目次

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  1. ビットコインのマイニング(採掘・発掘)とは
  2. ビットコイン(BTC)のマイニング(採掘)の一連の流れ
  3. ビットコイン(BTC)のマイニング(採掘)の課題「51%攻撃」とは
  4. ビットコイン(Bitcoin/BTC)のマイニング(採掘)にを行うための3つの方法
  5. 《まとめ》ビットコイン(BTC)のマイニング(採掘)とは
Large bitcoin mining

ビットコインを支えるマイニング。

最近では、ビットコインのマイニングに関するニュースやSNSで話題となっていることから、気になっている方は多いのではないでしょうか。

中でもこの記事にたどり着いた方は、

「ビットコインのマイニングとは?」
「ビットコインのマイニングが果たす役割を知りたい」

など、様々な疑問・ニーズをお持ちの方がいらっしゃるかと思います。

そこで、Moblockではビットコインのマイニングについて、マイニングが果たす役割などの概要と、マイニングの一連の作業やマイニングに参加する3つの方法など、ビットコインのマイニングについて抑えるべき情報を、わかりやすくご紹介します。

そもそも「ビットコインとは」という疑問をお持ちの方は、「仮想通貨ビットコインとは」の記事をまずご覧になることをオススメします。

ビットコインのマイニング(採掘)とは、送金や支払いなどの取引データをまとめたブロックを、ブロックチェーン(※)に追加するために行う一連の作業のことです。

マイニングを行うネットワーク参加者のことをマイナーと呼びます。

ブロックチェーンとは

データを管理する技術の一種で、分散型台帳技術(Distributed Ledger Technology)といわれており、以下の特徴があります。

改ざん耐性
単一障害点がない
→『心臓』のようなもので、故障やその他のトラブルによってシステム全体が停止してしまうようなポイント(点)のこと
安価なシステム構築が可能

ビットコインの取引データは、このブロックチェーンで管理されています。

そして、マイニングはビットコインのネットワークにおいて、以下2つの重要な役割を担います。

  1. 取引データの検証・承認
  2. ビットコイン(BTC)の新規発行

では、これらの2つの役割の詳細と、マイニングの一連の流れについて次の段落で確認していきましょう。

ビットコインのマイニングでは、ブロックを生成する前に取引データに改ざんなどの不正がないことが確認されています。

ただし、これだけでは取引が承認され、有効な取引とみなされることはありません。

不正がないと判断された取引記録(トランザクション)はブロックに格納され、ブロックチェーンに追加されることで初めて承認されたことになります。

検証された取引データは、ブロックチェーンに格納されるまで、いつまでたっても承認されず、ビットコインで支払いや送金ができないといった事態が発生するのです。

つまり、マイニングとは従来は、企業や銀行などの中央管理者が担っていた、取引データの検証や承認を可能にする、重要な作業ということになります。

マイニングは従来、中央銀行などの発行元が担っていた通貨(ビットコイン)の新規発行の役割を果たしています。

ビットコインの新規発行はマイニングによってのみ行われることが、ビットコインのシステム(プロトコル)で規定されています。

中央銀行が担っていた通貨発行の役割を、発行元の存在しないビットコインではマイニングを行う参加者(マイナー)が担っているのですね。

また、次のこともプロトコルで規定されています。

『新規発行されたビットコインはマイニングに成功したマイナーへの報酬として支払われる』

マイニングの成功とは、自分が新規生成したブロックをブロックチェーンに追加したことをさします。

マイニングとは、1秒間に1兆回以上の計算が必要な間に膨大な計算作業で、コストがかかる作業です。

ビットコインには銀行や政府などの中央管理者が存在しないことは確認したかと思います。

そのため、ビットコインでは、不特定多数のマイナーにマイニング作業を行ってもらう必要があるのですが、この報酬がインセンティブとなり、銀行などの中央管理者が担っていた取引データの検証・承認作業を、不特定多数のマイナーが行う仕組みが成立しているのです。

ここまで、ビットコインのマイニングの役割などの概要についてご紹介してきました。

報酬をもらえる作業と思われがちのマイニングですが、実際は「取引データの検証・承認」や「通貨の新規発行」などの、重要な役割を果たす作業でしたね。

次の段落では、そんなマイニングの、「取引データの検証・承認」から「ビットコインの新規発行」までの作業の流れを図解していきます。

取引の検証からビットコインの新規発行までの流れは以下の通りです。

  1. 取引データの検証
    送金額と受金額があっているかどうかや、改ざんなどの不正がないかどうかの検証を行います。

  2. 新規ブロックの生成
    取引データをまとめる作業です。

  3. 計算問題を解く
    ブロックチェーンへの追加権をかけて、計算競争をします

  4. 計算問題の答えをネットワークに伝える
    計算問題の答えが正しいとみなされると、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。

  5. ビットコインの新規発行

では、先ほどご紹介できなかった、ブロックの生成からブロックチェーンの追加までの流れを確認していきましょう。

新規ブロックの生成とは、取引データをまとめたブロックを生成することを指します。

ここでポイントとなるのは、マイナーは、ブロックにまとめるトランザクションを自由に選択することが可能ということです。

ビットコインを支払いや送金をする際には、トランザクション手数料というものが発生するのですが、このトランザクション手数料もマイナーの報酬となります。

そのため、マイナーはトランザクション手数料の高い取引データをブロックに格納しようとする経済的インセンティブが発生するのです。

そのため、ネットワーク混雑時に自身が送金や支払いをする際、トランザクション手数料を高く設定すると時間内(10分間)でトランザクションが承認されやすくなっています。


新規ブロックを生成するだけでは、トランザクションが承認されたことにならず、加えて新規発行されたビットコインも報酬として受け取ることはできないのでしたね。

ビットコインでは、Proof of Workというルールのもと、「一番早く計算問題を解いた参加者が生成したブロックをブロックチェーンで管理する」ことを定めています。

そのため、ブロックの新規作成後には、ブロックチェーンの追加権をかけて計算競争が行われます。

次に、マイニングで行う計算競争に関して深ぼっていきましょう。

参考情報

Proof of Workがないと、それぞれのマイナーが自由にブロックをブロックチェーンに追加し、参加者が管理するデータがバラバラになる事態が発生。

みんなが管理している情報が異なると、改ざん時などのデータの整合性の確認をすることができず、がブロックチェーンの改ざん耐性という特性はなくなってしまいます。

そこで、Proof of Workでは、ブロックを生成した参加者に計算問題を課し、一番早く正解した参加者が生成したブロックをブロックチェーンで管理することを決め、データの整合性を保っているのです。

ビットコインのマイニングでは、マイナーがブロックの追加権をかけ計算作業を行います。

具体的にいうと、計算作業とは、ブロックチェーンのハッシュ値が一定以下の数値を示すようなナンスを見つける膨大な計算作業のことです。

ハッシュ値とは

ハッシュ関数という、データを変換する際に使用される関数を使用して、算出された変換後のデータのこと。

そして、変換前のデータが少しでも変われば、ハッシュ値は変わるという性質があります。

以下の画像を見ても、『ブロック』と『ブロっク』では、算出されるハッシュ値が全く異なることがわかりますね。

ナンス(Nonce)とは
※ノンスとも言われています。

Number used once(一度だけ使用される数字)の略称で、計算作業で導き出すべき答えのことです。

では、マイニングの計算作業について具体例と図を交えてご紹介します。

マイナーAが新規生成したブロックのデータ「ブロックA」のハッシュ値を、「6c438f12fd284398643108d52df81c98d2432bb414d4f7a10c35340b8f4286f4」。

ビットコインの計算問題を、「ブロックのハッシュ値を00001以下にするナンスを求めよ」と仮定します。

ハッシュ値の特徴として、変換前のデータが変わればハッシュ値も変化するということがありましたね。

そこで、マイナーAは、「ブロックA」に数値を総当たり的に代入していき、ハッシュ値を00001以下にするナンスを求めにいきます。

正解となるナンスを求める合理的な方法はないので、総当りで代入していくしかありません。

以下、イメージ図です。

このように、ビットコインのマイニングでは、ナンスを求めるための秒間数兆回以上も膨大な計算作業を約10分の時間をかけて行なっているのです。

正解となるナンスを見つけた、マイナーAは自分が生成したブロックとナンスを、全てのネットワーク参加者に共有します。

そこで、他の参加者にナンスが正しいことや、ブロックに含まれるトランザクションが検証されているかどうかなどの確認を行います。

これらの検証を終え、正当とみなされて初めてマイナーAが生成したブロックがブロックチェーンに格納されるのです。


マイナーAはブロックチェーンにブロックを追加することに成功したため、報酬として新規発行されるビットコインを獲得することが可能です。

次に、実態のない仮想通貨ビットコインの新規発行がどのようにして行われるのか、簡単にご紹介します。

新規発行されるビットコインは、マイナーが生成するコインベース・トランザクション(Coinbase tranzaction)という特殊なトランザクションによって行われます。

ビットコインは実態のない仮想通貨で、資産(BTC)の遷移によってその価値を表現しています。

例えば、「AさんからBさんへ1BTCを送金」という価値の遷移を表したトランザクションがブロックチェーンに格納されたとします。

このトランザクションから分かることは、Bさんは1BTCを持っているということです。

このように、ビットコインでは、資産(BTC)の遷移によって価値が表現されているのです。

マイナーAは、ブロックを生成する際に、『マイナーAに、新規発行されるビットコインを送金』というコインベース・トランザクションをブロックに格納します。

マイナーAがブロックの格納に成功すると、このコインベーストランザクションが承認されたことになり、マイナーAへの報酬の支払い、つまりビットコインの新規発行が行われるのです。


ビットコインでは、取引データの改ざん防止のため、あえて膨大な計算作業をマイナーに課していると考えられます。

ビットコインのブロックチェーンの各ブロックには、以下のようなデータ(簡略化)が格納されています。

図を見ても分かる通り、各ブロックには、前のブロックのハッシュ値が格納されているのです。

N番目のブロックには、N-1番目のブロックのハッシュ値が格納されているということ。

そして、これらのデータを格納したブロックが、以下の図のようにチェーン上に繋がっているのです。

仮に攻撃者が、上図で『N番目』の取引データが改ざんをしたとします。

『ブロックのハッシュ値』=『前のブロックのハッシュ値+取引データ+ナンス』のため、前のブロックのハッシュ値が変化すると、ブロックのハッシュ値も変化してしまうのです。

この時、「ブロックのハッシュ値が一定以下の数値ではなくなる」ことや「ブロックチェーンを参加者で分散管理している」ため、改ざんがすぐに発見されてしまいます。

そのため、N番目のブロックを改ざんした攻撃者は、改ざんを成功させるために、N番目以降の全てのナンスを探し出す必要があるのです。

しかし、ナンスの計算には、時間や膨大な電気代などのコストがかかり経済的インセンティブが欠如します。

加えて、10分おきに新規生成されるブロックを上回るペースで改ざんをしなければならず、極めて困難です。

このように、ビットコインのマイニングではあえて膨大な計算作業をマイナーに課すことで、改ざんの帽子をがかっていると考えられます。


ここまでで、マイニングの役割や一連の流れについてご紹介してきました。

マイニングとは、「取引データの検証・承認」、「ビットコインの新規発行」という重要な役割を果たし、「あえて膨大な計算作業にする」ことで、取引データの改ざん防止を図っているのでしたね。

ただ、ビットコインには51%攻撃というリスクが存在し、51%攻撃が実現してしまえば取引データの改ざんが可能になってしまうのです。

次に、ビットコインのマイニングが抱える51%攻撃について、わかりやすくご紹介します。

ビットコインのマイニングには、51%攻撃という課題があります。

51%攻撃とは、攻撃者がマイニングに必要な計算処理能力を、一定以上コントロールすることで、ビットコインのシステムに対して以下の3つの攻撃を行うことです。

51%以上の計算処理能力をコントロールしなくても、51%攻撃は成立する可能性があるため、一定以上と記載しています。

  • 不正取引の追加
  • 直近のブロックの無効・改ざん
    かなり前のブロックの無効・改ざんは不可能で、直近の数ブロックにしか影響を与えることはできません。
  • 特定のアドレスの取引の妨害

51%攻撃では、他人のビットコインの盗難やかなり前のブロックの改ざんはできないのでご注意ください。

51%攻撃が、ビットコインで実際に起きるかどうかに関しては賛否両論あります。

ただ、2013年に『Ghash.io』というマイニンググループの計算処理能力が、全体の50%を超えそうになり、51%攻撃のリスクが顕在化。

さらに、モナコインという仮想通貨で実際に51%攻撃が起きています。

実際に起きるかどうかはさておき、ビットコインでも51%攻撃が成立するリスクがあることは覚えておいて良いといえるのではないでしょうか。


ここまでで、マイニングの役割や一連の流れ、課題などの概要についてご紹介してきました。

現在、1回のマイニングで新規発行されるビットコインは12.5BTC、日本円で約1125万円と高額です。

そのため、読者の方の中には

自分もマイニングをしてみたい

と思っている方もいるかもしれませんね。

次からの段落では、そんな読者の方のために『ビットコインの3つのマイニング方法』について解説していきます。

興味のある方はぜひご覧ください。

ビットコインのマイニングをするには、大きく分けて以下の3つの方法があります。

  1. ソロマイニング
    マイニング専用マシンを使い、個人でマイニングを行う方法
  2. プールマイニング
    複数の参加者でコミュニティを形成し、協力してマイニングを行う方法。
  3. クラウドマイニング
    マイニングを行なっている企業や団体に投資することで、投資額に応じたマイニング報酬を得る方法

では、それぞれのマイニング方法について、それぞれ確認していきましょう。

ソロマイニングとは、自分でマイニング用の機材等を準備して、単独でビットコインをマイニングする方法です。

ソロマイニングには、以下のメリット・デメリットがあります。

メリット

  • マイニング報酬は全て自分のもの

デメリット

  • マイニングの成功が困難
  • 初期の設備投資がかかる
    マイニングマシンの知識が必要になる場合もあります。
  • 電気代がかかる

ソロマイニングでは、計算競争に勝利し、ブロックチェーンに追加することに成功すれば、多額のマイニング報酬を得ることが可能というメリットがあります。

しかし、最近では資本力のある企業や、複数人で協力してマイニングを行うコミュニティが現れたため、ソロマイニングで収益を上げることが困難です。

実際、Moblockでビットコインのスマホマイニングをしたところ、月に117円の赤字になることがわかりました。

「参考」ソロマイニングのやり方

ソロマイニングを行う手順は以下の通りです。

  1. マイニングソフトのダウンロード
    オススメは、MinerGateというソフトです。
  2. マイニング機材の準備
  3. 他メモリの増設、電源ユニットへの投資
    一般のPCの計算処理能力は低く、マイニングの成功は望めません。そのためASIC(※)などの機材への投資をする必要が出てきます。

ASICとは、Application Specific Integrated Circuitの頭文字をとったもので、「特定の目的のために作られた集積回路」という意味で、特化された目的で卓越した性能を発揮します。

マイニング専用のASICは、『高性能な計算処理能力』に加え、『消費電力が相対的に低く抑えられる』という点がメリットです。

ASICは高額なので、気軽に購入できるものではないのでご注意ください。

プールマイニングとは、複数のマイナーでコミュニティを形成し、協力してビットコインのマイニングをする方法です。

複数のマイナーで形成されたコミュニティをマイニングプールと呼びます。

プールマイニングには、以下のメリット・デメリットがあります。

メリット

  • マイニングの成功確率が高い

デメリット

  • 電気代がかかる
  • 報酬は山分け

プールマイニングは、ソロマイニングと比較して、マイニングの成功確率が高いです。

ただ、成功した際の報酬は、コミュニティに参加しているメンバーで仕事量に応じて分配されることが懸念点といえます。

「参考」プールマイニングのやり方

プールマイニングを行う手順は以下の通りです。

  1. マイニングソフトのダウンロード
  2. マイニングプールの選択
    ハッシュレート分布から、マイニングプールを確認することができます。
  3. マイニングマシンへの投資
    一般のPCでは、マイニングプールへの参加ができない可能性があります。GPUやASICなどの機材へ投資する必要がある可能性があるので、マイニングプールへの参加条件をよく確認するようにしてください。

クラウドマイニングとは、マイニングをおこなっている企業や団体に投資をすることで、投資額に応じたマイニング報酬を手にするという手法です。

クラウドマイニングには、以下のメリット・デメリットがあります。

メリット

  • 簡単に参加可能
    マイニングの知識やマイニングマシンの設定などの手間がかからず、気軽に行うことが可能です。
  • 日々の電気代がかかららない

デメリット

  • 詐欺の恐れ
    「資金を集めておきながら、実際にはマイニングをしていない」「資金を集めた途端サイトが封鎖される」という懸念点があります。
  • 会社の倒産リスク
    会社が倒産し、投資金が戻ってこない可能性があります。

クラウドマイニングは、マイニングマシンの知識が必要ないので、誰でも気軽に参加できるのがメリットと言えます。

ただ、先述したように、詐欺や会社の倒産などのリスクがあるので、ご注意ください。

「参考」オススメのクラウドマイニング業者

クラウドマイニングに参加するには、マイニングソフトのダウンロードやマイニングマシンへの投資の必要がありません。

クラウドマイニング業者を選び、投資をするだけで参加することができます。

オススメのクラウドマイニング業者はGenesis Miningです。

Genesisi Miningでは、『ビットコイン』『Dash』『イーサリアム』『ライトコイン』『Monero』『Zcash』の6種類の仮想通貨のマイニングを行なっており、マイニング期間や料金プランを自分で選択することができます。

Genesisi Miningの参加方法は以下の通りです。

  1. Genesisi Miningの公式HPにアクセス
  2. 『今すぐマイニングを始める!』を押し個人情報入力
  3. 確認メールでアカウント認証をする

この手順後に『マイニングを始める』をクリックし、自分にあったマイニングプランをお選びください。

ここまで、ビットコインのマイニングに関する情報をご紹介してきましたが、まとめると以下の通りです。

  • ビットコインのマイニングの役割は2つ
    ①取引データの検証・承認
    ②ビットコインの新規発行
  • マイニングを行うのはマイナー
  • ビットコインのマイニングを行う方法は3つ
    ①ソロマイニング
    ②プールマイニング
    ③クラウドマイニング

ビットコインのマイニングとは、ビットコインの報酬をもらえる作業と思われがちです。

しかし、マイニングとは、ビットコインの新規発行に加え、送金や支払いの取引データの検証・承認という重要な役割を担っているのでしたね。

最近ビットコインのマイニングにかかる電気代が原因となる規制や、マイニングの集権化問題を解決するために、新しい仮想通貨が誕生しています。

ビットコインのマイニングを巡る規制の実施や、マイニングの課題を解決する新しい仮想通貨の誕生が予測されます。

ビットコインのマイニングに関する、今後の動向い注目いきおきたいと思います。