криптоマイニングはどのように機能します
最終更新日17 2月 2025
最も人気があり知られている例の一つは、Bitcoinのマイニングです。この暗号通貨の例を考慮することで、コインの採掘がどのように行われるか、ネットワークの安全性がどのように確保されるか、そしてマイニングが全ての暗号通貨システムの機能においてなぜ不可欠であるかをより良く理解することができます。
крипトマイニングは基本的に何のために必要ですか？
マイニングはブロックチェーン内でコンセンサスを達成し、トランザクションを確認し、攻撃からシステムを保護することで、その安全性を確保する上で重要な役割を果たします。これは、Bitcoinや同様の方法で採掘される他の暗号通貨の安全な機能にとって重要なプロセスです。マイニングがなぜ必要なのかを理解するために、ブロックチェーン自体の仕組みを見てみましょう。
Bitcoinネットワークは、数億のトランザクションに関するタイムスタンプ付きの情報が含まれるパブリックで分散型の台帳です。例えば、ブロックチェーンの一つの記録は、参加者1が水曜日の午後9時に参加者2に5 BTCを送ったことに関する情報を含むことがあります。この台帳は一か所には保存されていません。ノードと呼ばれるコンピュータにダウンロードされています。このアプローチにより、ネットワークの各参加者は、BTCの完全な所有履歴とその現在の状態にアクセスできるため、完全な透明性が保証されます。
ブロックチェーンは、どの取引が新しいブロックに追加されるべきかを決定する中央機関がないように構成されています。その代わりに、すべてのノードは、定められたルールに従って、どの取引情報が正しいかを集団で決定します。すべてのノードは取引の歴史を保存し、それらの真正性を確認し、ネットワークの他の参加者に更新を伝えます。すべてのノードが同じ情報を受け取ったとき、誰がどれだけのビットコインを持っているかについての共通の理解が生まれます。
さらに、マイナーと呼ばれるノードのグループがあり、新しいトランザクションブロックを作成する権利を巡って競争しています。この権利は、マイナーが「競争相手」を出し抜いて新しいブロックを作成する権利を獲得するために、複雑な計算問題を解決するプロセスであるProof of Workを通じて得られます。そしてその報酬として新しいBTCが支払われます。
「Proof of Work」とは何ですか？そして、なぜ必要ですか？
マイニングは、Proof of Work (PoW) 保護システムを使用して行われるもので、ブロックチェーンの参加者が実際にその機能を維持するために積極的に参加していることを証明する方法です。そのためには、かなりのリソース、特にエネルギーを必要とする複雑な計算を実行する必要があります。
```html
なぜこの証明が必要なのか？それは、こうした計算には費用がかかり、マイニングに参加するには実際のリソースを使わなければならないからです。これにより、ネットワークへの攻撃は非常に高価であり、悪意のある者にとっては利益が出ないものになります。なぜなら、巨大な計算能力を必要とするからです。言い換えれば、PoWはBitcoinをハッキングや操作の試みから守っており、攻撃を行う者にとってはコストが非常に高くつくからです。
```クリプトマイニングの仕組み
PoWは技術的に複雑なプロセスですが、その実行を段階的に見ていくことで理解しやすくなります。Bitcoinのマイニングがどのように機能するかを見ていきますが、この原則はProof of Workアルゴリズムに基づく他のブロックチェーンにも適用されます。
ステップ1：新しいトランザクションの出現
すべてのBitcoinネットワーク内のトランザクションは、最初に未確認のステータスが付与されます。新しい未確認トランザクションは、2人のユーザーが取引を結ぶときにブロックチェーンに現れます。例えば、1人が他の人に暗号通貨を送信します。このトランザクションには、取引に関する詳細が含まれており、送信者と受信者のアドレス、送信されたコインの数量、時間などが含まれます。その結果、このトランザクションはブロックチェーンネットワーク全体にブロードキャストされます。
ステップ2: 新しい取引を「待機エリア」に追加する
ネットワークの運営に参加しているすべてのマイナーは、常に新しいアクションの出現を監視しています。マイニングプロセスを制御するコンピュータには、特定のタイムゾーン—mempoolがあります。ここに、ネットワークに現れた未確認トランザクションが追加されます。各マイナーには独自のmempoolがあり、したがってこれはすべての人のための一つの「ストレージ」ではありません。基本的なmempoolのサイズは300 MBを超えることはできませんが、異なるマイナーのものは異なります。それは、ノードが互いに異なって構築されており、未確認トランザクションが同時にではなく、異なる時間に追加されるためです。
Этап 3: 未確認のトランザクションをブロック候補に移動します
マイナーはmempoolから未確認トランザクションを取得し、それらをブロック候補に追加します。ブロック候補とは、新しいがまだネットワークによって確認されていないブロックで、ブロックチェーンの中で報酬を受け取るために成るべきブロックとして主張されています。Bitcoinネットワークにおけるブロック候補のサイズは約2 MBであり、このメモリのサイズは約2000件のトランザクションを含んでいます。
ステップ4: 暗号問題の解決
ここから実際にマイニングプロセスが始まり、これはPoWに基づいています。特別な機器を使って、マイナーは候補ブロックに特別なランダムナンバー（nonce）を追加します。これに続いて、すべての情報（ブロックデータとnonceを含む）はSHA-256アルゴリズムを通過し、計算の結果得られるハッシュ（ユニークなコードコンビネーション）が生成されます。
マイナーの目的は、特定の条件（例えば、特定の数のゼロから始まる）に一致するハッシュを見つけることです。これは、高い計算能力を必要とする難しい作業です。なぜなら、ハッシュがネットワークの条件に合致しない場合、マイナーは数字を変更して再試行し、このプロセスを何百万回も繰り返すからです。
適切なハッシュを最初に見つけた者が、ブロックをブロックチェーンに追加します。この場合、候補ブロックは「解決済み」と見なされ、ネットワークによって完全に検証された状態になります。その後のみ、ブロックがブロックチェーンに追加され、次のレジストリの記録を含むチェーンの完全なリンクとなります。他のネットワーク参加者よりも早く新しいブロックを解決したマイナーは、固定された金額の暗号通貨として報酬を受け取ります。現在、その金額は3.125 BTCです。
これをもとに結論を出すと、機器の計算能力（ハッシュレート — 1秒間に計算されるハッシュの数）が高いほど、新しいブロックを追加するレースで最初になる可能性が高くなります。Bitcoinのブロックチェーンでは、このプロセスは約10分ごとに繰り返されます。勝者のブロックが出現した後、マイナーは現在の候補ブロックを解決しようとする試みをやめ、mempoolから取引情報を削除し、新しい候補ブロックの生成を開始します — すべてが再び繰り返され、途切れることはありません。
マイニングにおける難易度の調整
2016ブロックごとの追加後、平均して約2週間かかると、PoWアルゴリズムの難易度レベルの自動調整が行われます。これは、新しいブロックが生成される速度を一定に維持するために必要です — 10分。
難易度調整の過程では、現在ハッシュアルゴリズムに適用されているすべての計算能力、いわゆるハッシュパワーが考慮されます。マイニングパワーが増加すると、マイニングプロセスはすべての参加者にとって難しくなります。もしパワーが減少すれば、難易度が下がるため、暗号通貨を採掘することが容易になります。
金鉱採掘とは異なり、採掘者の数が増加することで採掘される金の量が増えるのとは違い、Bitcoinのマイニングプロセスは異なる原則で動作します。金鉱の場合、より多くの人々が採掘に参加することで、市場の金の供給量が増加します。供給が増加することで、貴金属の価格は下がります。
Bitcoinについては状況が全く異なります：ネットワークのプロトコルは、発行されることができるBTCの正確な数量を設定しており—2100万です。そして、この数は、どれだけの人々がマイニングを行っているか、または彼らのデバイスがどれほど強力であるかに関係なく変わることはありません。マイニングの安定性を維持するために、その難易度は自動的に調整されます。これは、ブロックチェーンに接続するマイナーの数に関係なく、市場に出現する新しいBTCの総量が一定に保たれることを意味します。これにより、ネットワークの運用が安定し、物理的資源に見られるようなデジタル資産の「インフレーション」を回避するのに役立ちます。