ビットコインマイナーとはどのような役割なのか

　　・マイナーがビットコインの取引を確認する方法

　　・プルーフ・オブ・ワークの意味するもの

　　・誰でもビットコインマイナーになれるのか？

　　・ビットコイン・マイニングプールの紹介

　　中央の統制機関を介さずに機能する通貨システムでは、ビットコインは「最終性」を持っている取引を決済する必要があります。トランザクションのロールバックや再生はありえない。

　　前の記事で紹介したフルノードは、トランザクションが有効であること、つまりアドレスに関連する未使用資金（UTXO）を使用できることを証明する正しいデジタル署名を提示することを保証します。

　　しかし、これらの取引はブロックチェーン上で確認される必要があり、二重の支出が行われていないことを確認する必要があります。彼らはそのサービスに対して報酬を得ています。つまり、新しいビットコインを発行する機能も担っているのです。

　　マイナーとトランザクションの確認

　　ビットコインのブロックチェーンは、ブロックサイズが1MBと決まっているため、1秒間に平均7件しか取引できない。そのため、未確認の取引はメンプールと呼ばれる場所に置かれ、マイナーが引き継ぐことになります。

　　マイナーの役割は、メンプールを監視し、これらの未確認取引を候補ブロックにパッケージすることである。10分ごとに候補ブロックの1つが選ばれ、その中のすべての取引を確認（決済）して既存のブロックチェーンに追加します。

　　マイナーは、この決済機能に対して、ブロックが確定するごとに新たなビットコインで報酬を得るようになっています。最初のブロック（別名Genesisブロック）は2009年1月3日に採掘され、50BTCの報酬が支払われました。

　　それ以来、約10分間隔で新しいブロックが追加され、21万ブロックごとに採掘者が受け取る報酬が半分になる仕組みになっています。これは4年周期に相当し、2140年頃に2100万ビットコインの供給上限を達成することになります。

　　ビットコインの2021年のATH価格64,805ドルで、6.25BTCの報酬レートは、10分ごとに1ブロックあたり42万ドル以上支払われることになります。

　　新しいブロックを確認したマイナーに与えられるBTCは「coinbase reward」とも呼ばれています。

　　マイナーとプルーフ・オブ・ワーク

　　ビットコインの価値は、デジタル希少性と、二重消費を防止する方法から生まれるため、採掘プロセスは難しくが非常に複雑なものになっています。そこで、Proof of Work (Pow)と呼ばれるものによってこの複雑なプロセスを達成していきます。

　　PoWでは、数学的パズルを解くことによって、候補となるブロックをネットワークにブロードキャストする権利を獲得するために、マイナー同士が競い合います。

　　Full Nodesは、2,016ブロックごとに必要な計算能力が消費され、10分ごとに新しいブロックが作成されるようにし、最大供給量に合わせて発行を調整しています。

　　このパズルは、採掘者が不正をしていないことを証明するものであり、単一の企業がすべてのブロックを発見してビットコインの報酬を独り占めしたり、取引を削除してシステム全体を停止させたりすることができないようにするためのものです。

　　したがって、PoWはデジタルの希少性を維持するプロセスに不可欠であり、無限に供給される不換紙幣システムの欠点を改善するものであると言えます。

　　ビットコインの採掘パズル

　　計算パズルは、SHA256と呼ばれるハッシュアルゴリズムという形式をとっており、これはNSAが開発した、外部の暗号通貨規格です。

　　ハッシュは、プライバシーとセキュリティを可能にするデジタル記録用のユニークな一方向識別子です。ランダム化エンジンのようなもので、任意の入力を与えると、アルゴリズムは一定の長さのテキストと数値のランダムな文字列（ハッシュ）を生成します。入力の文字を一文字でも変えれば、異なるハッシュが得られ、ハッシュからパスワードを知ることはできませんが、ユニークな入力は常に同じハッシュ値を生成します。

　　SHA256 - ビットコインのマイニングに使用される - 入力サイズに関係なく、64文字の長さのハッシュを生成し、各文字は4バイトのデータを表します 64*4=256.

　　ビットコインマイニングは宝くじと表現されることがありますが、それはマイナーがProof of Workを示すために完了するタスクが任意であり、新しいブロック生成とビットコイン発行を規制するための巧妙な方法に過ぎないからです。

　　このゲームの目的は、新しいブロックと前のブロックから特定の詳細をハッシュ化し、ターゲットと呼ばれる数値以下の別のハッシュ値を生成することです（宝くじで例えると、これが当選番号です）。

　　ハッシュ化されたブロックの詳細は、バージョン番号、タイムスタンプ、前のブロックのハッシュ、Merkle Rootと呼ばれるもののハッシュ、nonceと呼ばれる乱数、ターゲットハッシュである。

　　256ビットのアルゴリズムが生成できる数字の範囲を考えると、ターゲットを見つけるには多くの推測が必要になるため、マイナーが行うのはアルゴリズムをできるだけ頻繁に実行することです。

　　当初、ビットコインは普通の家庭用コンピューターに搭載されているGPU（Graphics Processing Unit）を使って採掘することができましたが、これはもともとPCゲームなどでグラフィックの描画を高速化するために設計されたものでした。

　　現在、マイナーは、ASICと呼ばれる特定用途向け集積回路を使用したマイニングリグと呼ばれる専門ハードウェアを使用しています。これらは、ビットコインの採掘の核となる数学的問題を解決するために最適化されたコンピュータ・プロセッサです。最も人気のあるものの1つは、Bitmain社製のAntman S19j Pro Miner 100 TH/sです。

　　マイニング施設は、資金的に可能な限り多くのリグを稼働させ、世界のどこかで他のマイナーがパズルを解く前に、パズルを見つけようと冷静になります。

　　ターゲットが見つかると、ブロックとそのトランザクションがブロックチェーンに追加され、すべてのフルノードとマイナーと同期して、プロセスが再び開始されます。

　　フルノードがブロック作成を調整する方法を前述しましたが、これは集合的なマイニング能力の増減を説明するものです。ビットコインの価格によって、参加するためのインセンティブ（コインベースの報酬と手数料）の価値が決まるため、論理的にはビットコインの価格に関連して変化します。

　　ビットコイン価格、既知の難易度レート、集団ハッシュレート、マイニング作業の運営コスト（エネルギー/冷却/オーバーヘッド）を使用して、参加可能かどうかを判断することができます。

　　ハッシュレートはビットコインネットワークの強さの代理であり、悪質な業者が新しいブロックに追加されるトランザクションを決定し、コインを二重に消費できる可能性を持つには、集団ハッシュレートの51％を支配する必要があるからです。

　　また、ビットコインの採掘がなぜこれほどエネルギー集約的であるかは、採掘装置が24時間365日稼働してターゲットを見つけるためであり、ハッシュパワーの総量が増えるほど難しくなることからも明らかであろう。これは価格との好循環を生み、ハッシュレートが上がると価格も上がる傾向にあり、より多くのマイナーを引き寄せることになります。

　　誰でもビットコインマイナーになれるのか？

　　ここまで読んで、マイニングリグを動かすプロセスに興味が湧いてきた人もいるかもしれません。しかし、ビットコインマイニングは、今やプロの事業であり、世界のビットコインマイニングセンターのほとんどは、電力が安価で豊富な地域の再生可能エネルギー源の近くに位置しています。

　　プロの採掘者は、マシンをオーバークロックし、メーカーの推奨設定値以上のパフォーマンスで動作させます。この場合、採掘機がオーバーヒートしないように注意する必要があり、採掘作業ごとに冷却するほど多くのエネルギーを消費しています。

　　このことから、水力発電のダムを所有していたり、巨大なソーラーパネルを持っていたりしない限り、GPUやASICを使って趣味でビットコインを採掘して利益を得ることは至難の業です。

　　複数のASICを連携させても、数週間、数カ月、あるいはそれ以上、新しいブロックを発見することができないかもしれない程です。しかも、その間、必要な電力と発熱を抑えるために、高額な電気代がかかってしまいます。

　　そこで、より多くの人がマイニングを楽しめるようにするために、ビットコインの保有者はマイニングプールを作りました。これは、採掘者のグループがハッシュパワー（コンピュータの処理能力の集合体）を組み合わせて、一緒に新しいブロックを探すというものです。

　　プール内のマイナーの誰かがブロックを探し当てると、ハッシュパワーに比例してコインベースの報酬がプールメンバー全員に分配されます。

　　暗号通貨を採掘すると決めたら、リグを設置する適切な場所（涼しく、通気性がよく、ノイズの苦情を防ぐために断熱または隔離されている）を見つけ、ニーズと予算に合ったASICを選択する必要があります。そして、マイニングギアが届いたら、どのマイニングプールに参加するかを検討することになります。

　　例えば、あなたがハッシュパワーの5%をプールに提供し、プールが新しいブロックを発見した場合、あなたは報酬の5%を受け取れることになります（0.3125BTC相当※プール手数料除く）。

　　簡単に儲かるように聞こえますが、やはり、ビットコインの採掘で利益を得るのは非常に難しいのです。というのは、もし簡単なのであれば、誰しも利益を得ているはずです。

　　競争の少ない他の暗号通貨のマイニングを検討することもできますが、その場合は報酬と照らし合わせましょう。

　　ビットコインマイニングプールの選択

　　マイニングプールを選ぶ際、ハッシュパワーの観点から、プールの規模が大きければ大きいほど、定期的にブロックを発見することができます。これにより、安定した収益を確保することができます。

　　しかし、自身がプールに供給するハッシュパワーはごく一部であるため、あなたがコインベースに支払う報酬もわずかなものになります。逆に、小規模なプールに参加すれば、報酬の取り分は多くなりますが、プールが発見するブロックの数が前者に比べて多くないので、支払いの頻度は少なくなります。

　　DIYの場合、データを共有するためにプールにpingを打つ際に、低遅延で高速なインターネット接続が必要になります。

　　データの受信に遅れが生じると、次のブロックの解決策を探すのに時間を浪費することになります。理想的には200ms以下、可能な限りゼロに近いPingが必要です。

　　また、プールによって手数料が異なるので、これも考慮する必要があります。さらには、ペイアウトの頻度も異なり、予定された日にしかペイアウトしないものや、口座に最低額のビットコインが貯まった時点でペイアウトするものもあります。

　　採掘者の報酬を分配されるまで預かるプールでは、ハッキングされたり資金を保持されたりしないように頼ることになるため、リスクが発生します。自分のウォレットに直接支払われるプールを選ぶとよいでしょう。

　　最後は、マイニングプールに投資することによる機会費用です。他所と比べてマイニングプールでは自身の投資に対して同等以上の収益率を得ることができるでしょうか。このようなことも十分に検討するようにしましょう。

　　ホスティング型ビットコインマイニングサービスの利用

　　より良い方法は、マイニングリグをホストしてくれるサービスを利用することでしょう。マシンと電気代はかかりますが、それ以外はすべてお任せです。ダッシュボードでROIを見ることができ、損益分岐点を計算することもできます。以下はCompass Miningの例です。

　　ビットコインマイニングホスティングサービスを利用する際の流れをまとめます（上記ツイートを参考に）。

　　マイニングリグを購入する。これらは供給が不足しており、価格は約9,000ドルである。

　　マイナーのホスティング先を選び、電気代（この例では月250ドル）を支払う。

　　ブロック報酬と取引手数料からの収益を監視するためにプールに接続し、受け取るための口座を設定する。

　　また、マイナーはブロックチェーンに追加しようとするブロックに関連する各取引の送信者から手数料を取りますが、ブロック報酬に比べれば取るに足らない金額です。

　　まとめると、ブロックを集約された取引データと考え、採掘者は各取引の正確さを検証し、その努力に対してコインで報酬を得ることができる。つまり、採掘者は決済と発行の2つの機能を提供しているのです。