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仮想通貨のマイニングって何?仕組み・システムとは

仮想通貨,マイニング

仮想通貨をネットで調べていると、必ずと言って良いほど出てくる「マイニング」という単語。これはいったい何を意味するのでしょうか。また、「マイニングする」とは具体的にはどのような事なのか。わかりやすくマイニングについて基本知識を説明します。

仮想通貨・マイニングの基本知識

仮想通貨,マイニング
英文で鉱物採掘を意味する単語「Mining」から、仮想通貨における「マイニング」という言葉が来ています。ビットコインに代表される一般的な仮想通貨では、送金(仮想通貨を指定アドレスへ送ること)の時にその確認作業を行います。ルールにしたがって最も早く作業を成功させた人によって送金が確認され、報酬が仮想通貨で少し与えられます。これを仮想通貨業界ではマイニングと言っています。

マイニングを行うことで、仮想通貨のトランザクションがブロックチェーンに記録されていくのです。

現状では、仮想通貨の知名度が高まる中で、ビットコインでは日本のGMOなど大手がマイニング事業に参入をしはじめています。このため、2015年ごろまではパソコンにグラフィックボードを取り付けたマシンでも可能でしたが、今ビットコインのマイニングで稼ぎを出すためには、相当に高価なハイスペックのマイニングマシンが必要となっています。

仮想通貨・マイニングの実際の作業内容

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実は、いわゆるマイニングは「検算」をしているのではなく「パズルを早く解くゲーム」をやっています。

みなに同じルールで「隠された文字の答え」を見つけるよう、コンピュータで延々と文字を入力しながら、正解を片っ端から試していくのです。

そして一番最初にわかった人に、ブロック書き込みの権利と報酬を与えます。

ハッシュについて

マイニングを説明する際、「ハッシュ」という言葉が出てきます。これは、コンピュータ上のデータを変換して生成されるものです。ハッシュを作り出すためには、ある関数がもう一つ必要ですが、これを「ハッシュ関数」と言います。

ハッシュ関数とは、コンピュータ上の任意の文字列を暗号化するものです。

このハッシュ関数の優れた面は、一方向関数であり、その性質が不可逆的であることです。どういうことかというと、この関数を使うと一度暗号化(変換)が出来ますが、元のデータには戻すことが極めて困難です。

マイニングでは、この「ハッシュ関数」が既定している数値より小さいものを先を争って発見するゲームだと言えます。この解を見つけた場合に勝者(マイナー)はブロック生成の権利を与えられ、そして報酬も仮想通貨で与えられます。

ビットコインに必要な2本の「鍵」

さて、仮想通貨の送金には、パスワードに相当するキー(鍵)が2つ必要になります。1つは「公開鍵」でもう1つは「秘密鍵」です。

「公開鍵」は相手に伝えることができる、口座番号に近いもので、公開して構わないものです。
仮想通貨の送金の時には、「秘密鍵」を用意します。

簡単に言えばこれは「暗証番号」または「ハンコ」のようなもので、この「秘密鍵」を使用して電子的にサインすることで、仮想通貨を送金することができるのです。

ブロックの中身

仮想通貨におけるトランザクションは、1つのブロック(小さな帳簿)の中に、およそ10分間分の記録が収められます。その件数は数十のときもあれば、数百もありますが、とにかく10分間ぐらいの間に取引があった記録が全部ひとまとめになり、1ブロックの中に書き込まれていきます。

ブロックは通し番号がデータに埋め込まれ、このブロックごとにまとめられたそれが連なり、ビットコインの開始から今までのすべてのデータが連鎖してトランザクション記録を全て残します。これがブロックチェーンと呼ばれるものです。

ここでのマイニングとは、それぞれのブロックをブロックチェーンに繋いでいくための補助作業です。未承認の(新規の)トランザクション記録を新ブロックに入れて、チェーンに繋いでいく行為です。

しかし、その作業が出来るのはたった一人だけです。ブロックをブロックチェーンの最後に正式につなげるには、クイズとして出されている「秘密のキー」との値を一番早く発見して、書き込み者の権利をゲットしなくてはいけません。これには強力なコンピューティングパワーが必要です。マイニングというのは正に、この「秘密のキー」の数値を発見することにほかなりません。

前述の「ハッシュ関数」には、一つ前に承認されているブロックでのハッシュ値と(これを「イ」とします)、続いて新しいブロックにある取引記録のデータの一部(これを「ロ」とします)とナンス値(「ハ」とします)からなります、これをもって新規ブロックのハッシュ値とします。

「イ」 は、すでに承認されているブロックチェーンの最後のブロックにあるハッシュ値です。「ロ」が、これに新規のブロック内にあるトランザクションをまとめた電子的指紋値です。そして最後に、「ナンス」という任意の32ビット値(これは「ハ」です)が来て、イロハ3種のデータで「ハッシュ関数」を経由し、新しい256桁のデータを生成します。これを「ハッシュ値」と言い、新規ブロックに与えられます。

マイニングでは、このハッシュ値を発見することですが、「ロ」のデータ(ナンス)を少しずつ変えながら、ある一定の値より小さくなるかどうか、答えを探していきます。最初に数字のゼロが連続して並ぶと、正解となります。

ナンスについて

上記の「ゼロが連続して並ぶようになる」代入値が「ナンス」です。「ナンス」という名前は、使い捨ての数字という意味の「number used once」という英語の省略です。

マイナーたちは先を争って正解のナンス値を探します。たった一人(先着)しか正解になりませんから電力を消費し、マイニング機材をフル稼働して、我先にとブロック生成の権利を取ろうとしているのです。

このようにしていくと、消費電力が大きく、計算能力のある機材を(トータルとして)使用している人は、勝ち抜ける可能性が高くなり、長期間ではたくさんのマイニング報酬がもらえます。これで収入を増やしている人がたくさんいるわけです。

マイニングとは、帳簿の内容をよく検算しているわけではなく、とにかく最も先にクイズを解くこと、つまり「ナンス」をいち早く発見することを争っているのです。
最初に見つけた人は勝者で、マイニング報酬が与えられます。このようなやりかたを「プルーフ・オブ・ワーク(Proof of Work)」といいます。

自分の機材と電力でマイニングを行い、この仮想通貨のネットワークが止まらないようにすること、また後述しますが我先に報酬を得ようとすることで悪意ある改竄をする時間を与えないという仕組みにより、この仮想通貨ネットワークが正常に運営されるのです。

マイニング作業への誤解

ネット上には、わかりやすいビットコインの説明のページなどで、このような書き方でマイニングを説明していることがあります。
(例)「仮想通貨の取引記録は、多くのボランティアのコンピュータが利用され、個々のコンピュータの計算能力で取引を計算、認証して、1つの取引台帳=ブロックチェーンに追記を行います」
ここでは、「追記作業に必要な膨大な計算処理」が強調されますが、それは私達が日常のお金の計算でやっているような「表を作り、鉛筆をなめて、電卓を叩いて検算する」というものではありません。あくまで「勝者になるために競ってクイズを解いている」というのが正しい説明です。

Bitcoinにおけるマイニングの現状

ビットコインは利用者が増え続けています。相場の変動は大きいものの、知名度と利用者は減っていくことはなく、これにより購入と送金などによるトランザクションが増加します。これは、マイニングを行うマイナーが増えなければ認証作業が追いつかなくなっていく一方、マイニング報酬というインセンティブによって自然とマイナーも増えます。現在のハッシュレートはどんどん高まっており、つまりビットコインの利用者、トランザクション、マイナーともに増加の一方であることがわかります。

仮想通貨・マイニングによるセキュリティ強化

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多くの仮想通貨は、取引の中央管理者がいません(例外もあります)。
そこで、セキュリティ面では、そのままでは非常に脆弱な状態です。仮想通貨のマイナーが行うマイニングは、ブロック生成の手助けをするだけでなく、ネットワークの保安にも役立っています。

ブロックチェーンの取引記録を書き換え、不正に資産を得ようとする者がいた場合、ブロック内の情報を改竄します。しかし、ビットコインを始めとする仮想通貨のブロックチェーンは、すべてが一本の縫い糸でつながっているように、前後のデータが相関しています。

つまり、一つの情報を書き換えてしまうと、その後のブロックのデータの大きく崩れてしまい、それを補正しなくてはなりません。それを補正しようと直すと、また次のブロックが崩れます。マイナーらがナンスを発見し急いで報酬を得ようとする速度の中で、このような延々と続く改竄をすみやかに完成させるのは、おそらく不可能に近いことです。

結果的に「早いもの勝ちで報酬ゲットしよう!」とマイナーらがマイニングを行うために、ブロックの1箇所を書き換える成功率と、そのためのコストは非常に大きくなり、ハッキングが成功する可能性はゼロに近くなります。

もちろん、一部のマイナーがマイナー全体の51%以上のハッシュパワーを持ってしまった場合は、ブロックの書き換えが可能になります。

現状では世界の多くのビットコイン・マイナーが競い合っており、ごく少数の悪意あるマイナーが全体のパワーの51%以上を占めることはまず不可能に近いでしょう。

仮想通貨・マイニングにかかるエネルギー消費

仮想通貨,マイニング
正直言うと、マイニングはかなり地球に負担をかけていると言われています。すでにおわかりのように、仮想通貨マイニングにはハイスペックのリグ(機材)による高速計算を求められます。電力消費も相当なものです。マイニングはそのような理由で、発展途上国の郊外など、電気料金の安い地域、また無料でクリーンエネルギーを得られる地方で行うとコスト的に有利となります。

現状のビットコイン・マイニングは多くの電力を消費し、「ナンスを解くクイズ」をやっているだけであり、マイニングはただインターネット上でハッキングなどを寄せ付けないようにこのような動きをしているもので、決して大勢で大学のスーパーコンピュータの代わりとしてたくさんの端末で分散コンピューティングを行い、例えばHIVウイルスのゲノムを解析しようと、分担して少しずつ仕事をしているというような作業ではありません。

言い換えれば、ブロックチェーン、つまり記録の帳簿を正常に保つためなら、他にももっとエネルギー効率の良い方法はあるわけです。ビットコインが行っているのは一つの実験であり、これが最終的な、最良の形であるというわけでもありません。

ビットコインのマイニングハッシュレートは上昇する一方で、ビットコインネットワークのマイニングにかかる電力は、ヨーロッパの小国の年間消費電力を上回るとさえ言われています。しかも、現時点でのビットコインの利用目的は「投資」が圧倒的です。

多少は水力発電、風力発電からのエネルギーでマイニングが行われているとはいえ、実業に使われていない、投資のためだけのコインの送金の認証で、それも帳簿の検算ではなくて「早いもの勝ちゲーム」をやるために電力とハードウェアをつぎ込んでこの仮想通貨ネットワークを維持するのが人類にとって良いことかどうか、という議論が欧米では巻き起こっています。そのぐらい、2009年にビットコインが誕生したころと現在では規模が変わってしまったわけです。

仮想通貨・マイニングについておさらい

仮想通貨のマイニングとは、つまりは速度を争う「クイズ」です。参加者全員に給与が与えられるわけではなく、秘密の番号「ナンス」をいち早く見つけるクイズを行っています。これはとにかく片っ端から代入していく必要があり、コンピュータの計算能力の強い者が勝ちやすくなります。

是非はどうあれ、仮想通貨におけるマイニングは、ブロックチェーンを止めずに動かし続け、ユーザがすみやかに送金できるようにする必要不可欠な作業です。マイナーなくして仮想通貨の使用はできないのです。

【この記事を書いた女子会メンバー】

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