仮想通貨ビットコインのマイニングとは?報酬までの仕組みも調べてみた

こんにちは、ブログ管理人のsuzzuです。

 

この投稿では、仮想通貨ビットコインの中核技術ブロックチェーン作成時のマイニングについて

仮想通貨ビットコインのマイニングとは?報酬までの仕組みも調べてみた

というテーマで、マイニングの基本についてまとめます。

 

補足説明

この投稿は以下の内容を理解している前提で書かれていますので、
まだ読まれていない場合は、以下の記事もご確認ください。

ブロックチェーンの仕組みや技術まとめ!クラウドとの違いも調べてみた

 

仮想通貨ビットコインのマイニングとは?

 

仮想通貨のマイニングって何?

まずは、仮想通貨ビットコインのマイニングを考えてみます。

基本的には、ビットコインが仮想通貨のオリジンであり代表的存在なので、ビットコインから派生したアルトコインのマイニングの理解にも役立つと思います。

 

マイニングの意味は?

マイニングは英語miningが語源ですが

miningを翻訳すると、採掘(さいくつ)つまり

地中の鉱物や石炭・石油を掘り取ること

という意味になります。

 

仮想通貨の象徴であるビットコインでは、

ブロックチェーンを作成する過程の

ブロックをつなぐために必要な計算を行い、

ブロックをつないでいく作業をマイニング

といいます。

そして、マイニングをする採掘者をマイナーと呼びます。

 

ビットコインは発行量が限られたコインで、

2100万枚のビットコインが上限です。

そのコインを採掘する人たち、っていうことで

miningというコトバが適用されたようです。

 

具体的なマイニングの4つの役割とは?

マイニングでは大きくわけると4つの役割を担っています。

マイニングの4つの役割ですが、

マイニングが担う4つの役割とは?
  1. 取引(トランザクション)データの検証
  2. ブロックを接続するためのナンスの計算(ProofOfWork)
  3. ブロックの承認
  4. ナンスを発見したマイナーがブロックを追加

となっています。

 

詳細は本投稿の最初に説明した前提のページ参照ですが、

1ブロックは約10分で、概ね1100-2000の取引が格納

されていて、これが1取引の検証対象になります。

 

マイニングのザックリとした順番について

ザックリと流れを説明すると、

取引のデータは手数料の高い順からピックアップされていき、

なりすまし、二重利用などの不正がないかについて

取引データが検証されていきます。

 

なりすましは公開鍵の正当性を見てチェックし、

二重利用は電子台帳と照合してチェックされています。

 

取引データの正当性をチェックしたあと

2のナンスの計算が計算機パワーが必要

早いもの勝ちの計算勝負になっています。

 

早く計算したマイナーが「見つけた」と手を上げたら

それがあっているかを検証してあっていれば承認され、

6回他のPCで検証されOKなら、ブロックが追加されるという流れ。

よく考えられていますね。

 

ちなみに、

取引手数料が高いものから順番に取引が成立する

というルールがあって、取引の計算である

ナンスの探索時間が10分以内に収まるように難易度が調整されている

というのも、ブロックチェーンの特徴です。

地味に、難易度の調整って凄い技術だと思います。

 

では、ナンスって何って話ですが、

まずは1ブロックの理解からがよいと思います。

1ブロックに格納される3種類のデータとは?

ブロックチェーンの要素である1ブロックには大きく

マイニングが担う4つの役割とは?
  1. 取引のデータ(トランザクションデータ)
  2. 直前のブロックのハッシュ値
  3. 前のブロックにつなぐためのナンス(ハッシュ計算値)

が格納されています。

 

計算が必要なのが3のナンスですが、

やや複雑なので、順に説明します。

 

仮想通貨ビットコインの報酬までの仕組みは?

ビットコインの報酬までの仕組みを知るには、

プルーフ・オブ・ワークという概念を理解する必要があるので

ざっくり説明していきます。

 

ナンスの探索やプルーフ・オブ・ワークとは?

取引を格納したブロックを直前のブロックにつなぐために

ナンスの計算が必要になります。

 

プルーフ・オブ・ワークとは、

プルーフ・オブ・ワークとは?
  1. マイナーが、ナンスの計算を競う
  2. マイナーは、ナンスを計算できたら報告する
  3. 他のマイナーが、ナンスの正当性を検証する
  4. 検証が6回OKなら、承認される
  5. ナンスを発見したマイナーがブロックを追加する
  6. ナンスを発見したマイナーに報酬が入る

という一連の流れで、ナンス計算を競い合い、

早くできた人が報酬を得られる仕組みになっています。

 

もちろんですが、その計算のプロセスで

不正が起きないような工夫も入っています。

 

あ、ハッシュの計算の考え方がどうなってるか気になる

技術好きな方はサトシ・ナカモトさんの論文9Pの

日本語訳を見ると、面白いと思いますよ。

 

そのサトシ・ナカモトさんの論文はこちらで紹介しています。
ビットコインの仕組みや歴史は?論文やサトシ・ナカモトの素顔についても

 

ナンスの計算はSHA-256という関数が使われていて

不可逆(逆向きには計算できない)な暗号計算がされています。

 

ちなみに、ビットコインのナンス計算は

先頭に0が15-17個並ぶ出力値であること

など条件がいくつかあるようで、

ナンス計算には膨大なコンピュータが必要

もはや個人の1台のPCでは不可能な計算量になっている様子。

 

同時に複数のナンス計算されたら?

ちなみに、ナンス計算について計算のプロセス中に

同時期に2人以上がのナンス計算した場合、

ブロックチェーンが枝分かれするソフトフォークという分岐が発生します。

この場合、最終的な承認のプロセスで一番長いチェーンのみが承認され

承認されなかった取引は未承認となり次の計算にまわります。

 

ナンス発見後の報酬は?

ビットコインの場合は発行上限が2100万ビットコインで、

2140年に上限到達予定ですが、半減期というルールがあって

半減期とは?

半減期とは、新規に発行されるコインの量が

約4年ごとに半減される

と決められていて、

新規発行コイン量=マイナーの報酬

なので、「報酬さがっちゃうじゃん」と思われるかもしれませんが、

発行量が減ればコインの希少性が上がり市場価値は下がらない

と考えられているようです。

 

ちなみに、ビットコイン誕生からの発行量ですが、

ビットコインの発行量について

2009年から2012年11月まで 50BTC(日本円計算、約7.5万円、1BTC1500円)

2012年から2016年07月まで 25BTC(日本円計算、約319万円、1BTC12万円)

2016年から2020年まで 12.5BTC(日本円計算、約1087万円、1BTC87万円として)

2140年以降 0BTC

となっています。

 

報酬額だけ見てるとマイナーになりたいって思いますが笑、

かなりの競争なので相応の設備投資が必要なようです。

 

また、報酬額が大きくなっていることから

悪い人がどうやればお金を欺いて不正にゲットするかを研究

していると思われます。

 

最後に

ここまでで、

仮想通貨ビットコインのマイニングとは?報酬までの仕組みも調べてみた

は一旦、終了ですが、まだ追記したいこともあります。

追記予定の内容として

追記予定は、

・マイナーで有名な企業は?どれだけ稼いでいるの?

・マイナーが不正ってできるの?

です。

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