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ビットコインの採掘(マイニング)とは?専門家が徹底解説!【完全ガイド】2017年

はじめに

こんにちは!ビットコイン専門WEBマガジン「ビットカレンシー」編集部です。

今回はビットコインの採掘(マイニング)について徹底解説します。

採掘というと、金(ゴールド)やダイヤモンドの採掘を思い浮かべる方も多いのではないでしょうか?資源には限りがありますよね。ビットコインも同様で上限が決まっています。上限が決まっているビットコインも採掘することが可能です。

ビットコインの採掘(マイニング)とは

ビットコインの運営・管理は中央銀行や管理者を必要とせず、インターネット上で個人同士で取引を行うことが可能です。

紙幣やコインが存在しない仮想通貨の取引情報は、全てブロックチェーンと呼ばれる“帳簿”に格納されて保管されます。

ブロックチェーンに取引情報を記帳(登録)したり、偽造されていないかどうかをチェックする作業が「ビットコインのマイニング」です。「採掘」とも呼ばれます。

ビットコインの根幹部分であるブロックチェーンのシステムは、世界中のマイナー(採掘者)たちによって支えられています。

マイナー(採掘者)の役割とマイニング(採掘)方法

マイナー(採掘者)の行う採掘(マイニング)内容には、取引情報を取りまとめてブロックを生成してブロックチェーンに新たなブロックを追加する作業と、既存のブロックが不正に偽造されたものでないことを確認する作業が含まれています。

誰かが手持ちのビットコインを他の人のアドレスに送金したいと思った場合、インターネット経由でマイナーに送金依頼を出します。

送金依頼は一時保管され、正式にブロックチェーンに登録されるのを待ちます。送金依頼を受け取ったマイナーは取引情報をブロックに箱詰めして、箱をチェーンの末端に接続するための作業を行います。

ブロックをチェーンの最後尾に接続するためには、最後尾のブロックの情報を元に作成された課題の正答(key)を算出する必要があります。

ビットコインでは約10分間でマイナーの1人が最初に答えを得れるように課題の難易度が調整されています。

課題の正答を得たマイナーがブロックをチェーンの最後尾に結合して、ブロック内の取引が正式に認められます。

最初に課題の正答を得たマイナーには、報酬として一定のコインとブロック内の送金手数料の全額が与えられる仕組みになっています。

マイナーはボランティアで採掘(マイニング)作業を行うのではなく、報酬を得るために作業を行います。

ブロックを結合するためのkeyを得るためには、インターネットに接続されたコンピュータで膨大な量の計算をして、10分毎に与えられる課題を解く必要があります。課題はビットコインのkeyを得るためには、SHA-256と呼ばれる計算方法で答えを得る必要があります。

SHA-256とは最長2の64乗までの文字列を入力して決められた計算をすると、256ビットの数値が得られます。得られた数値が一定の条件を満たせば、課題の答(key)として認められます。

出力された数値の頭からゼロがいくつ並ぶかによって課題の難易度が調整され、現在は先頭に32個の0が続く入力値を探す必要があります。

ビットコインは課題の難易度が高いので、簡単にブロックを偽造できない仕組みになっています。

keyを得るためには、コンピュータを用いてひたすらランダムに生成した文字列を入力して256ビットの数値を計算し、出力値が指定された個数の0が並ぶかどうかをチェックします。

1秒間に何回この作業を繰り返して作業するかの尺度としてハッシュレート(h/s)です。最初に答えが得られたマイナーには報酬が与えられます。

keyを見つけれなかった他のマイナーが計算値に誤りがないかどうか確認することで、不正送金を防止する仕組みになっています。

ビットコインのマイナー(採掘者)に与えられる報酬と送金手数料とは

ブロックを結合するために必要な課題の正答(key)を見つけたビットコインのマイナー(採掘者)には、採掘(マイニング)作業の報酬として新たに生成される一定額のビットコインと、このマイナーが新たに結合するブロック内に含まれる取引の送金手数料の全額が与えられます。

ビットコインの場合には、ブロック生成時に新たに生成されるコインによってコインが発行されます。発行されるコインの枚数ですが、運営開始当初は1ブロックごとに50BTCと決められていて、21万ブロック(約4年)ごとに発行枚数が半減されます。

ちなみに報酬が半減される時期を「半減期」と呼びます。2016年7月には2回目の半減期を迎え、2017年時点でブロックが生成される度に新たに発行されるコインは当初の1/4の12.5BTCに設定されています。21万ブロックごとに発行されるビットコインが半減します。

最終的に2040年頃までコインの発行が続き、最大で2100万BTCが発行されます。新たなブロックを生成したマイナーには、新たに発行されるコインに加えてブロックに格納された取引の送金手数料も一緒に与えられます。

マイナーはブロックを作成する際に、送金手数料が高額の取引案件を優先して処理することが可能です。ビットコインの利用者は送金手数料を任意に設定できますが、早く処理してほしければ多めの手数料を設定する必要があります。

手数料が少ない取引案件は優先順位が低いため、ブロックに格納されずに次回以降に後回しにされる可能性があります。すなわち、送金手数料を少なく設定すると、送金が承認されるまでに時間を要することになります。

急いで送金する必要がなければ、送金手数料を節約することが可能です。

ちなみに2017年5月に時点で1BTCあたり約20万円で、1回の送金手数料が数十円~100円程度、1ブロックあたりの平均取引件数が約2千件なので、keyを見つけたマイナーは新たに生成されるビットコイン12.5BTC(約250万円)と送金手数料(10万円~20万円)で、270万円前後に相当するビットコインが貰える計算になります。

マイニング作業に加わる方法とは

ビットコインを運営するためにはマイナー(採掘者)による採掘(マイニング)作業を必要とします。ビットコインのマイニングを行うと一定の報酬が与えられ、計算機や電気代などの必要経費を差し引いても報酬額が上回れば、マイニングは商売として成立します。

ビットコインのマイニングはインターネットに接続されたコンピュータ・専用のソフトウェア・ビットコインアカウントを用意すれば、誰でも自由に作業に参加できます。

但し、現在はマイニングの難易度が非常に高いため、普通のパソコンでマイニング作業をしてもkeyを得ることはまず不可能です。
ビットコインのマイニングを行う方法ですが、1人で作業を行う「ソロマイニング」と、グループでマイニングを行う「プールマイニング」の2種類があります。

ソロマイニングはkeyを見つけれれば報酬を全部貰えますが、keyが得られなければ1円も報酬が貰えません。

これに対してプールマイニングに参加すれば、誰かのコンピュータで得られた報酬は提供した計算量に応じて参加者に分配されます。マイニング作業の計算量の尺度として、ハッシュレート(H/s)が用いられます。

プールマイニングに参加する方法ですが、インターネット上でマイニンググループを探して、必要なソフトウェアをインストールしてマイニングプールに参加するための登録を行います。

登録手続きが済んだらプログラムを起動して採掘作業を行い、提供した計算量に応じて報酬が分配されます。

ビットコインのマイニングをコンピュータで行う方法ですが、パソコンやスマートフォン・タブレット端末のCPUでも作業はできますが、効率が悪いので赤字になってしまいます。

最近はマイニング専用のチップ(ASIC)が販売されており、パソコンのCPUよりも効率的に計算させることが可能です。

ネット通販を利用すれば、USBに挿入するタイプの小型ASIC採掘機(1~2GH/s程度)が数千円で販売されています。

本格的に採掘を行う人であれば、デスクトップパソコンの本体ぐらいの大きさの採掘機(数百GH/s)を使用する人もいます。採掘機は発熱するので、冷却装置(エアコン)も必要です。

日本は電気代が高いので、ビットコインの採掘で利益を得ることは困難です。電気代が安い地域であれば、数億円もの投資を行って計算機や空調設備が整った工場を建てて、事業として採掘を行う会社があります。

ビットコインとブロックチェーン

紙幣や硬貨を持たずインターネット上だけで送金手続きが行われるビットコインは、“帳簿”であるブロックチェーンに取引情報を登録することでコインを“所有”したり、他のアドレスに送金手続きを行うことが可能です。

従来の電子マネーや銀行預金の場合は、運営会社や銀行がホストコンピュータの口座情報を書き換えることで預金の送金や入金手続きが行われます。

これに対してビットコインの場合には、取引情報が格納されたブロックチェーン(帳簿)に書き込む権限が与えられた特定の管理者は存在しません。

ブロックチェーン技術を応用すれば、個人の権利の証明にも使えます。例えば、土地を取引するときに、電子署名と土地の権利情報が書かれたデータをブロックチェーン上で管理すれば、役所の登記簿は不要になります。

また、住民票も、台帳自体をブロックチェーン上で管理すれば、住民本人と転居前後の自治体の電子署名により、手続き完了の証明となります。

引用:経済産業省 ビットコインを支える、ブロックチェーン技術

ビットコインには特定の管理者や銀行などの中央集権的な組織を必要としませんが、世界中のマイナー(採掘者)と呼ばれる人たちによる採掘(マイニング)作業によってシステムが管理・運営されています。

管理者不在でもインターネット上で仮想通貨をやり取りするためのブロックチェーン(帳簿)に新たな取引情報を登録したり二重支払いなどの不正行為を防止する仕組みは、ブロックチェーン技術と呼ばれています。

ビットコインは元帳であるブロックチェーンに取引の情報を追記したり、不正行為がないことを誰かがチェックする必要があります。

ビットコインの帳簿であるブロックチェーンには、約10分間ごとに区切られたコインの取引記録が格納されています。コインを保有する人が別のアカウントへの送金を希望する場合、送金依頼を出します。

約10分間区切りで世界中の送金依頼を取りまとめて、取引情報をブロックと呼ばれるデータの“箱”に格納してからブロックチェーンに繋ぐ作業が完了すれば、正式に送金手続きが行われたことになります。

ブロックは取引情報が納められた帳簿の1ページに相当し、ブロックチェーンに加えられると取引が完了した事が正式に認められる仕組みになっています。

1個のブロックに格納できる取引情報の量には上限が定められており、最大1MBかつ4,000件以内となっています。ブロックに入り切らなかった取引案件は次回以降のブロックに格納され、送金手続きが完了するまで長い時間がかかります。

ビットコインの“本体”に相当するブロックチェーンは、世界中のマイナーたちが行う採掘(マイニング)作業によって作成・管理が行われています。このため、ビットコインには中央銀行や特定の運営会社が居なくても運営が続けられるのです。

さらに応用を広げると、食品などの生産・取引データを記録すれば、廃棄食品の横流しなども防げます。映画や音楽などの著作物も、正規版の証明ができます。

そして、今後は、IoTや人工知能によって、モノ同士の取引というのも増えていくと予想されています(洗剤を自動発注する洗濯機など)。

こうした爆発的に増加する取引を適切に管理するには、情報を一元管理しないブロックチェーン技術が有望だと考えられています。

引用:経済産業省 ビットコインを支える、ブロックチェーン技術

このようにビットコインのブロックチェーン技術は様々なジャンルに適用することが可能です。

「【完全ガイド】ビットコインの採掘(マイニング)とは」まとめ

ビットコインの運営は世界中のマイナーが行うマイニング作業によってされられるので、中央集権的な管理者を必要としないという特徴があります。

世界中のマイナーがマイニングに加わることで偽造を防げ、ビットコインは信頼性の高いシステムとなっています。帳簿に相当するブロックチェーンのデータも世界中に分散して保存されているため、コインが安全に保管される仕組みになっています。

 

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