NFTの技術構造について解説

NFTはデジタルアートの世界における新たな展開をもたらしていますが、一般の人々の多くはその仕組みをあまり把握していません。では、NFTがNFTたらしめるものとは何でしょうか？

◆ 非代替トークン（NFT）とは何か？

Non-fungible tokens 非代替トークン（NFT）は、元々暗号通貨コミュニティから生まれた技術としての枠を超え、広く認知されるようになっています。NFTは、高額な取引で話題になり、何百万人もの人々にデジタルアートの新しい概念やモデルを紹介し、ますます多くの人々がその存在を知るようになりました。言ってみれば、NFTの革命は着々と進行中です。

各NFTが個々に固有かつユニークにコード化されているため、NFTは特にアート、コレクション、その他希少で唯一のアイテムを表すのに向いています。これは視覚芸術、音楽業界、ゲーム業界など、さまざまな分野に大きな影響を与えており、日々新しい使い方が生まれています。NFTは、ブロックチェーン上にさまざまなデジタルアセットを存在させることができることが明らかですが、それは具体的に何を意味するのでしょうか？

◆ NFTアートは本当にブロックチェーン上に「存在」しているのか？

NFTの最も重要な要素の一つは、他のトークンと区別するためのユニークなIDです。最も一般的なNFTの形態であるERC-721トークン化標準は、特定のNFTの所有権の移転や変更を記録するイーサリアムのスマートコントラクトによって支えられています。

○ ERC-721とは？

ERC（Ethereum Request for Comments）とは簡単に言うとEthereumのブロックチェーン上にトークンを導入する際の規格です。Ethereumの全体の規格はEIP（Ethereum Improvement Proposals）と呼ばれており、その中のカテゴリーの一つにERCというものが存在しています。ERCの番号はGithubで提案された順番を示しています。

ERC-721は、NFTに対する標準規格です。つまり、この種類のトークンはそれぞれがユニークな存在であり、発行日、希少性、および外見などの点で、同一のスマートコントラクトで発行される他のトークンとは異なる値を持つことができます。 

すべてのNFTは、tokenidと呼ばれるunit256変数を持つため、ERC-721を伴うコントラクトでは、contract adress, unit 256 tokenidのペアはグローバルに固有でなければなりません。 その上で、各Dappでは、tokenidの入力から、ゾンビ、武器、スキル、あるいは可愛い子猫といったクールな画像を出力する「コンバーター」を搭載することができます。

ERC-721（Ethereum Request for Comments 721）は、ウィリアム・エントリケン氏、ディーター・シャーリー氏、ジェイコブ・エバンス氏、ナスタシア・サックス氏により2018年1月に提案された、スマートコントラクト内で非代替性トークン（NFT）を取り扱うためのAPIを実装するための規格です。

この規格により、複数アカウント間のトークンの転送、アカウントにおける現在のトークン残高の取得、トークン所有者の取得、およびネットワーク上で供給されているトークン総数の取得といった機能が提供されます。 さらに、特定のアカウントが所有するトークン残高のうち、サードパーティのアカウントが転送可能な上限の設定を承認するなど、その他の機能も提供されています。

イーサリアムネットワークにおけるERC-721トークンコントラクトを詳しく検討することで、ネットワークをシンプルにする上でこれらの規格がいかに重要であるかが理解できるでしょう。 ERC-721トークンを対象とするインターフェイスを開発するには、コントラクトのアブリケーション・バイナリ・インターフェイス ABI （Application Binary Interface）があれば十分です。

ERC721により、NFTに関する権利移動の記録が可能です。ERC-721は、イーサリアムプラットフォームの統一規格であるERC-20の発展形であり、一つ一つのトークンに個性を持たせることができます。手作りの骨董品やアート作品などにNFTを紐付けることにより、権利の所在を明確化することが可能だと言われています。

NFTの基本的な特徴

NFTのもう一つの基本的な特徴は、そのスマートコントラクトの外部に存在するデータにリンクする能力です。ブロックチェーン環境では、デジタルアート作品などの大きなファイルをネイティブにチェーン上にホストすることは技術的にも財務的にも困難です。イーサリアムブロックチェーン上に1ギガバイトのデータを保存すると、約17,500イーサ（ETH）かかると推定されています（2021年6月時点での約3,500万米ドル相当）。そのため、NFTはオフチェーンのデータにリンクできる必要があり、特定のNFTが表すアートワークなどの資産は通常、他の場所に存在していることを意味します。資産の起源を示すNFTはブロックチェーン上に存在しますが、資産自体は通常、そうではありません。

◆ NFTのホスティングの仕組みを解説します

特定のNFTが参照するコンテンツ（画像、音声ファイル、またはその他のデータなど）は、ブロックチェーン上に直接保存されることはできないため、オンラインのどこかにホストされている必要があります。つまり、特定の場所でコンテンツを要求すると、そのコンテンツが返されて、たとえば画像がWebブラウザに表示されます。そのため、NFTはインターネット上のHTTP URL、またはおそらくインタープラネタリーファイルシステム（IPFS）ハッシュを指す必要があります。では、データのオンラインホスティングは誰が担当しているのでしょうか？

どちらの場合でも、HTTP URLまたはIPFSゲートウェイは通常、NFTをホストするウェブサイトによって提供され、通常、特定のNFTアートワークのJavaScript Object Notation（JSON）メタデータファイルを指します。つまり、購入するのはアートワークそのものではなく、所有権と真正性の証明書です。各NFTのメタデータは、ブロックチェーン上で永続的で変更不能な記録として存在します。この記録には、トークンが何を表し、真正性の証明書と同様にトークンの所有権履歴や取引履歴が含まれます。JSONメタデータファイルには、画像のホスト先URLや説明などの情報が含まれます。また、タイムスタンプやアートワークの総供給量、使用される暗号化の種類、アートワークの固有の署名なども含まれる可能性があります。

要するに、NFTの所有者は、通常、公開されているオンラインのアートワークを指すメタデータファイルを所有しています。

○ IPFSとは？

IPFSは「InterPlanetary File System」の略称で、P2Pネットワークで分散的に稼働するストレージサービスです。アメリカの企業Protocol Labsによって開発されました。Web3に対する注目度が高まっている近年では、分散型プロトコルのIPFSに注目が集まっています。

IPFSとは分散型のストレージサービスです。日本語では「惑星間ファイルシステム」を指します。IPFSはインターネットをよりオープンで、安全に利用するために設計されました。現在の主要なプロトコルである「HTTP」に代わるプロトコルになることを目指しています。

IPFSにとって重要なキーワード：

• 分散型WEB
• コンテンツ志向
• セキュリティ強化

◆ NFT構造の課題

NFTに関連したアートワークは、どこかにホストされなければなりません。では、そのホスティング先のいくつかの選択肢を探ってみましょう。通常のHTTPウェブアドレスは、サーバーの所有者が特定のアドレスの内容を簡単に変更できるため、比較的脆弱なホスティングメカニズムです。これは、中央集権化されたサーバーホスティングに固有の問題であり、ファイルホスティングの単一障害点となり得ます。悪意のあるサーバー所有者が独断でファイルを変更する可能性もあります。従来のHTTPアドレスの代わりに、NFTに関連したコンテンツをホストするのに、IPFSを使うことが一般的になっています。

IPFSは、データを分散的にホスティングし、保存、アクセスするためのシステムであり、コンテンツアドレス指定という形でこの脆弱性に対処します。ファイルがIPFSに保存されると、IPFSネットワーク内のデータにリンクするユニークなコンテンツ識別子 CID（Content Identifier）ハッシュが付与されます。CIDハッシュにより、従来のサーバー上の場所ではなく、コンテンツ自体に基づいてデータを見つけることができます。さらに、誰かがデータやコンテンツを変更すると、元のCIDリンクが壊れ、新しいリンクが生成されます。これにより、コンテンツが別の場所に移動したり、アップロードされたデータファイルが変更されることが防止されます。

また、一部のNFTが指し示すURLが、例えばホストしているウェブサイトが閉鎖された場合などに消える可能性があるという懸念もあります。

同様に、特定のNFTアートワークに多額の投資をしている人々は、そのアートワークをホストする場所を維持するために関心を持っていると考えられます。彼らは自分のNFTが消えないようにするために、NFTを購入したマーケットプレイスを支援する可能性があります。このような状況では、アートの価値がそれをホストするプラットフォームの価値に関連する可能性があります。

◆ NFT：実験の途中経過

数多くのNFTアーティストが、NFTの構造的な信頼性について懸念を示し、特定の脆弱性を強調するために宣伝的な手法を試みています。例えば、暗号アーティストのNeitherconfirmは、OpenSeaデジタルマーケットプレイスで26のNFTアートワークを販売リストに掲載しましたが、後に、それらのNFTが指し示していた元の画像をカーペットの写真に差し替えました。このイタズラは、NFTの現在の脆弱な構造に対するコメントとして、「ラグプル」の概念を浮かび上がらせました。

このいたずらは、高度にセキュリティが確保された分散型ブロックチェーンネットワーク上に存在する証明可能なユニークで偽造に対抗できる非代替トークンが、NFTアートワークが中央集権的なWebホスティングの脆弱性から保護されていない限り、無意味であることを思い起こさせます。

NFTの基盤となる構造は、継続的に開発されています。今日のNFTの標準と実装は、その形態がより最適化されるにつれて、将来も洗練され続けるでしょう。IPFSのような技術は通常のHTTPウェブホスティングよりも改善をもたらしますが、今後もNFTのセキュリティと総合的な状況をさらに洗練させるさまざまな進展が予想されます。

参考：

[ETHOnlineハッカソンの決勝ファイナリストの作品を振り返る]  2023年10月28日、ETHGlobalは、オンラインハッカソン「ETHOnline」の決勝11チームを発表しました。WalletX、Koinu、EVM+などのさまざまなプロジェクトが選ばれ、さらにCosmic CowboysやCryptopolisなどの2つのブロックチェーンゲームも選ばれました。