Blockchainの様々なユースケース
技術の使い方＼分野

金融

1. Bitcoinなどを仮 国際送金
想通貨としてそのまま使う

産業

行政

CivicTech

貿易金融 社会保障支払の改善、国際援助の透明化

2. Bitcoinなどの元帳機能のみを利用する

証券ポストトレード サプライチェーン

学位認定、臨床試験の研究記録

3. オリジナルの分散元帳を構築する

銀行勘定系システ サプライムの構築、証券ポ チェーン
ストトレード、小切手の電子化、
KYC/AML

知財管理、土地登記、ヘルスケア、 法人登記
消費税徴税
事務の改善

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住信SBIネット銀行の実証実験概要
 実験結果概要

銀行勘定系を想定した実証実験。
検証項目

内容

大量口座検証

当社口座数を想定した250万口座を作成

高負荷時検証夜間バッチを想定した9万件の処理

環境負荷検証意図的なノードダウンによる負荷検証

改竄防止検証ハッキングプログラムを用いた検証 DR/BCP分野において効果。
 一方、周辺アプリケーション領域に課題。
（出典）2016.6.10 日本銀行金融高度化センターワークショップ提出資料

28

日本取引所の分散型台帳WPからBlockchainではなく分散型台帳技術(DLT)と表記している29

パブリック型ではなくコンソーシアム型を選択

出典：日本取引所、JPXワーキング・ペーパー『金融市場インフラに対する分散型台帳
30
技術の適用可能性について』、2016年8月

証券決済DVP実現の対応案

安定したファイナリティと十分な発行量を保証する法定デジタル通貨を中央銀行が発行し、DLT上で取り扱う事を可能とすれば、これらの問題を抜本的に解決する可能性がある。
出典：日本取引所、JPXワーキング・ペーパー『金融市場インフラに対する分散型台帳
31
技術の適用可能性について』、2016年8月

６．Blockchain 2.0とthe DAO事件

32

Bitcoin以外の仮想通貨も注目される

33

Blockchain 2.0
近年、「ブロックチェーン2.0」と呼ばれる新たなサービスが勃興している。
– bitcoinのような仮想通貨としてのブロックチェーンを1.0とした時に、「契約」の機能を果たすものを2.0と位置付ける呼称。
スマートコントラクト
スマートプロパティ

契約書をブロックチェーンに載せ、契約を執行させる機能を持たせたもの。
資産・契約書をブロックチェーンに載せたもので、契約を執行させる機能はない。

分散型自動化組織。スマートコントラクトをさらにまとめて、自動Autonomous Organization) 執行するようにしたもの。
DAC (Decentralized
DAOの会社版。出資をして株主のために配当を支払うこと等を自Autonomous Corporation) 動的にブロックチェーン上で行う。
DAO (Decentralized

その一類型として、”DAO”がある（一般名詞としてのDAO）。
34

The DAOとは• The DAO（固有名詞）は、ドイツのIoTベンチャー企業であるSlock.it社が、DAO（一般名詞）のコンセプトを実証するために2016年4月30日にEthereum上に組成した事業ファンド。組織を運営する役員を置かず、 Ethereum上で出資したメンバーが投票によってガバナンスする仕組み。
• Slock.it社は、IoTを活用したシェアリング・エコノミーの展開を目指しており、スマートロック（IoT接続された電子的な錠）が装備された車、家などを、 Ethereum決済によって利用可能とする事業を展開。その一部は、AirB&Bでも活用されている。
• The DAO は2016年5月に出資を募り、5月28日までに11000人の投資家から約156億円を調達した。
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The DAOの基本構造
投票

TheDAO Smart Contract Code

JAVAに翻訳

TheDAOの基本契約

Ethereum Virtual Machine

Ethereum
出資

The DAOのファンド
156億円

投資

投資物件

投資家
36

The DAO事件：攻撃の手口
TheDAO Smart Contract Code

JAVAに翻訳

TheDAOの基本契約

Ethereum Virtual Machine

Ethereum
The DAOのファンド
156億円
Attackerの出資分

child DAO
split
reward

1回限りのはずのrewardがCodeのバグにより何回も繰返し送られてしまう
Attackerの口座
child DAOThe DAOのファンド

7/17
EthereumのHard forkにより阻止

Attackerの出資分+ reward総計 約50億円

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The DAO事件の教訓• ブロックチェーンによる「株式会社の再発明」の試みは、ひとまず頓挫。
• 実験の最初から、156億円もの資金を集めたのはリスクがあった。

• 既成の法制度に頼らない、de-centralized な合意形成の仕組みが必要／有用であるとしても、その制度設計・システム設計には、更なる検討が必要。
• 問題発生と対応の過程で、スマートコントラクトやブロックチェーンによる価値の保有そのものの問題が明らかに。
• とはいえ、IoTと連動したFinTechは有望と考えられており、更なるチャレンジが予想されている。
38

７．Blockchainと中央銀行

39

各国中央銀行がデジタル通貨に関心

40

銀行券、銀行預金、デジタル通貨基盤となる技術

AML

プライバ
シー保護

受渡における第三者の関与

銀行券偽造防止技術

対応困難 対応不要

不要

銀行預金

個人認証＋勘定系対応可能 対応困難

必要

デジタル通貨 ブロックチェーン技術 対応可能 対応可能不要

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Message from Governor Kuroda on the occasion of theestablishment of the FinTech Center
April 1, 2016
FinTech is gaining considerable attention in recent years as it applies
new technologies -- including those of information andcommunications -- to innovative financial services.
Considering that finance is closely associated withinformation, developments in information technology and its
application can broaden the frontiers of financial services. In
addition, such developments have the potential to improve theefficiency of financial services, and further bring a wide range ofbenefits to the economy as a whole through promoting new
economic activities.
In order to bring new products and services to life, the interaction ofknowledge and creativity is extremely important. To foster FinTech
and maximize its contribution to the economy as a whole,constructive and interactive communication among a wide range ofplayers, including those affiliated with traditional finance industry andacademic community, is required. Bearing this in mind, the Bank
today established the FinTech Center within its Payment andSettlement Systems Department.
The Bank aims to reinforce its efforts in which the developments ofFinTech will contribute to enhancing financial services and achieving
sustainable growth of Japan's economy. The Bank will also endeavor
to play an active role as a catalyst for promoting interaction among
financial practices and innovative technologies, research and study,
and the needs of the economic society. The Center will serve as a
hub for such interaction. I hope that a wide range of parties involved
in financial innovations and FinTech will give support to and take fulladvantage of the Center's activities.

Haruhiko Kuroda
Governor of the Bank of Japan42日本銀行のFinTech検討体制
決済機構局
金融機構局
金融高度化センター

FinTechセンター
ブロックチェーン技術、オープンAPI、決済高度化

金融研究所

情報技術研究センター
暗号技術、電子マネー、生体認証、国際標準化

金融機関ITの見直し、商流情報データの活用

その他の関係局

FinTechネットワーク

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