ブロックチェーン[1][2][3]（英語: blockchain、もともとはブロック・チェーン[4][5]）は、電子的な台帳であり、暗号技術を使ってリンクされたブロックと呼ばれるレコードの増大するリストの事を指している。各ブロックには、前のブロックの暗号化ハッシュ 、タイムスタンプ、トランザクションデータ（一般的にはマークルツリーで表される）が含まれている。

設計上、ブロックチェーンはデータの改変に強い。ブロックチェーンは、「2つの当事者間の取引を効率的かつ検証可能で恒久的な方法で記録することができるオープンな分散型台帳」である[6]。分散型台帳として使用する場合、ブロックチェーンは通常、ピアツーピアのネットワークによって管理され、ノード間通信と新しいブロックの検証のためのプロトコルに準拠している。一度記録されたブロックのデータは、後続のすべてのブロックを変更しない限り、遡及的に変更することはできない。ブロックチェーンの記録は変更不可能ではないが、ブロックチェーンは設計上安全であると考えられ、高いビザンチンフォールトトレランスを持つ分散型コンピューティングシステムの例とされている。したがって、分散型コンセンサスがブロックチェーンで主張されてきた[7]。

ブロックチェーンは、2008年にサトシ・ナカモトという名前を使った人物（またはグループ）が、暗号通貨ビットコインの公開取引台帳としての役割を果たすために発明したものである[1]。サトシ・ナカモトの正体は現在まで不明のままである。ブロックチェーンの発明により、ビットコインは信頼できる当局や中央サーバーを必要とせず、二重取引問題を解決する最初のデジタル通貨となった。ブロックチェーンは決済手段の一種と考えられている[8]。ビットコインの仕組みは他のアプリケーションにも影響を与え[1][3]、一般に公開されているブロックチェーンは暗号通貨以外の分野でも広く利用されつつある。プライベートなブロックチェーンは、ビジネスでの利用が提案されている。コンピュータワールド（英語版）などの情報源は、ブロックチェーンのように適切なセキュリティモデルを持たないマーケティングを「スネーク・オイル（英語版）」（詐欺・インチキ・誇大広告）と呼んでいる[9][注 1]。
技術的概要下から上にブロックチェーンが形成される

ブロックチェーンは、「ブロック」と呼ばれるデータの単位を生成し、鎖（チェーン）のように連結していくことによりデータを保管するデータベースである[10]。つまり、ここでいうブロックはノードである。主鎖（黒）の同一性は、起源ブロック（緑色）がもつハッシュ値を究極的な拠り所とする。すなわち、各々のブロックは、その一つ前のブロックのハッシュ値を持っており、そのハッシュ値を遡ってたどることで、ブロックが、どのようにつながっているかをたどることができる。主鎖は、起源ブロックから現在のブロックまでの最長の一連のブロックとすると定義されている。そのため、たとえフォークと呼ばれる、あるブロックを一つ前のブロックとして指し示すブロックが複数作成され、ブロックチェーンが分岐する現象が起きたとしても、そのうち長いほうが主鎖として合意され、その他のものは孤児ブロック（紫色）として主鎖の外側に存在する。また、まれにフォークを故意に起こし、主鎖でない方のブロックチェーンを別の仮想通貨のブロックチェーンとして扱うハードフォークが行われることもある。

あるブロックチェーンに参加する者のうち、プルーフ・オブ・ワーク（PoW）と呼ばれる、計算に時間のかかる値を最初に計算した者が、次のブロックを生成することができる[11]（プルーフ・オブ・ステーク（PoS） など別の手法もある[11]）。あるブロックの内容はそのブロックのハッシュ値が直後のブロックに記載されることで証明されている。そのため、いったんチェーンに追加されたブロックを改竄するには、それ以降のブロックを全て破棄し、これまでに時間をかけて行われてきた各ブロックのPoWの演算を全てやり直さなくてはならないため、現実的には改竄はできないとされている[12]。要約値とも呼ばれるハッシュ値は、データの同一性・関連性を認める際に目安となるが、その信頼性は、異なるデータから同一のハッシュ値が生成される衝突の頻度による。ブロックチェーンに応用した場合は、改竄でないデータを改竄として検出しないかどうか、応用自体の正否に立ち入った検証を必要とする。

ビットコインにおいて「お金の帳簿」であったブロックチェーンは、イーサリアムにおいて拡張され、任意のプログラムを帳簿として載せる機能（スマート・コントラクト）が実装された[13]。これにより、銀行業務、役所業務をはじめ、IoTなどの分野にブロックチェーン技術を適用することが技術的に可能となった[14]。

その後、分散型金融（DeFi）分野の急成長によりイーサリアムにおける取引量が増加した結果、同ブロックチェーンではトランザクションが円滑に処理されずに遅延したり、取引手数料（GAS代）が高騰したりといった問題（いわゆるスケーラビリティ問題）が顕在化した[15]。イーサリアム・プロジェクトではコンセンサスアルゴリズムをPoWからPoSに変更すると同時に、全部で5つのマイルストーンによってスケーラビリティ問題の解決を図ろうとしているが、それらがすべて達成されるのは計画通りに進んだとしても2028年頃になると見られる[16]。

一方、イーサリアムで顕在化した課題をクリアしつつ、デファクト標準的な立ち位置にあるイーサリアムの市場シェアを切り崩そうとするブロックチェーンとして、AvalancheやFantom、Harmony、Solanaといったプロジェクトも出現している。また、イーサリアムの共同創設者でイーサリアム・プロジェクトでは最高技術責任者を務めていたギャビン・ウッドが立ち上げたPolkadotなどのプロジェクトも注目を集めている[17]。
世界的応用

ブロックチェーンの代表的なものとしては、ビットコイン や イーサリアム などが挙げられる。ビットコインは通貨の帳簿であるのに対し、イーサリアムはプログラムの帳簿とでもいうべきものである。イーサリアムにおいて、任意のコンピュータプログラムを帳簿に載せることができるため、スマート・コントラクト（自動契約）や分散型金融（DeFi）・分散型取引所（DEX）が可能になるなど世界中の注目を集めている。

ブロックチェーンにおいて画期的であるのは、市場参加のメカニズムの障壁を取り除いたことである。インターネットにつながったコンピュータであれば、誰でも採掘（マイニング）などのトークン発行プロセスあるいは、どのトークン生成が正しいのか、トランザクションが正しい順序で取り込まれているのかなどといった銀行が特権的におこなっている検証作業への参加が可能となったことである。また、プロトコル自体は既存の銀行システムよりセキュリティが高い。既存システムとの価値交換の場として設けられた中央集権的な取引所において、プロトコルとは全く関係ないところの話での盗難事件などが多発しているが、これは参加者（特定の取引所）のモラルが低かったためである[14]。

Zcash、Moneroなどの暗号通貨はブロックチェーン技術において重要なもので、匿名暗号通貨とよばれる範疇に入る。ゼロ知識証明という数学的に正しく担保された理論を背景に匿名で取引（トランザクション）することができる。ビットコインなどの多くのブロックチェーンにおいては、取引はどのアドレスからどのアドレスに対して、いくらを送ったのかといった情報が公開されており、アドレスが誰のものか判明しさえすれば、取引記録は公然のものとなる。イーサリアムなどにおける、契約情報やプログラムを載せたトランザクションについても同様のことが言える。こうした、あまりにも透明すぎる取引の実態に対して、プライバシーを確保するものが、匿名暗号通貨と呼ばれる[18]。

非代替性トークン（NFT）とは、ブロックチェーンを活用して一意で代替不可能なデータ単位を作る技術である。暗号通貨とは異なり代替性を持たない唯一のデータである。