この記事はこんな方におすすめ!

  • P2Pの意味や、クライアントサーバー方式との違いを知りたい方
  • ビットコインがP2Pを使う理由と、支える参加者を知りたい方
  • ビットコインの取引がネットワークに広がる流れを知りたい方
  • P2Pの強みと、気をつけたい点を押さえたい方

ビットコインの解説を読んでいると「P2P」という言葉をよく見かけますが、クライアントサーバー方式と何が違うのか、なぜ暗号資産で使われるのかは分かりにくいかもしれません。

P2Pの意味とクライアントサーバー方式との違い、ビットコインがP2Pを使う理由とネットワークを支える参加者、取引がネットワークに広がる流れ、P2Pの強みと気をつけたい点について解説します。

執筆:CoinTradeコラム編集部

目次

    P2Pとはどのような仕組みか

    P2Pの意味とクライアントサーバー方式との違いに加えて、暗号資産以外での使われ方を説明します。

    P2Pはクライアントサーバー方式と何が違うのか

    P2P(ピアツーピア)は、参加者が互いにサービスを提供し合い、要求し合う仕組みです。

    これに対してクライアントサーバー方式では、サービスを提供するサーバーと、要求するクライアントに役割が分かれ、処理や保存の大半を中央のサーバーが担います。

    インターネットの長期的な技術の方向性を示す団体IAB(Internet Architecture Board)が2009年に公開した文書によると、P2Pでは参加者が増えると、全体の処理能力や情報の保存能力も増加します(※1)。

    これは、参加者がそれぞれ処理や保存を行っているからであり、利用者が増えても、中央のサーバーを増強する必要はありません。

    ただし、両者の境界は明確ではなく、中央のサーバーなどを併用するP2P(ハイブリッド型)も存在します。

    項目 クライアントサーバー方式 P2P
    参加者の役割 サービスを提供するサーバーと、求めるクライアントに分かれる 参加者が互いにサービスを提供し、要求し合う
    処理や保存を担う場所 大半を中央のサーバーが担う 参加者がそれぞれ処理や保存を行う
    利用者が増えたときの対応 中央のサーバーを増強して負荷に対応することがある 参加者が増えると全体の力も増え、中央のサーバーを増強する必要はない

    ※中央のサーバーなどを併用するP2P(ハイブリッド型)もあります。

    P2Pは暗号資産以外でも使われるのか

    P2Pは暗号資産に限らず、大きなファイルの配信など、他の用途でも使われています。

    例えばWindowsの「配信の最適化」は、更新プログラムなどのダウンロードを、ネットワーク上の他のデバイスとも分け合える機能です。

    Microsoftは、ダウンロードの作業を分け合うことで、通信量を減らせると説明しています(※2)。

    ビットコインでP2Pが果たす役割

    ビットコインがP2Pを使う理由と、ネットワークを支える参加者、取引が広がる流れを説明します。

    なぜビットコインはP2Pを使うのか

    ビットコインがP2Pのネットワークを使うのは、取引の確認を特定の会社に任せず、参加者同士で担えるようにするためです。

    ビットコインの論文は、取引を確認する中央の管理者を置く方式では、その管理者を運営する会社に仕組み全体が左右され、すべての取引がその会社に依存することになると指摘しています(※3)。

    そこで論文は、純粋なP2Pの電子マネーであれば、金融機関を通さずに当事者同士で直接支払えるとしています。

    ただ、取引の確認に第三者が必要なままでは、この利点が失われてしまうため、確認の役割をP2Pのネットワークに担わせる方法を提案しました。

    ビットコインの論文が出た背景や、論文が解こうとした問題については、BTC(ビットコイン)とは?中央管理者を持たない仕組みをわかりやすく解説で解説しています。

    ビットコインのネットワークは誰が支えているのか

    ビットコインのネットワークを支えているのは、ソフトウェアを動かして互いにつながるコンピューター(ノード)と、それを運営する個人や組織です。

    ノードのうち、取引とブロック(取引記録のまとまり)をすべて検証するものはフルノードと呼ばれ、ほぼすべてのフルノードは、他のノードへの中継も担っています。

    Bitcoin.orgによると、多くの個人や組織が、余っている計算機や通信の力を使って、ボランティアでフルノードを運営しています(※4)。

    一方、ブロックを作る計算をする参加者はマイナーと呼ばれますが、フルノードを動かす人のすべてが計算をするわけではありません。

    取引はどのように広がるのか

    Bitcoin.orgの開発者ガイドによると、取引を受け取ったフルノードは、その取引を検証し、有効であれば他のノードへ転送します(※5)。

    転送を受けたフルノードも同じ手順を踏むため、取引は多くのノードに広がっていきます。

    ビットコインの論文が示すネットワークの動作では、取引は多くのノードに届けば、やがてブロックに入るため、すべてのノードに届く必要はありません(※3)。

    ブロックを作る計算(マイニング)の仕組みは、暗号資産のマイニングとは?仕組みと個人でできる方法を解説で解説しています。

    P2Pの強みと気をつけたい点

    参加者が止まったときのデータの扱いと、P2Pで気をつけたい点を説明します。

    参加者が止まってもデータは失われないのか

    P2Pは、データの複製などにより、参加者が突然止まってもデータを失わないように作られています。

    データを複製して持たせることで、止まった参加者が保存していたデータも、システム内から探し出せる仕組みです。

    ビットコインの論文にも、ノードはいつでもネットワークを離れて再び加わることができると記載されています(※3)。

    不在の間に起きたことは、再び加わったときに、最も長いチェーン(ブロックの連なり)を受け入れることで知ることができます。

    P2Pで気をつけたい点は何か

    P2Pで気をつけたいのは、悪意のある参加者が多いと安全を保てなくなるおそれがある点と、参加者のIPアドレス(ネットワーク上で機器を見分けるための番号)を攻撃者に集められうる点です。

    IABの文書は、P2Pの安全性は悪意のある参加者の割合に大きく左右され、その数が多いと十分な安全の確保が不可能になりかねないと説明しています(※1)。

    さらに、参加者は通常は複数の相手とつながっているため、攻撃者はネットワークを調べて回るスキャンをしなくても、使われているIPアドレスを集められるとも指摘しています。

    注意

    P2Pで動いていると分かっても、それだけで安全や匿名性が守られているとは判断できません。

    よくある質問

    QP2Pにはどのような種類がありますか?

    IABの文書は、一部の研究者の分類として、サービスの提供に中央の存在を必要とするものをハイブリッド型、どの参加者が1つ抜けてもサービスを続けられるものをピュア型としています(※1)。 例えば、データの索引(どこに何があるかの一覧)を中央のサーバーが持つシステムは、この分類ではハイブリッド型です。

    QP2Pを使うことは違法なのですか?

    IABの文書によると、P2Pのファイル共有システムは本質的に違法ではなく、一部の利用者が違法に使うからといってP2Pを違法とするのは誤解を招く、という見方です(※1)。 ただし総務省は、著作権者の許可なくアップロードされた動画コンテンツなどをダウンロード・アップロードする行為は、著作権法違反となり、損害賠償請求等を受ける可能性があると注意しています(※6)。 総務省は、多くのファイル共有ソフトがダウンロードと同時に自動でアップロードする点にも注意を促しています。

    Qビットコイン以外の暗号資産でもP2Pは使われていますか?

    ビットコイン以外では、例えばイーサリアムもP2Pのネットワークで動いています。 ethereum.orgは、イーサリアムを、標準化されたプロトコルで互いに通信するノードからなるP2Pのネットワークと説明しています(※7)。

    QP2Pとブロックチェーンは同じ意味ですか?

    P2Pとブロックチェーンは、同じ意味ではありません。 Bitcoin.orgの開発者ガイドによると、ビットコインの合意ルールはネットワーク通信を対象としておらず、別のネットワークや通信のルールを使ってもよいと説明しています(※5)。 ブロックチェーンを成り立たせる要素の1つがP2Pでの分散管理であると解釈できるでしょう。

    QP2Pを使えば匿名になりますか?

    P2Pを使えば匿名になるとは限りません。 総務省は、P2Pのファイル共有ソフトについて、P2P通信の記録から接続に使われたIPアドレスを特定できるシステムが普及しており、「匿名で利用しているから特定されない」との認識は誤りだと注意しています(※6)。 ビットコインの論文は、公開鍵(取引の記録に表れる、利用者を示す文字列)を匿名に保つことでプライバシーを守るとしつつ、鍵の所有者が明らかになると同じ所有者の他の取引も結び付けられうると述べています(※3)。

    まとめ

    • P2Pは、参加者が互いにサービスを提供し、要求し合う仕組みで、処理や保存の大半を中央のサーバーが担うクライアントサーバー方式とは、役割の分け方が違う
    • Windowsの更新プログラムのダウンロードを他のデバイスと分け合える機能があるなど、P2Pは暗号資産以外でも使われている
    • ビットコインがP2Pのネットワークを使うのは、取引の確認を特定の会社に任せず、参加者同士で担えるようにするためである
    • ビットコインのネットワークは、取引とブロックをすべて検証するフルノードを、多くの個人や組織が運営することで支えられている
    • 取引は、受け取ったフルノードが検証し、有効なら他のノードへ転送することで、多くのノードに広がる
    • P2Pは、データの複製などで参加者が突然止まってもデータを失わないように作られているが、安全性は悪意のある参加者の割合に大きく左右される

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    ※暗号資産は価格変動により損失が生じるおそれがあります。取引を行う前に、契約締結前交付書面を必ずご確認ください。

    ※1 IAB「RFC 5694: Peer-to-Peer (P2P) Architecture: Definition, Taxonomies, Examples, and Applicability」 ※2 Microsoft Learn「配信の最適化とは」 ※3 Satoshi Nakamoto「Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System」 ※4 Bitcoin.org「Running A Full Node」 ※5 Bitcoin.org「Developer Guide: P2P Network」 ※6 総務省「「動画をダウンロードしただけ」が著作権侵害に?」 ※7 ethereum.org「Networking layer」