ハッシュは、任意のサイズの入力データから暗号学的ハッシュ関数によって生成された固定長の文字列です。ハッシュは、ブロックチェーンネットワークにおけるデータの整合性、不変性、およびセキュリティを確保する基本的なメカニズムです。

ハッシュとは何ですか？

ハッシュ関数は、入力(メッセージ、トランザクション、ブロックデータ)を受け取り、ユニークで固定サイズの出力を生成します — 通常は256ビット(64の16進数文字)が現代のブロックチェーンで使用されます。同じ入力は常に同じハッシュを生成しますが、入力の1文字の変更でもまったく異なる出力が生成されます。

暗号学的ハッシュの主な特性：

• 決定論的 – 同じ入力→同じ出力
• 一方向 – ハッシュから入力を逆算することは不可能
• アバランチ効果 – 小さな入力の変化 → 巨大な出力の変化
• 衝突耐性 - 2つの異なる入力が同じハッシュを生成することが非常に困難

ブロックチェーンの一般的なハッシュ関数

• SHA-256 – ビットコインのブロックヘッダー、トランザクションID、およびプルーフ・オブ・ワークに使用される
• Keccak-256 – イーサリアムの主要なハッシュ関数 ( ETHアドレスとスマートコントラクトストレージの基礎)
• BLAKE3 – 一部の新しいチェーンに採用されている新興の高速ハッシュ

ブロックチェーンにおけるハッシュの仕組み

1. トランザクションハッシュ 各取引は一意のTXIDを作成するためにハッシュ化され、永久的な参照が可能になります。
2. マークルツリー 取引はペアごとにハッシュ化され、バイナリツリーを上っていき、最終的に単一のマークルルートがブロック全体を表します。これにより効率的な検証が可能となり、( ライトクライアントはルートと証明パス)だけを必要とします。
3. ブロックヘッダー ブロックヘッダー (前のハッシュ + マークルルート + タイムスタンプ + ナンス + 難易度) はハッシュ化されてブロックハッシュを生成します。これによりブロックが不変にリンクされます — 過去のデータを変更するには、すべての後続のブロックを再ハッシュする必要があります。
4. プルーフ・オブ・ワーク マイナーは、ブロックハッシュが特定の数のゼロで始まるノンスを探します(難易度ターゲット)。

なぜハッシュがブロックチェーンを安全にするのか

• 不変性: データを変更すると → ハッシュの全連鎖が壊れる
• 改ざん証拠: 一つの改変された取引が、マークルルートとブロックハッシュを無効にします
• 効率的な検証: ライトクライアントは、マークル証明とヘッダーハッシュだけでデータの包含を検証します

要約すると、ハッシュ関数はブロックチェーンを信頼できない、改ざん不可能、検証可能にする暗号技術の接着剤であり、生のデータを壊れない真実の鎖に変換します。ハッシュがなければ、ブロックチェーンは存在しません。