仮想通貨【総合】

ビットコインの発行上限と採掘の仕組み

はじめに

ビットコインの特徴は現金が存在せずにコンピュータ上でのみ取引される“仮想”の通貨であることと、取引記録が記録されている取引台帳(ブロックチェーン)が採掘作業によって作成・管理されていることです。

ブロックチェーンに取引情報を記帳・管理を行う採掘作業は誰でも参加することができ、見返りに報酬が与えられます。作業の内容は取引情報をまとめてブロックを作成し、チェーンに追加することです。

新規に発行されるビットコインはマイナーに対する報酬として与えられ、発行ペースや総量が最初から決められています。ビットコインは法定通貨とは異なり、コインの需要が変化しても流通枚数の増加ペースは一定です。

ビットコイン取引と元帳管理方法

ビットコインの特徴は、インターネット上(計算機)でのみ取引が行われて現金や証書などが存在しないこと、個人間でコインの受け渡しが可能であることです。ビットコインの取引台帳(ブロックチェーン)の作成・管理は特定の管理者に依存しません。代わりに、世界中のマイナー(採掘者)と呼ばれる人たちによる採掘作業(マイニング)によって運営・管理作業が行われています。
現金が存在しない仮想通貨を“所有”したり送金する場合には、取引台帳に“どれだけのコインを口座Aから口座Bに送金した”と記録すれば済みます。ただし、銀行預金や既存の電子マネーでも、取引台帳の数字を書き換えることで送金・決済が行われています。仮想通貨が従来の法定通貨や電子マネーと異なる点は取引台帳の作成・管理作業は採掘作業(マイニング)と呼ばれ、インターネットに接続すれば誰でも自由に参加することができるということです。
もしも誰でも自由に取引台帳に書き込みができれば、勝手にコインの取引情報を不正に偽造することができてしまいます。そのため仮想通貨では取引台帳に取引情報を記帳する際に、一定の難易度の問題を解いて正答を得なければならない決まりになっています。これに加えて全世界のマイナーにより、ブロックチェーンが不正に偽造されていないかチェック作業が行われる仕組みになっています。仮想通貨の世界ではブロックチェーンのチェック作業のことを、プルーフ・オブ・ワーク(proof of work)と呼びます。
ビットコインやその他の仮想通貨のマイニング作業は、有志が無給ボランティアで行っている訳ではありません。計算作業を行う見返りに一定のコインが与えられるので、報酬を得るために多くの人が計算能力を使用してマイニングに参加しています。

ビットコインの採掘作業の内容

ビットコインの採掘作業の内容ですが、約10分ごとに送金取引の情報を取りまとめて作成したブロックと呼ばれるデータ(最大1MBのファイル)を、取引台帳であるブロックチェーンに追加・結合することです。送金情報が書き込まれたブロックがチェーンに結合されると、正式に取引が行われたとみなされます。
新たに作成されたブロックをチェーンに結合する(取引台帳のページに加える)ためには、前回のブロックの情報を元に作成された一定の難易度の課題を解いて、正しい答(keyと呼ばれる)を得る必要があります。10分おきに答え探しのレースが開催され、一番最初に正答(key)を発見した人がブロックを作成してチェーンに繋げることが許されます。最初にkeyを見つけることができた人にのみ、報酬として一定額のビットコインと、そのブロック内の送金取引の手数料が与えられます。ブロックには前回のブロックに含まれる情報の一部が含まれているので、どこかのブロックが不正に改変されても簡単に偽造を見破ることができます。
keyを見つける作業の内容ですが、SHA-256と呼ばれる関数に初期値(文字列)を入力して計算値を求めます。一定の条件(先頭に指定された数以上のゼロが続く)計算値が得られるような初期値が正答(key)です。SHA-256は方程式で解を得ることができないので、トライ&エラーでランダムに文字列を入力して計算する必要があります。参加者が増えると早く正答が得られるので、ビットコインはkeyが得られるまでに約10分になるように難易度が調整されます。誰でも自由に採掘作業に参加することができます。より多くの人が採掘に参加すれば問題の難易度が高くなり、信頼性が高まります
keyが得られると、世界中のマイナーが検算をして答えが正しければ承認を行います。過半数以上のマイナーにより承認が得られると正式にそのブロックがチェーンに加えられ、keyの発見者に報酬が支払われます。

ビットコイン採掘の報酬額

マイニング参加者の中でkeyを見つけてブロックをチェーンに繋ぐことができた人にだけ、ブロック内の送金手数料と新規に発行されるコインが報酬として与えられます。ビットコインの世界では、マイナーに与えられる報酬によってのみ新たなコインが発行・流通する決まりになっています。ビットコインのブロックを作成してチェーンに繋ぐ作業は約10分毎に行われるため、10分に1度の頻度で新たなコインが発行されます。
ブロック生成時に新規に発行されるビットコインの数量と発行上限はあらかじめ決められています。初回から21万ブロックまでは50BTCで、21万ブロックごとに生成されるコインの枚数が自動的に半減する決まりになっています。ビットコインで21万ブロックが生成されるまでに要する期間は約4年です。2017年現在では過去に2回半減期を迎えているので、新たに生成されるコインは21.5BTC(50BTC÷2÷2=12.5BTC)です。半減期ごとに新たに発行されるコインの枚数が減り続け、2041年頃に上限枚数である2100万BTCが発行されると新たなコインが生成されなくなります。
ブロックをチェーンに繋ぐために計算を行って報酬として新たにコインが生成される様子は、鉱山での採掘作業で鉱石を見つけるのに似ています。そのためkeyを見つける計算作業のことを、(コインの)「採掘作業(マイニング)」と呼ばれています。ビットコインのマイニング(採掘)作業を行う人のことをマイナーと呼びます。
全世界のマイナーのコンピュータにブロックチェーンの全ファイルが共有されることで、バックアップが行われています。ブロックチェーンの取引内容は公開されているので、全ての人がインターネットを利用して閲覧することができるようになっています。

ビットコイン価格と発行枚数の関係

ビットコインの発行上限はあらかじめ決められていますが、これは現在流通するコインの総量が一定であるという訳ではありません。2041年頃まではコインの新規発行が続くため、それまでは流通枚数が一定割合で増加し続けます。
2017年現在で発行済みのビットコインの総量は1600万BTCを超えており、現在も10分毎に新たに12.5BTCのコインが増加し続けています。これを年率に換算すると、1年あたり約4%の割合でビットコインの流通枚数が増加していることになります。ちなみに先進国の中央銀行が発行するお金(法定通貨)の増加率は、年率に換算して約2%を目標に調整されています。これに対して2017年現在において年率4%の割合で新たに発行されるビットコインは、新興国通貨なみの増加率です。
一般的に日本円やドルなどの法定通貨はお金の貸し借りが増えると「信用創造」により流通量が増加するため、事実上は発行上限が定められていません。法定通貨は時価総額が増加すると流通量も増加するため、値上がり幅が限られています。これに対してビットコインは流通量の増加率が固定されており、もしも急激にコインの需要が増加したとしても新規にコインが発行されるペースは増えません。2017年現在でもビットコイン価格が値上がりし続けている理由は、ビットコイン全体の時価総額の増加ペースが年率4%を大きく上回っているからです。
ビットコインは需要に関わらず、2100万枚を上限に一定量のコインが新たに発行され続けます。もしも2041年よりも前にビットコインの普及が進んで時価総額が一定になると、新たに発行される枚数の分だけコイン価格が下落します。逆にビットコインの需要が新規に発行されるペースを上回り続けると、コイン価格は上昇し続けることになります。

ビットコイン半減期と価格の関係

ビットコインが法定通貨や既存の電子マネーと大きく異なる点として、需要に関係なく発行上限と新規に発行されるコインの増加率が決められていることです。このため、時価総額と発行済みの枚数によってビットコイン価格が決定されます。
マイニング報酬として新たに発行されるビットコインは、21万ブロックごとに半減する決まりになっています。すなわち、約4年ごとに“強制的に”コインの増加率が半分にカットされることになります。ビットコインに限らず多くの仮想通貨に共通して言えることですが、新規に発行されるコインの枚数が半減すると、コイン価格が大きく影響を受けます。ビットコインは過去に2回半減期を迎えていますし、ライトコインも1回半減期を経験しています。いずれの場合も半減期を境にコイン価格が上昇しています。
仮想通貨はあらかじめ発行上限が決められている点で、埋蔵量が有限の金やプラチナなどの貴金属と似たような価格変動をすることが知られています。一般的に金やプラチナ・原油や天然ガスなどの天然資源は、埋蔵量や産出量が有限であるという前提条件に基づいて値段が付けられています。仮想通貨も同様に、発行上限や発行枚数の増加率が制限されていることで価格が付けられています。ただし、天然資源の場合は資源価格が上昇すれば採掘コストの高い鉱区でも採算が取れるようになるので、産出量が増加することで資源価格の上昇率に歯止めがかかります。
これに対して仮想通貨の場合は、コイン価格が上昇しても新規に発行される枚数の増加ペースが一定ですし、むしろ時間の経過と共に半減期を迎えて“産出量”が減少します。仮想通貨は金やプラチナなどの天然資源のように価格が上昇しても産出量が増えることがないので、貴金属よりも値動きの変動が激しいという特徴があります。

まとめ

ビットコインはマイナーに報酬として与えられることで新規のコインが発行されます。マイニング参加者が増えると難易度が高くなるため、ブロックチェーンの信頼性が高くなる仕組みになっています。
ビットコインやその他の仮想通貨はブロック生成の際に新たに発行されるコインの数量や発行上限があらかじめ決められているため、仮想通貨の需要が増加して時価総額が上昇するとコインは値上がりします。ビットコインは時間の経過と共に新規に発行されるコインの枚数が半減する「半減期」が存在します。半減期の前後でコイン価格が上昇しています。

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