CoinExアカデミー ｜ ビットコインマイニング、その仕組みとは？

ビットコインマイニングとは？

ビットコインマイニングとは、マイナーと呼ばれるビットコインネットワークの参加者が、ネットワークのセキュリティを維持するためにビットコインの取引を検証し、その努力に応じた報酬（ビットコイン）を得るプロセスのことです。ビットコインはマイニングの結果として生成され、マイナーはネットワークの安全性を維持し、トランザクションブロックを検証することでこの報酬を受け取ります。ビットコインマイニングは、より専門的な用語ではハードウェアの処理能力とソフトウェアを使用して複雑なアルゴリズムを解き、ビットコインの台帳上の取引を検証するプロセスであり、取引を検証するための報酬としてビットコインを獲得することです。

ビットコインマイニングの仕組み

ビットコインマイニングはビットコインが誕生した当初から普及しており、マイナーがいなければビットコインは成立しません。数十年前、ビットコインが誕生したばかりの頃は、誰でもネットワークに接続し、コンピュータを使ってビットコインの取引を検証し、報酬としてビットコインを獲得することができました。ビットコインはオープンソースのネットワークで、バリデーターは参加者を限定せず取引台帳もオープンソースなので、ビットコインのマイナーになることができます。ビットコインのマイニングが難しいのは、報酬としてビットコインを得るためには、他のマイナーと競ってトランザクションを検証しなければならないからです。高性能な専用ハードウェアデバイスは、トランザクションを検証することでこの報酬を得るために他のマイナーと競争するマイニングファームで使用されます。これらの高性能な専用ハードウェアデバイスは、二重消費を防止しブロックチェーンのセキュリティを確保するために、新しいビットコインの各取引を検証し記録するために必要な複雑な計算を実行します。この計算では、ビットコインネットワークノードと呼ばれるすべてのコンピュータが取引ハッシュと呼ばれる16進数の推測を競います。取引ハッシュを最も早く取得したコンピュータは、ビットコインのブロックチェーン台帳を新たに検証された取引で更新し、この作業に対して新たにミントされたビットコインを獲得する。この作業は平均して10分ごとに行われます。

ブロックチェーンのトランザクションを検証するには膨大な量のコンピューティングパワーが必要であり、マイナーは自発的に貢献しています。またビットコインのマイニングには、何千もの取引台帳がマイナーのコンピュータにローカルに保存されるため、多くのデータが必要となり、個々のマイナーにとっては費用対効果が高くありません。最近のビットコインのマイニングはマイニングファームによって行われており、これらのマイニングファームは高価で高効率なマイニングハードウェアを購入し、それを稼働させるために必要な電気代を支払っています。マイナーは、獲得したコインがマイニングファームの運営コストより高いかどうかを計算する必要があります。マイナーの数が多ければ多いほど、報酬を得るのは難しくなり、ビットコインネットワークの安全性は高まります。ビットコインのマイニングでは、Proof-of-workコンセンサスと呼ばれるマイニングコンセンサスを使用しています。

Proof-of-workコンセンサスとは？

Proof-of-Work (PoW) は、ノードと呼ばれるコンピュータが分散的にトランザクションを検証し、二重消費を防いで報酬を得るブロックチェーンネットワークコンセンサスです。PoWはブロックチェーン・ネットワークのセキュリティを提供し、取引を安全かつ正確に検証するのに役立つコンセンサス・プロトコルとして、ブロックチェーン・ネットワークで広く使用されています。そしてトランザクションを検証したマイナーに報酬を与え、ブロックチェーン・ネイティブの暗号資産でネットワークを保護します。このコンセンサスはProof of StakeやDelegated Proof of Stakeなどの他コンセンサスプロセスとは異なります。Proof-of-Work コンセンサスと他のブロックチェーンのコンセンサスは、二重支出を防ぐための取引検証、分散化、ネットワークセキュリティという同じ目的を異なる方法で達成しています。Proof of Workブロックチェーンではマイニングプロトコルを使ってコンセンサスを得ますが、Proof of Stakeブロックチェーンではステークを使用してコンセンサスを得ることができます。他のブロックチェーンではセキュリティの維持、分散化、トランザクションの検証のために使用されるコンセンサスが多く存在するのです。

PoWブロックチェーンはエネルギーを必要とし、このためPOWブロックチェーン・ネットワークはスピードとスケールに制限があります。速度とスケーラビリティの制限にかかわらず、PoWブロックチェーンは歴史的に完全な分散化を維持しながら、より優れたセキュリティを提供してきました。PoW型ブロックチェーンは分散型であるため、悪意のある攻撃者がネットワーク上の大多数の計算能力を支配し、ブロックチェーンを支配することは極めて困難です。

ビットコイン以外にもPoW型コンセンサスを採用しているブロックチェーンは多数あり、有名なブロックチェーンの例としては、イーサリアム、ライトコイン、モネロ、ビットコインキャッシュ、Zcashなどがあります。イーサリアムは2022年9月にPoSコンセンサスにアップグレードする予定です。

ビットコインマイニングのメリット

1.二重支出の試みを防ぐために使用されます。

2.コンセンサスは最も安全なコンセンサスメカニズムです。

3.ブロックチェーンの安全性を確保し透明性を実現するために使用されます。

4.ビットコインマイナーはネットワークの安全性を保つために、ビットコインで報酬を得ることができます。

5.誰でもビットコインマイナーになることができ、ビットコインマイニングは数人に制約されることはありません。

ビットコインマイニングのデメリット

1.非常に強力なハードウェアを必要とするため、費用対効果が低いです。

2.ビットコインマイニングファームから排出される大量の二酸化炭素のため、環境に優しいとは言えません。

3.マイニング参加者が多いため、エネルギー消費量が制御不能になります。

4.マイニングプールの大半は単一事業体によって管理されているため、ブロックチェーンが中央集権化しやすくなっています。

5.ビットコインマイニングモデルは51％攻撃を受けやすい、単一事業体がマイニングパワーの51％をコントロールできる場合、攻撃を受けやすくなります。

ビットコインマイニングの禁止

ビットコインのマイニングを禁止する、あるいは禁止する予定の国が増えています。これは、消費者と大規模な産業の両方にとってエネルギーが不足するリスクがあるためです。finextra.comによると、世界のマイナーの70％が住む中国の当局はマイニングを禁止しています。一方で暗号マイニングの大半は、エネルギーコストの低い国々にシフトしています。

まとめ

ビットコインブロックチェーンの稼働、安全性、分散化、透明性、そして攻撃やハッキングを受けにくい状態を維持するために、ビットコインマイニングが必要とされています。とはいえ、ビットコインのマイニングは費用対効果が悪く、また環境にも優しいとは言えません。ビットコインが運用するPoWコンセンサスを代替するために、多くのコンセンサスが作られました。PoSコンセンサスは非常に広く受け入れられていますが、ビットコインが運用するPoWコンセンサスと比較すると、分散化されているとは言い難いです。時価総額でビットコインに次ぐ2番目の暗号資産であるイーサリアムは、PoSコンセンサスに移行する予定です。PoWのマイニング技術の欠点を考慮し、イーサリアムはPoSコンセンサスへの移行を決定しました。このコンセンサスでは、検証者がETHをステークしてイーサリアムネットワーク内の取引を安全かつ検証します。