要点
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の整理および検証プロセスの重要な部分です。マイニングは、新しい暗号通貨ユニットを作成する責任も負っています。
マイナーが行う作業は集中的なコンピュータ資源を必要としますが、それがブロックチェーンネットワークを安全に保つ手助けをします。
マイナーは保留中のトランザクションを集め、それをブロックに整理し、ネットワークにブロードキャストします。ブロックが検証ノードによって承認されると、マイナーはブロック報酬を受け取ります。
暗号マイニングの収益性は、ハードウェアの効率性、電力コスト、市場の変動、ブロックチェーンプロトコルの将来的な変更などの要因に依存します。
暗号マイニングとは何ですか？
すべての暗号通貨トランザクションが記録されるグローバルなデジタル台帳を想像してください。マイニングは、この台帳が正確で安全であることを保証します。マイナーは、保留中のトランザクションを整理し確認するために、パズル（本質的には数字を推測すること）を解くために専門のコンピュータを使用します。最初に解決した者は、暗号通貨で報酬を得ます。
暗号マイニングは、ビットコイン（BTC）のような暗号通貨のセキュリティを確保するプロセスです。これは、ユーザーのトランザクションが検証され、ブロックチェーンの公開台帳に追加されるプロセスです。マイニングは、ビットコインネットワークが分散化されるための重要な要素の1つであり、中央権限なしで機能できるようにします。
マイニング操作は、既存の供給に新しいコインを追加する責任も負っています。これが「お金を印刷する」ように聞こえるかもしれませんが、暗号マイニングはプロセスを管理し、誰もが任意に新しいコインを作成できないようにする一連のハードコーディングされたルールに従います。これらのルールは、基盤となるプロトコルに組み込まれ、分散ネットワークのノードによって強制されます。
新しい暗号通貨ユニットを作成するために、マイナーはその計算力を使用して複雑な暗号パズルを解決します。パズルを解決した最初のマイナーは、トランザクションの新しいブロックをブロックチェーンに追加し、ネットワークにブロードキャストする権利を得ます。
暗号マイニングはどのように機能しますか？
短い答え
1. トランザクションがブロックにグループ化されます。誰かが暗号通貨を送信または受信すると、保留中のトランザクションは確認を待つ「ブロック」にグループ化されます。
2. マイナーがパズルを解きます。マイナーは、ブロックデータと組み合わせたときに特定のターゲット数値未満の結果を生成する特別な数値、ノンスを推測するためにコンピュータを使用します。それは、パズルを含むデジタル宝くじのようなものです。
3. ブロックチェーンへの追加
パズルを解決した最初のマイナーは、自分のブロックをブロックチェーンに追加することができます。他のマイナーは、このブロックが有効であることを確認します。
4. 報酬を得る
勝利したマイナーは、作成された新しい暗号通貨と、マイニングしたブロックからの取引手数料を含む報酬を得ます。
長い答え
新しいブロックチェーントランザクションが行われると、それらはメモリプール（またはメンプール）と呼ばれるプールに送信されます。検証ノードは、トランザクションの有効性を確認する責任を負っています。マイナーの仕事は、これらの保留中のトランザクションを収集し、ブロックに整理することです。一部のマイナーは検証ノードを運営していますが、マイニングノードと検証ノードは技術的には異なります。
ブロックを、いくつかのトランザクションが記録されたブロックチェーン台帳のページとして考えることができます（他のデータとともに）。より具体的には、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組み立てる責任を負っています。
マイナーは、この候補ブロックを確認済みのブロックに変換しようとします。これを行うためには、大量の計算リソースを必要とする複雑な数学の問題を解決しなければなりません。しかし、成功裏にマイニングされたブロックごとに、マイナーは新しく作成された暗号通貨と取引手数料からなるブロック報酬を受け取ります。詳しく見ていきましょう。
ステップ 1: トランザクションのハッシュ化
ブロックをマイニングする最初のステップは、メモリプールから保留中のトランザクションを取り出し、1つずつハッシュ関数を通して提出することです。データがハッシュ関数を通るたびに、ハッシュと呼ばれる固定サイズの出力が生成されます。
マイニングの文脈では、各トランザクションのハッシュは識別子として機能する数字と文字の文字列で構成されています。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。
ハッシュ化と各トランザクションの個別リストに加えて、マイナーは自分自身にブロック報酬を送信するカスタムトランザクションも追加します。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、新しいコインを作成します。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もので、確認を待つ保留中のトランザクションのグループが続きます。
ステップ 2: マークルツリーの作成
各トランザクションがハッシュ化された後、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）と呼ばれるものに整理されます。マークルツリーは、トランザクションハッシュをペアにして整理し、再度ハッシュ化することによって生成されます。
新しいハッシュ出力はペアに整理され、再度ハッシュ化され、このプロセスは単一のハッシュが作成されるまで繰り返されます。この最後のハッシュはルートハッシュ（またはマークルルート）として知られ、基本的にはそれを生成するために使用されたすべての以前のハッシュを表すハッシュです。
ステップ 3: 有効なブロックヘッダー（ブロックハッシュ）の発見
ブロックヘッダーは各個別のブロックの識別子として機能し、各ブロックにはユニークなハッシュがあります。新しいブロックを作成する際、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、ノンスと呼ばれる任意の数値も追加する必要があります。
したがって、候補ブロックを確認しようとする際、マイナーはルートハッシュ、前のブロックのハッシュ、ノンスを組み合わせてすべてをハッシュ関数に通す必要があります。彼らの目標は、有効なハッシュを作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のハッシュは変更できないため、マイナーは有効なハッシュが見つかるまでノンスの値を何度も変更する必要があります。有効と見なされるためには、出力（ブロックハッシュ）はプロトコルによって決定された特定のターゲット値未満でなければなりません。ビットコインのマイニングでは、ブロックハッシュは特定の数のゼロで始まる必要があります。このターゲット値はマイニングの難易度として知られています。
ステップ 4: 採掘したブロックのブロードキャスト
ご覧のように、マイナーは異なるノンス値を使用してブロックヘッダーを繰り返しハッシュ化する必要があります。有効なブロックハッシュが見つかるまでこれを行います。有効なブロックハッシュを見つけたマイナーは、このブロックをネットワークにブロードキャストします。その後、他のすべての検証ノードがそのブロックが有効かどうかを確認し、有効であれば、新しいブロックをブロックチェーンのコピーに追加します。
この時点で、候補ブロックは確認済みのブロックとなり、すべてのマイナーは次のブロックのマイニングに移ります。有効なハッシュを時間内に見つけられなかったマイナーは、次のマイニングレースが始まるため、自分の候補ブロックを破棄します。
2つのブロックが同時にマイニングされた場合は？
時折、2人のマイナーが同時に有効なブロックをブロードキャストし、ネットワークは2つの競合ブロックを持つことになります。マイナーは受け取った最初の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、一時的にネットワークが2つの異なるバージョンのブロックチェーンに分かれます。
これらのブロック間の競争は、競合ブロックの上に次のブロックがマイニングされるまで続きます。新しいブロックがマイニングされると、それ以前のブロックが勝者と見なされます。そこから放棄されたブロックは孤児ブロックまたは古いブロックと呼ばれ、そのブロックを選んだすべてのマイナーが勝者のブロックのチェーンのマイニングに戻ることになります。
マイニングの難易度とは何か？
マイニングの難易度は、プロトコルによって定期的に調整され、新しいブロックの作成の一定の速度を確保し、新しいコインの発行を安定させます。難易度はネットワークに割り当てられた計算能力（ハッシュレート）に比例して調整されます。
新しいマイナーがネットワークに参加し、競争が激化するたびに、ハッシュの難易度は上昇し、平均ブロック時間の短縮を防ぎます。逆に、多くのマイナーがネットワークを離れると、ハッシュの難易度は下がり、新しいブロックをマイニングしやすくなります。これらの調整は、ネットワークの総ハッシュパワーに関係なく、平均ブロック時間を一定に保ちます。
暗号通貨マイニングの種類
暗号通貨をマイニングする方法はいくつかあります。新しいハードウェアやコンセンサスアルゴリズムの登場に伴い、装置やプロセスは変化します。通常、マイナーは専門の計算ユニットを使用して、複雑な暗号的方程式を解決します。最も一般的なマイニング方法を見てみましょう。
CPUマイニング
中央処理装置（CPU）マイニングは、コンピュータのCPUを使用してプルーフ・オブ・ワーク（PoW）モデルに必要なハッシュ関数を実行します。ビットコインの初期の頃、マイニングコストと参入障壁は低く、通常のCPUで対応できる難易度でした。当時、誰でも暗号通貨のマイニングを試みることができました。
しかし、より多くの人々がBTCをマイニングし、ネットワークのハッシュレートが増加するにつれて、利益を上げるマイニングはますます困難になりました。より高い処理能力を持つ専門的なマイニングハードウェアの登場により、CPUマイニングはほぼ不可能になりました。今日、CPUマイニングはほとんどのマイナーが専門のハードウェアを使用しているため、もはや実行可能な選択肢ではない可能性が高いです。
GPUマイニング
グラフィックス処理装置（GPU）は、さまざまなアプリケーションを同時に処理するように設計されています。通常はビデオゲームやグラフィックスレンダリングに使用されますが、マイニングにも使用できます。
GPUは比較的安価で、高度に特化したマイニングハードウェアよりも柔軟性があります。GPUは一部のアルトコインをマイニングするために使用できますが、その効率はマイニングの難易度とアルゴリズムによって異なります。
ASICマイニング
アプリケーション特化型集積回路（ASIC）は、特定の目的のために設計されています。暗号通貨では、マイニング専用に設計された専門のハードウェアを指します。ASICマイニングは非常に効率的で知られていますが、比較的高価です。
ASICマイナーはマイニング技術の最前線にあるため、ユニットのコストはCPUやGPUよりもはるかに高くなります。さらに、ASIC技術の継続的な進歩により、古いASICモデルはすぐに利益を上げられなくなる可能性があります。これにより、ASICマイニングは最も高価なマイニング方法の1つですが、最も効率的で、大規模に行えば利益を上げることができる可能性もあります。
マイニングプール
各ブロック報酬は最初の成功したマイナーにのみ与えられるため、ブロックをマイニングする確率は非常に低いです。マイニングパワーの小さな割合を持つマイナーは、自分で次のブロックを発見する機会が非常に少ないです。マイニングプールはこの問題の解決策を提供します。
マイニングプールは、資源（ハッシュパワー）をプールしてブロック報酬を獲得するチャンスを高めるマイナーのグループです。プールがブロックを成功裏に見つけた場合、プール内のマイナーはそれぞれが貢献した作業の量に応じて報酬を共有します。
マイニングプールは、ハードウェアや電力コストの面で個々のマイナーに利益をもたらすことができますが、マイニングにおける支配が中央集権化や潜在的な51%攻撃の懸念を引き起こしています。
クラウドマイニング
機器を購入する代わりに、クラウドマイナーはクラウドマイニングプロバイダーから計算能力を借ります。これはマイニングを始めるためのよりシンプルな方法ですが、詐欺や収益性の低下などのリスクが伴います。クラウドマイニングを試すことに決めた場合は、Binanceなどの信頼できるプロバイダーを選ぶことを確認してください。
ビットコインマイニングとは何で、どのように機能するのか？
ビットコインは、マイニング可能な暗号通貨の中で最も人気があり、確立された例です。ビットコインマイニングは、PoWコンセンサスアルゴリズムに基づいています。
PoWは、サトシ・ナカモトによって作成されたオリジナルのブロックチェーンコンセンサスメカニズムで、2008年のビットコインホワイトペーパーで紹介されました。要するに、PoWは、第三者の仲介者なしに、すべての分散参加者がどのようにブロックチェーンネットワークで合意に達するかを決定します。それは、不正行為を抑止するために電力と計算能力への大きな投資を要求することによって実現されます。
ご覧のように、PoWネットワークの保留中のトランザクションは、専門のマイニングハードウェアを使用してパズルを解決するために競争するマイナーによって整理され、ブロックに追加されます。最初のマイナーが有効な解決策を見つけると、ブロックチェーンに自分のブロックをブロードキャストでき、検証ノードがそのブロックを受け入れると、マイナーはブロック報酬を受け取ります。
ブロック報酬の暗号の量は、ブロックチェーンによって異なります。たとえば、ビットコインのブロックチェーンでは、マイナーは2024年12月現在、ブロック報酬として3.125 BTCを得ることができます。ビットコインの半減メカニズムにより、ブロック報酬のBTCの量は210,000ブロックごとに半分（約4年ごと）に減少します。
暗号マイニングは利益を上げるか？
暗号通貨のマイニングでお金を稼ぐことは可能ですが、慎重な考慮、リスク管理、およびリサーチが必要です。また、ハードウェアコスト、暗号通貨の価格変動、および暗号通貨プロトコルの変更などの投資とリスクも含まれます。これらのリスクを軽減するために、マイナーはしばしばリスク管理の実践を行い、潜在的なコストと利益を評価します。
暗号マイニングの収益性は、いくつかの要因に依存します。その1つは暗号通貨の価格変動です。暗号通貨の価格が上昇すると、マイニング報酬のフィアット価値も上昇します。逆に、価格が下がると収益性が低下する可能性があります。
マイニングハードウェアの効率も、マイニングの収益性を決定する重要な要因です。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それが生み出す可能性のある報酬のバランスを取る必要があります。考慮すべき他の要因は、電力コストです。電力コストが高すぎると、収益を上回る可能性があり、マイニングは利益を上げられなくなります。
さらに、マイニングハードウェアは比較的頻繁にアップグレードする必要がある場合があります。古いモデルよりも新しいモデルが優れており、マイナーが機器をアップグレードするための予算を持っていない場合、競争を維持するのに苦労する可能性があります。
最後に、プロトコルレベルで重大な変更が発生する可能性があります。たとえば、ビットコインの半減は、ブロックのマイニング報酬を半分に減らすため、マイニングの収益性に影響を与える可能性があります。他の場合では、マイニングのプロセスが他の検証方法に置き換えられることがあります。たとえば、イーサリアムは2022年9月に完全にPoW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切り替えたため、マイニングが不要になりました。
締めくくりの考え
暗号通貨マイニングは、ビットコインや他のPoWブロックチェーンの重要な部分であり、ネットワークの安全を維持し、新しいコインの発行を安定させるのに役立ちます。
マイニングには特定の利点と欠点があります。最も明白な利点は、ブロック報酬から得られる潜在的な収入です。しかし、これは電力コストや市場価格などのさまざまな要因に影響されます。暗号マイニングに飛び込む前に、自分自身でリサーチ（DYOR）を行い、すべての潜在的なリスクを評価する必要があります。
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