まとめ
暗号通貨マイニングはブロックチェーン トランザクションを検証し、新しい単位の暗号通貨を作成するプロセスです。
マイナーは大量のコンピューティング リソースを必要とするため、ブロックチェーン ネットワークのセキュリティも確保されます。
仮想通貨マイニングとは何ですか?
暗号通貨マイニングは Proof of Work (PoW) コンセンサス メカニズムに基づいており、ビットコインなどの暗号通貨のセキュリティと分散化が保証されます。マイニングは、ユーザーのトランザクションを検証し、ブロックチェーンの公開台帳に追加するプロセスです。したがって、マイニングは、中央当局なしでビットコインが正常に機能するための重要な要素です。
マイニング作業は、既存の流通供給に新しいコインを導入する責任もあります。ただし、暗号通貨のマイニングは、マイニング プロセスを管理し、誰かが新しいコインをランダムに作成することを防ぐ、ハードコーディングされた一連のルールに従います。これらのルールは基盤となる暗号通貨プロトコルに組み込まれており、数千のノードからなるネットワーク全体によって適用されます。
新しい暗号通貨単位を作成するために、マイナーはコンピューティング能力を利用して複雑な暗号パズルを解きます。最初にパズルを解くことに成功したマイナーは、新しいトランザクション ブロックをブロックチェーンに追加し、ネットワークに公開する権利を持ちます。
イーサリアムのマイニングはどのように行われますか?
新しいブロックチェーントランザクションが完了すると、「メモリプール」と呼ばれるマイニングプールに送信されます。マイナーの仕事は、これらの保留中のトランザクションの有効性を検証し、ブロックに統合することです。
ブロックは、いくつかのトランザクションやその他のデータを記録するブロックチェーン台帳のページと考えることができます。具体的には、マイニング ノードは、メモリプールから未確認のトランザクションを収集し、それらを候補ブロックに統合する責任があります。
次に、マイナーはこの候補ブロックを有効な確認済みブロックに変換しようとします。この移行を行うには、マイナーは複雑な数学的問題を解決する必要があり、このプロセスには大量のコンピューティング リソースが必要です。ただし、採掘が成功したブロックごとに、マイナーは新しく作成された暗号通貨と取引手数料を含むブロック報酬を受け取ります。マイニングの仕組みについては、以下でさらに説明します。
ステップ 1: ハッシュトランザクション
ブロック マイニングの最初のステップは、保留中のトランザクションをメモリプールから取得し、ハッシュ関数を通じて 1 つずつ送信することです。データがハッシュ関数で実行されるたびに、「ハッシュ値」と呼ばれる固定サイズの出力が生成されます。
マイニング プロセス中、各トランザクションのハッシュは数字と文字の文字列で構成され、識別子として使用されます。トランザクション ハッシュは、そのトランザクションに含まれるすべての情報を表します。
各トランザクションのハッシュ化と単一列に加えて、マイナーはカスタム トランザクションを追加して自分自身にブロック報酬を送信します。このトランザクションは「コインベーストランザクション」と呼ばれ、新しいコインが作成されることを意味します。ほとんどの場合、このトランザクションは新しいブロックに記録される最初のトランザクションであり、後続のすべてのトランザクションは検証を待っている保留中のトランザクションになります。
ステップ 2: マークル ツリーを作成する
各トランザクションがハッシュされた後、これらのハッシュは「マークル ツリー」(「ハッシュ ツリー」とも呼ばれる) に結合されます。トランザクション ハッシュはペアに結合され、ハッシュされてマークル ツリーが生成されます。
新しいハッシュ出力がペアに結合された後、再度ハッシュされ、単一のハッシュが作成されるまでプロセス全体が繰り返されます。最後に作成されたハッシュは「ルート ハッシュ (またはマークル ルート)」とも呼ばれ、基本的にルート ハッシュの生成に以前に使用されたすべてのハッシュを表します。
ステップ 3: 有効なブロック ヘッダー (ブロック ハッシュ) を見つける
ブロック ヘッダーは、各独立したブロックの識別子として使用され、各ブロックが固有のハッシュ値を持つことを示します。新しいブロックを作成するとき、マイナーは前のブロックのハッシュと候補ブロックのルート ハッシュを組み合わせて、新しいブロック ハッシュを生成します。さらに、マイナーは「ノンス」と呼ばれる乱数を追加する必要があります。
したがって、マイナーが候補ブロックを検証しようとする場合、ルートハッシュ、前のブロックのハッシュ、および乱数を統合し、ハッシュ関数を通じてそれらをすべて処理する必要があります。この反復の目的は、有効なハッシュを作成することです。
ルート ハッシュは前のブロックのハッシュから変更できないため、マイナーは有効なハッシュが見つかるまでノンスを複数回変更する必要があります。出力 (ブロック ハッシュ) が有効であるとみなされるには、プロトコルによって決定された特定の目標値よりも小さい必要があります。ビットコインマイニングでは、ブロックハッシュは複数のゼロで始まる必要があり、これを「マイニング難易度」と呼びます。
ステップ 4: マイニングされたブロックを解放する
ご覧のとおり、マイナーは有効なブロック ハッシュが見つかるまで、異なるノンス値でブロック ヘッダーを繰り返しハッシュする必要があります。ハッシュを見つけたマイナーは、ブロックをネットワークに公開できます。他のすべてのノードは、ブロックとそのハッシュが有効かどうかを確認します。有効な場合、新しいブロックはブロックチェーンのコピーに追加されます。
候補ブロックは確定ブロックとなり、すべてのマイナーは次のブロックのマイニングを続行します。有効なハッシュ値を時間内に見つけられなかったマイナーは、候補ブロックを放棄し、再びマイニング競争に参加することになります。
2 つのブロックが同時にマイニングされた場合はどうなりますか?
場合によっては、2 人のマイナーが有効なブロックを同時に公開し、ネットワークに 2 つの競合するブロックが存在することになります。マイナーは最初に受け取ったブロックに基づいて次のブロックのマイニングを開始し、ネットワークが一時的に 2 つの異なるバージョンのブロックチェーンに分割されます。
ブロック間の競争は、競合するブロックに基づいて新しいブロックがマイニングされるまで続きます。新しいブロックをマイニングした最初のブロックが勝者とみなされます。破棄されたブロックは「孤立ブロック」または「古いブロック」と呼ばれ、このブロックを選択したすべてのマイナーは、勝利ブロックが配置されているチェーンに移動してマイニングを続行します。
採掘難易度とは何ですか？
マイニングの難易度は、新しいブロックの作成率が一定に保たれるようにプロトコルによって定期的に調整され、それによって計画どおりに新しいコインの発行が安定します。難易度は、ネットワークに投入される計算能力 (ハッシュ レート) に比例して増加します。
したがって、新しいマイナーがネットワークに参加するたびに競争が激化し、それに応じてハッシュ演算の難易度が上がり、平均ブロック時間を短縮することができなくなります。逆に、ほとんどのマイナーがネットワークを離れてハッシュの難易度が低下すれば、新しいブロックのマイニングが容易になります。難易度を調整した後、ブロックの生成時間はネットワーク全体のハッシュパワーの影響を受けず、常に変化しません。
暗号通貨マイニングの種類
暗号通貨をマイニングするにはさまざまな方法があります。新しいハードウェアとコンセンサス アルゴリズムが常に登場し、機器とプロセスが最適化されています。マイナーは、複雑な暗号方程式を解くために特殊なコンピューティング デバイスを使用することがよくあります。最も一般的なマイニング方法を例としていくつか取り上げてみましょう。
中央処理装置 (CPU) マイニング
中央処理装置 (CPU) マイニングとは、コンピューターの CPU を使用して、プルーフ・オブ・ワーク・モデルに必要なハッシュ関数を実行することを指します。ビットコインの初期の頃は、マイニングのコストと参入障壁が低く、通常の CPU でその困難に十分対処できるため、誰でもビットコインやその他の暗号通貨のマイニングを試すことができました。
しかし、ビットコインをマイニングする人が増え、ネットワークのハッシュレートが上昇するにつれて、マイニングから利益を上げることがますます困難になってきます。さらに、より強力な処理能力を備えたプロ仕様のマイニング ハードウェアが徐々に利用可能になり、CPU マイニングはほぼ過去のものになりました。現在、すべてのマイナーが特殊なハードウェアを使用しているため、CPU マイニングはもはや実現できません。
グラフィックス プロセッシング ユニット (GPU) マイニング
グラフィックス プロセッシング ユニット (GPU) は、さまざまなアプリケーションを同時に処理できるように設計されており、ビデオ ゲームやグラフィックスのレンダリングによく使用されますが、マイニングにも使用できます。
一般的な特定用途向け集積回路 (ASIC) マイニング ハードウェアと比較して、GPU は比較的安価で柔軟性があります。ユーザーは引き続き GPU を使用して一部のアルトコインをマイニングできますが、マイニング効率はマイニングの難易度とアルゴリズムによって決まります。
ASIC マイニング
特定用途向け集積回路 (ASIC) は、単一の特定の目的のために設計されています。暗号通貨の世界では、これはマイニング用に開発された特殊なハードウェアを指します。ご存知のとおり、ASIC マイニングは効率的ですが高価です。 ASIC マイニング マシンは最先端のマイニング テクノロジーを使用しており、設備コストは CPU や GPU に比べてはるかに高価です。
さらに、ASIC テクノロジーは急速に発展しており、古いモデルは収益性がなくなっているため、マイニング マシンを定期的に交換する必要があります。電気代を除いても、ASIC マイニングは依然として最も高価なマイニング方法の 1 つです。
マイニングプール
ブロック報酬は最初に成功したマイナーに与えられるため、正しいハッシュが見つかる確率は非常に低くなります。マイナーのマイニング能力が弱い場合、次のブロックの機会を自分で発見することは困難になります。マイニングプールはこの問題を解決します。
マイニング プールは、ブロック報酬を獲得する確率を高めるためにリソース (ハッシュ パワー) をプールするマイナーのグループです。マイニングプールがブロックを見つけることに成功すると、マイナーはマイニングプールへの貢献度に応じて報酬を共有します。
マイニング プールに参加している個々のマイナーはハードウェアと電力コストの利点を享受していますが、マイニング プール マイニングが支配的になると、人々はネットワークに対する 51% 攻撃の可能性を心配するようになります。
ビットコインマイニングとは何ですか?またその仕組みは何ですか?
ビットコインは、マイニングに利用できる暗号通貨の中で最も人気があり確立された例であり、ビットコイン マイニングはワークロード コンセンサス アルゴリズムに基づいています。
プルーフ・オブ・ワークは、サトシ・ナカモトによって作成された最も初期のブロックチェーン・コンセンサス・メカニズムであり、2018 年にビットコインのホワイトペーパーで導入されました。簡単に言うと、Proof of Work は、ブロックチェーン ネットワークがサードパーティの仲介者を介さずに、分散したすべての参加者の間でどのように合意に達するかを決定します。このメカニズムでは、悪意のある動作を防ぐためのコンセンサスを得るために多くのコンピューティング能力が必要です。
これまで見てきたように、Proof-of-Work ネットワークでは、トランザクションはマイナーによって検証されます。彼らは、特殊なマイニング ハードウェアを使用して複雑な暗号パズルを解くことを競います。マイナーが効果的な解決策を最初に見つけることに成功した場合、トランザクション ブロックをブロックチェーンに公開し、ブロック報酬を獲得できます。
ブロック報酬に含まれる暗号通貨の量はブロックチェーンによって異なります。たとえば、2023 年 3 月の時点で、マイナーはビットコイン ブロックチェーンで 6.25 ビットコイン ブロック報酬を獲得できます。ビットコインの半減メカニズムによれば、210,000 ブロックが生成されるごとに (約 4 年ごと)、ブロックによって報酬として与えられるビットコインの数は半減します。
2023 年になっても仮想通貨マイニングは収益を上げられるでしょうか?
暗号通貨のマイニングには依然として収益をもたらす可能性がありますが、慎重な思考、リスク管理、慎重な調査が必要です。マイニングには、ハードウェアのコスト、仮想通貨の価格変動、仮想通貨プロトコルの変更などの投資とリスクも伴います。上記のリスクを軽減するために、マイナーは通常、リスク管理措置を導入し、マイニングを開始する前に潜在的なコストと利点を評価します。
暗号通貨の収益性はいくつかの要因に依存します。その一つが仮想通貨の値動きです。暗号通貨の価格が上昇すると、それに伴ってマイニング報酬の法定価格も上昇します。逆に価格が下落すると収益性は低下します。
マイニング ハードウェアの効率も、マイニングの収益性のレベルを決定する重要な要素です。マイニング ハードウェアは高価な場合があるため、マイナーはハードウェアのコストと、生成されると予想される報酬を比較検討する必要があります。考慮すべきもう 1 つの要素は電力コストです。電力コストが高すぎて収益を上回った場合、マイニングは採算が取れなくなります。
さらに、マイニング ハードウェアはすぐに陳腐化する可能性があり、より頻繁なアップグレードが必要になります。新しいモデルは古いモデルよりも優れたパフォーマンスを発揮するため、採掘装置をアップグレードする余裕がなければ、採掘者が競争力を維持することが困難になります。
最後に、プロトコルも変更される可能性があります。たとえば、ビットコインが半減するとマイニングブロックの報酬が半分になるため、マイニングの収益性に影響します。さらに、イーサリアムは2022年9月にプルーフ・オブ・ワークからプルーフ・オブ・ステーク（PoS）コンセンサスメカニズムに完全に切り替わり、マイニングが不要になります。
結論
暗号通貨マイニングは、ビットコインやその他のプルーフ・オブ・ワーク・ブロックチェーンの重要なコンポーネントであり、ネットワークのセキュリティを維持し、新しいコインの安定した発行を確保するのに役立ちます。さらに、マイニングはマイナーに受動的収入を生み出す可能性があります。上記の詳細な手順については、記事「暗号通貨マイニング ガイド」を参照してください。
マイニングには長所と短所があり、最も重要なのはブロック報酬からの潜在的な収益です。ただし、これは電力料金や市場価格などの複数の要因に影響されます。したがって、仮想通貨マイニングに参加する前に、必ずご自身で調査 (DYOR) を行い、潜在的なリスクを十分に評価してください。
参考文献
パーミッション型ブロックチェーンとパーミッションレス型ブロックチェーンとは何ですか?
暗号通貨ステーキングとは何ですか?
代替不可能なトークン (NFT) とは何ですか?
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