暗号資産マイニングのプロセスを理解する:作業メカニズムとステップ

主要なテーマ

  • 暗号通貨のマイニングは、ブロックチェーンネットワークの安全性とセキュリティを保証する基本的なプロセスと見なされており、マイナーは取引の正当性を確認し、整理します。
  • マイニングプロセスは、通貨の経済循環の中で新しい通貨単位を発行するのに寄与します。
  • マイニングには膨大な計算能力が必要であり、これはネットワークを潜在的な攻撃から保護するのに役立ちます。
  • マイナーはネットワークにブロードキャストされるブロックに未処理のトランザクションを集め、それが承認されると報酬を得ます。
  • マイニングの潜在能力は、機器の効率、エネルギーコスト、市場の変動、プロトコルの進展など、いくつかの要因に影響されます。

仮想通貨のマイニングとは何ですか?

世界中に分散された金融レジストリを想像してみてください。そこにはすべての暗号通貨取引が記載されています。マイニングはこのレジストリの正確性と信頼性を維持することを保証します。マイナーは、主に(暗号学的に)複雑な数学問題を解くために高度なコンピュータ機器を使用します。問題を解決した勝者は現金報酬を獲得します。

マイニングプロセスは、ビットコインや他の暗号通貨の安全性を確保する自動化されたプロセスです。それを通じて、ユーザー間のトランザクションの正当性が確認され、ブロックチェーンの公共記録に追加されます。マイニングは、ビットコインネットワークが中央集権的な権限なしに機能することを可能にする重要な要素です。

マイニング活動は新しい通貨単位の生成にも寄与しています。これはお金を印刷することに似ているように見えるかもしれませんが、暗号通貨のマイニングは、プロセス全体を支配し、新しい単位の無作為な生成を防ぐ厳格なプログラムプロトコルに従っています。これらのルールは、分散型ノードネットワークによって適用されます。

新しい通貨単位を生産するために、マイナーは複雑な暗号パズルを解くためにコンピュータリソースを活用します。最初に解決策を見つけたマイナーは、新しい取引ブロックをブロックチェーンに追加する権限を得て、それをネットワークに広めます。

仮想通貨マイニングの仕組み

###簡単な説明

1. トランザクションをブロックにまとめる ユーザーが暗号通貨を送信または受信すると、取引は確認を待つ間、一時的に「ブロック」に保管されます。

2. マイナーによる謎の解決 マイナーは、ナンス(Nonce)と呼ばれる特別なランダムな数字を見つけるためにコンピュータを使用し、それをブロック情報と組み合わせることで、指定された目標よりも小さい値を生成します。これは、パズルを含むデジタル宝くじのチケットに似ています。

3. ブロックをチェーンに追加 最初に謎を解いたマイナーは、自分のブロックをブロックチェーンに追加する権利を得ます。他のマイナーはそのブロックの正当性を確認します。

4. 報酬を得る 勝利したマイナーは、新たに生成された暗号通貨とブロックからの取引手数料を含む報酬を受け取ります。

###詳細な説明

ブロックチェーンで新しいトランザクションが行われると、それはメモリプールと呼ばれる待機エリアに送信されます。検証を担当するノードは、これらのトランザクションの有効性を評価します。マイナーの役割は、保留中のトランザクションを集めてブロックに整理することです。なお、一部のマイナーは検証ノードも運営していますが、技術的には異なる2つの機能です。

ブロックは、複数のトランザクションと追加データを含むブロックチェーンのレジスタのページを表します。より正確には、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、候補ブロックにまとめる責任があります。マイナーは、複雑な数学的方程式を解くことによって、この候補ブロックを承認されたブロックに変換しようとします。ブロックを成功裏にマイニングすると、マイナーは新しい暗号通貨とトランザクション手数料を含むブロック報酬を受け取ります。

ステップ1: トランザクションの処理を分割する

ブロックのマイニングの最初の段階は、メモリプールから保留中のトランザクションを取得し、ハッシュ関数を使用して1つずつ処理することです。データがハッシュ関数を通過するたびに、ハッシュ値と呼ばれる固定長の出力が生成されます。

各トランザクションのハッシュ値は、ユニークな識別子として機能する数字と文字の列で構成されています。この値は、トランザクション内のすべての情報を反映しています。各トランザクションのハッシュと並行して、マイナーは自らにブロック報酬を変換する特別なトランザクションを挿入します。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して知られ、まったく新しい通貨単位を生成します。このトランザクションは通常、新しいブロックの最初に来て、保留中のすべてのトランザクションが続きます。

第二のステップ: マークルツリーの構築

すべてのトランザクションがハッシュ化された後、ハッシュ値はメルクルツリー(またはハッシュツリー)として知られる構造に配置されます。メルクルツリーは、トランザクションのハッシュ値をペアにして配置し、それらを再びハッシュ化することで構築されます。生成されたハッシュ出力は再びペアにされ、そのプロセスは1つのハッシュ値に達するまで繰り返されます。この最終的な値はルートハッシュと呼ばれ、それはその構築に使用されたすべての以前のハッシュ値を簡潔に表します。

第三ステップ: ブロックの正しいハッシュ値を探す

ブロックハッシュの値は、各ブロックに対する一意の識別子として機能します。新しいブロックが作成されると、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。また、ナンスと呼ばれるランダムな番号も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際、ルートハッシュ、前のブロックハッシュ、ナンスを組み合わせてハッシュ関数に通します。目的は、正しいハッシュを生成できるまでこれを繰り返すことです。

ルートハッシュと前のブロックハッシュが固定されているため、マイナーは適切なハッシュを見つけるまで何度もナンスの値を調整する必要があります。結果の(ブロックハッシュ)は、プロトコルによって指定された特定のターゲット未満でなければなりません。ビットコインのマイニングの文脈では、ブロックハッシュは特定の数のゼロから始まる必要があります — このターゲットはマイニングの難易度として定義されます。

第4ステップ: 採掘されたブロックの公開

私たちが見たように、マイナーは異なるノンス値を使用して自分のブロックを繰り返しハッシュ化する必要があります。マイナーが正しいブロックハッシュを見つけると、そのブロックをネットワークに放送します。その後、他のすべてのノードがブロックの有効性を確認し、問題がなければ、その新しいブロックを自分のブロックチェーンのコピーに追加します。

この段階で候補ブロックは確認済みブロックに変わり、すべてのマイナーは次のブロックのマイニングに移行します。適切なハッシュをタイムリーに見つけられなかったマイナーは、自分の候補ブロックを放棄し、新たなレースが始まります。

状態: 同時に2つのブロックをマイニング

稀に、マイナーが同時に2つの正しいブロックを発信することがあります。そのため、ネットワークは2つの競合ブロックに直面します。全てのマイナーは、どちらのブロックが最初に届いたか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異なる2つのブロックチェーンに分割されることが原因となります。

競争は、次のブロックがどちらかのグループでマイニングされるまで続きます。新しいブロックが現れると、前のブロックが勝者と見なされます。拒否されたブロックは無効ブロックまたは無視されたブロックと呼ばれ、このブランチを選択したマイナーは正しいチェーンのマイニングを再試行することになります。

マイニングの難易度:継続的な調整

プロトコルは、新しいブロックの生成を一定の速度で保証するために、マイニングの難易度を定期的に調整します。これにより、予測可能なペースで新しいコインが発行されます。難易度は、ネットワークに割り当てられた総計算力(ハッシュレート)に応じて調整されます。

新しいマイナーが参加し、競争が激化するにつれて、ハッシュレートの難易度が上がり、平均ブロック時間の短縮が妨げられます。逆に、いくつかのマイナーがネットワークを離れると、難易度が下がり、新しいブロックのマイニングが容易になります。これらの調整は、ネットワーク全体のハッシュパワーに関係なく、平均ブロック時間の安定性を維持します。

仮想通貨のマイニングの異なる方法

暗号通貨をマイニングする方法はいくつかあり、新しい機器やコンセンサスアルゴリズムの出現に伴い、常に進化しています。マイナーは通常、複雑な暗号方程式を解くために専門のコンピュータを使用します。最も一般的な方法を見てみましょう。

CPUによるマイニング (

CPUマイニングは、通常のコンピュータのCPUを使用して必要なハッシュ関数を実行することに制限されています。ビットコインの初期の頃は、マイニングコストが低く、障壁も非常に少なく、通常のプロセッサーで難易度に対応することができました。その時期には誰でもマイニングを試みることができました。

しかし、参加者が増え、全体のハッシュレートが上昇するにつれて、採掘が利益を上げることがますます困難になっています。さらに、計算能力が高い高度な採掘機器の登場により、CPUによる採掘はほぼ不可能になりました。今日、CPUによる採掘は実用的な選択肢とは見なされておらず、すべてのマイナーが専門の機器を使用しています。

) GPUによるマイニング ###

グラフィックス処理ユニットは、複数のアプリケーションを同時に処理するために設計されています。基本的な用途はビデオゲームやコンピュータグラフィックスに関連していますが、マイニングにも適しています。グラフィックス処理ユニットは、専用のマイニング機器と比較して、相対的に低価格で柔軟性があります。一部のアルトコインのマイニングに使用されることがありますが、その効果はマイニングの難易度や使用されるアルゴリズムに依存します。

( ASIC回路を使用したマイニング

)ASIC###専用に設計された集積回路は、非常に特定の機能を果たすために作られています。暗号通貨の文脈では、採掘専用に設計された専門的な機器を指します。ASICによる採掘は非常に高い効率を特徴としていますが、比較的高価です。ASIC機器は技術の頂点を代表しているため、ユニットあたりのコストはCPUやGPUよりもはるかに高いです。さらに、ASIC技術の継続的な進化により、古いモデルはすぐに非採算的になる可能性があります。これにより、ASICによる採掘は最もコストがかかる方法の一つですが、最も効果的であり、大規模に適用されると非常に利益を上げる可能性があります。

( マイニングプール

ブロック報酬は成功した最初のマイナーにのみ与えられるため、次のブロックを単独でマイニングする可能性は非常に低いです。マイニングハッシュレートが小さいマイナーは、単独で勝利する可能性が非常に低いです。

マイニングプールはこの問題に対する解決策を提供します。それは、マイナーのグループがマイニングリソースを集めて)ハッシュパワー###を増やし、ブロック報酬を獲得する機会を高めるものです。プールがブロックを成功裏に見つけると、メンバーはそれぞれの貢献度に応じて報酬を分配します。

マイニングプールは、個々のマイナーにとって機器や電気代の面で利点を提供するかもしれませんが、彼らのマイニングに対する支配は、中央集権化に関する懸念やネットワークの支配を狙った攻撃のリスクを引き起こします。

( クラウドマイニング

機材を購入する代わりに、マイナーはクラウドマイニングモデルで専門サービスプロバイダーからコンピューティングパワーを借ります。これはマイニングを開始するための簡素化された方法ですが、詐欺や利益の低下などのリスクを伴います。クラウドマイニングを試すことに決めた場合は、評判の良いプロバイダーを選ぶことを心がけてください。

ビットコインのマイニング:最も注目されるケース

ビットコインは、最も有名で明確なマイニング可能な暗号通貨の例であり、そのマイニングはプルーフ・オブ・ワークと呼ばれるコンセンサスアルゴリズムに依存しています )PoW###.

プルーフ・オブ・ワークは、サトシ・ナカモトによって創造され、2008年にビットコインのホワイトペーパーで紹介されたブロックチェーンのオリジナルのコンセンサスメカニズムです。要するに、プルーフ・オブ・ワークは、外部の仲介者なしで分散参加者間の合意にブロックチェーンネットワークがどのように到達するかを定義し、有害な者を抑止するために膨大なエネルギーと計算能力への投資を要求します。

私たちが見たように、ビットコインネットワーク上の未処理のトランザクションは、先進的な機器を用いてパズルを解くために競争するマイナーによってブロックに追加されます。正しい解に最初に到達したマイナーは、そのブロックをブロックチェーンに放送し、検証ノードが受け入れれば、ブロック報酬を受け取ります。

ブロックチェーンの種類によって、ブロック報酬の暗号通貨の価値は異なります。ビットコインの場合、マイナーは2024年12月から3.125 BTCをブロック報酬(として受け取ることができます。ビットコインのハルビングメカニズムにより、ブロック報酬のBTCの量は約210,000ブロックごとに)おおよそ4年ごとに半分になります(。

マイニングは利益を上げますか?

マイニングから収入を得ることは可能ですが、慎重な研究、リスク管理、そして徹底的な調査が必要です。リスクには、機器のコスト、通貨の価格変動、プロトコルのアップデートが含まれます。マイナーは通常、コストと潜在的な利益を天秤にかける際にリスク管理戦略を適用します。

マイニングの有効性は複数の要因に依存しています。その一つは暗号通貨の価格変動です。価格が上昇すると、受け取る報酬の価値が増加します。逆に、価格が下落すると利益は減少します。

採掘機器の効率は、収益性にも大きく影響します。機器は高価になる可能性があるため、採掘者はそのコストと予想されるリターンをバランスさせる必要があります。もう一つの重要な要素は電気料金です。もし大幅に上昇すれば、潜在的な利益を超えてしまい、採掘が無駄になる可能性があります。

さらに、マイニング機器は定期的なアップグレードが必要になることがあります。これは比較的早く古くなるためです。もし機器を更新する予算がない場合、競争が難しくなることがあります。

ついに、重要なプロトコルの進展が起こるかもしれません。例えば、ビットコインの半減期は報酬を半分に減らすことで収益性に影響を与えます。他の場合では、新しいコンセンサスシステムがマイニングに取って代わるかもしれません。例えば、イーサリアムネットワークは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(に完全に移行し、マイニングが不要になりました。

まとめ

マイニングは、ビットコインネットワークや他のプルーフ・オブ・ワークを使用するブロックチェーンの重要な要素を表しています。ネットワークの安全性を維持し、新しいコインの定期的な発行を容易にします。

マイニングには長所と短所があります。主な長所は、ブロック報酬から得られる潜在的な収入です。しかし、マイニングの利益は、電気料金や市場価格などの多くの要因に影響されます。

したがって、暗号通貨のマイニングを始める前に、自分自身でリサーチを行い、この活動に関連するすべてのリスクを評価する必要があります。

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