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【初心者向け】いまさら聞けない「マイニング」ってなに??誰でも5分で分かる仮想通貨の解説まとめ

【初心者向け】いまさら聞けない「マイニング」ってなに??誰でも5分で分かる仮想通貨の解説まとめ

仮想通貨に関する言葉で「マイニング」というワードを見かけませんか?「なんとなく知っている」「よくわからないや」という人は意外と多いのではないでしょうか?
この記事では「マイニング」のことをよく知らなかったり、詳しく知りたい人の為に仮想通貨を扱ううえで必ず知っておかなくてはならない「マイニング」についてご紹介いたします。

ユウタユウタ

「マイニング」って結構耳にするよね!確か、仮想通貨の取引を承認する作業だったかな?

クリプト博士クリプト博士

お、大体はちゃんとわかっておるようじゃの。ただ「マイニング」は奥が深いぞい、この記事を見てちゃんと学ぶのじゃ。

いまさら聞けない「マイニング」ってなに??誰でも5分で分かる仮想通貨の解説まとめ

マイニングとは?

「マイニング」は一般的には石油や金などの鉱物を掘り出すための行為のことを指しますが、仮想通貨のマイニングとは、仮想通貨を送金したり受け取ったりしたデータを、ブロックチェーンに記録するための計算処理を行うことです。(マイニングをしている人々を「マイナー」と呼びます)

マイニングで取引が承認されると新たなブロックチェーンが作られ、そのブロックチェーンには仮想通貨が発行されてから現在まですべての取引が記録されています。

そして、マイナーは取引データの計算処理を行う代わりにマイニングした仮想通貨を手に入れることができます。(報酬には一定の条件が付与されています。)

つまり、仮想通貨業界における「マイニング」とは新たなブロックを生成して、その報酬として仮想通貨を手に入れる行為のことで、マイニングの役割はシンプルに言うと「仮想通貨の新規発行」「取引の承認」なのです。

仮想通貨の新規発行

「仮想通貨の新規発行」はトランザクションを含んだブロックを生成する作業で、トランザクションは「ハッシュ値」というデータで保管されます。

仮想通貨における「トランザクション」とは簡単にいえば「取引」のことで、過去から現在、未来に至るまで、すべての「取引」がチェーン状に繋がっているため、存在しないはずの偽のコインを送ることができません。これにより「取引」の「実在性」が証明できるようになりました。

取引の承認

「取引の承認」はトランザクションデータが書き換えられないように検証していく作業のことです。仮想通貨の取引はすぐに完了するわけではなく、取引完了(承認)までに様々なプロセスが存在します。

取引承認のプロセス
  1. 取引発生・・・仮想通貨の送金などの取引依頼はまず「トランザクションプール」に移されます。
  2. トランザクションプール・・・ここに「未承認の取引」が集まり、マイナーが取引検証をするのを待ちます。
    (トランザクションプールに取引があるときは、コインはまだ相手に支払われていない状態です。)
  3. 検証・・・トランザクションプールから「マイナー(マイニングをする人)」がトランザクションを拾い、取引の検証を行います。
  4. ブロックチェーンに記録、承認・・・検証が完了したトランザクションは新しいブロックに書き加えられ、ブロックチェーンに繋げられ、ブロックに書き加えられた時に取引は承認となります。

承認

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「承認」には「段階」というものがあり、取引の記録されたブロックの上に新しいブロックが繋がったら「1段階の承認」、もうひとつ繋がると「2段階」となります。

取引所やウォレットによって何段階の認証を受ける必要があるのかは基準が異なり、一般的には6段階で確かなものとされますが、1回の承認で10分かかると言われているため6回の承認を得るには時間がかかります。

「ハッシュ値」と「ナンス」とは

「マイニング」とは取引を承認する作業であるとご説明しましたが、取引を承認するために「ハッシュ値」を使います。その「ハッシュ値」とは「0〜fまでを一桁とする16進数で表された数値」のことです。

ハッシュ値

なぜ、ハッシュ値を使うのかというと、「同じ入力値に対する出力値は常に同じ」「ただ、入力値がわずかでも違うと全く異なる出力値になる」「統計学的な手法を含むどのような手段を用いても出力値を予見できない」という特性が、「改ざんできない台帳」の作成に利用できるからなのです。

マイニング作業は具体的に言うと「直前ブロックのハッシュ値と新ブロックのブロックハッシュ値」そして「nonce(ナンス)」の3つをハッシュ関数にかけて「新規ブロックのハッシュ値を出力すること」によって行います。

このとき生成されたハッシュ値が「ある値以下」になるまでナンスを変えて計算しつづけ、その値が見つかるまで何十万回でもナンスの値をランダムに取ってハッシュ関数にいれて計算しつづけます。つまり、マイニングとはシンプルに表現すると「ナンス探し」であると言えます。

マイナー

中央管理者が存在しない仮想通貨のブロックチェーンは、「マイナー(マイニングをする人)」たちが取引処理をします。

マイニングという作業自体は、実は誰でも必要な機材さえあれば参加可能で世界中のマイナーたちの協力によって取引の処理は行われています。
なぜ、マイナーたちがわざわざ機材をそろえてマイニングをするのかというと、マイナーたちに対する報酬制度があるからなのです。

報酬制度

例えば、ビットコインの報酬制度(報酬分配ルール)はPoW(プルーフオブワーク/Proof of Work)と呼ばれていて、このルールに基づいてビットコインの「送金手数料」がマイナーたちへの報酬になります。

このルールは端的に言うと「マイニングを最初に成功させた人は報酬がもらえる」というもので、マイナーへの報酬は基本的にマイニングをした仮想通貨で支払われます。

マイナーと流通量の関係性

仮想通貨がたくさん流通すればその分取引量も多くなるため、多くのマイナーが必要となります。

マイナーとしてはマイニングしているコインが広く知られ、たくさん買われると仮想通貨の価値が上がるので、報酬で得られるコインの価値も高まります。なのでマイナーにとってはマイニングする仮想通貨の流通量が増えることは大きなメリットとなります。

マイニングにも、設備費やサーバー代、電気代といったコストがかかりますが、コストよりも得られる仮想通貨の価値が高ければマイナーの利益となるので価値の高い通貨はマイナーにとっても人気が高くなります。この利益は「通貨発行益」と呼ばれることがあります。

無限にマイニングできるのか?

例えば、ビットコインの発行総量は事前に決められていて、発行総量は2140年までに2,100万BTCとされています。そのため、それ以降は新規に発行されることがありません。

また、マイニングによって発行される量も調整されていて、一瞬で発行量が増えてインフレが起こったり、混乱が生じたりすることを避ける設計になっています。

その他のコインでも同様の設計がなされている為、仮想通貨は基本的に無限にコインがマイニングされ新規発行されるわけではありません。

マイニングの種類

マイニングの方法には、ソロマイニング、クラウドマイニング、プールマイニングの 3 種類があります。

ソロマイニング

単独でマイニングを行うことです。成功すると大きな収入を得ることができ、仲介者を介さないため手数料を払う必要がありません。

クラウドマイニング

マイニングを行っている団体に出資し代わりにマイニングを行ってもらう方法です。資金を提供するだけで簡単に参加でき、マイニングを行う団体は電気代が安い海外でマイニングを行うため、電気代を安く抑えることができます。

プールマイニング

グループでマイニングを行う方法です。マイニングを行う集団をマイニングプールといいます。グループでマイニングを行い報酬を分配するため収入が安定する可能性が高い方法です。

コンセンサスアルゴリズムとは

コンセンサスアルゴリズムとはマイニングする人の決め方のことで、先ほど述べたプルーフオブワークはこのコンセンサスアルゴリズムの一種です。仮想通貨にはマイニングができる通貨とできない通貨が存在し、その違いにはこのコンセンサスアルゴリズムが関わってきます。

プルーフオブワーク(Proof of Work/PoW)

ビットコインなどの仮想通貨で採用されている方式で、膨大な計算量を必要とする作業を成功させた人が取引の承認者となり、新たなブロックをブロックチェーンに繋ぐ権利を得られる仕組みのことです。

プルーフオブワークは、改ざん不可能性を実現した発明だと言われていますが、膨大な電気代がかかる、「51%攻撃」というネットワーク攻撃が可能、などの問題を持っていました。

51%攻撃

51% 攻撃とはネットワーク全体の採掘速度の 51%(50% 以上)を支配し不正な取引を行うことです。もし、誰かが全体の計算能力の過半数を支配すると「不正な取引の正当化」 「 正当な取引の拒否」 「 マイニングの独占」を行うことが可能となります。

現在 51% 攻撃に対する有効な対策はありませんが、仮に誰かが51% 攻撃を行ったとしても攻撃者は利益を得ることがないことが周知されているため、誰も 51% 攻撃を行わないと考えられています。

攻撃者が利益を得ない理由としては、51% 攻撃によりビットコインの安全性が確保できないため、ビットコインの価値が下がり、そうなると攻撃者は価値が下がったビットコインを不正に得ても利益にならないからだと言われています。

そして、50% 以上のマイニング速度を確保するのは非常に高コストであるため、現実的には難しいとされています。しかし、2013年12月に「Ghash.io」というビットコインのマイニングプールの採掘速度が 50% を超えそうになり、「51%攻撃」が大きな話題となってビットコインの値が一時下がりました。

プルーフオブステーク(Proof of Stake/PoS)

そこで、こういった問題点を解決できる新しいコンセンサスアルゴリズムとして、プルーフオブステークが考案されました。

プルーフオブステークはプルーフオブワークに次いでメジャーなコンセンサスアルゴリズムで保有している通貨の量に比例して取引の承認権を得やすいという仕組みです。

プルーフオブステークではほとんどエネルギーを必要とせず、「51%攻撃」を行うとするとその仮想通貨の半数以上を保有している必要があるので莫大な費用がかかります。もし、半数以上を保有して51%攻撃を行ったとすると、その通貨は暴落を起こしてしまうのげ攻撃者の損失が大きくなってしまいます。そのため、51%攻撃も起こりにくいと言われています。

ちなみに、イーサリアム(Ethereum)もプルーフオブワークからこのプルーフオブステークに移行する予定になっていますが、いくつかデメリットはあります。

デメリット

プルーフオブステークは通貨の保有量の多い人達が常にマイニングに成功し続けてしまうので、中央集権的になってしまう危険性があり、通貨の溜め込みが起こりやすく流動性が下がってしまうというというデメリットもあります。

そのような経緯から、プルーフオブステークをさらに改良したコンセンサスアルゴリズムが色々登場しました。

DPoS(Delegated Proof of Stake)

LISK(リスク)という仮想通貨では、Delegated Proof of Stake(DPoS)というコンセンサスアルゴリズムが採用されていて、これはユーザーが投票を行いマイニングの承認を得るマイナーを決めるという仕組みです。

投票にはLISKを消費する必要がありますが、自分が投票した人が選ばれた場合には、自分の保有している通貨の量に比例して報酬としてLISKをもらえるという仕組みになっています。このように、民主制と同じ仕組みを採用することによって中央集権的になってしまうという問題点を克服しました。

PoI(Proof of Importance)

NEM(ネム)という仮想通貨ではProof of Importance(PoI)という独自のコンセンサスアルゴリズムが使われています。これは通貨の保有量に比例して取引の承認権を得やすいという点ではプルーフオブステークと同じで、それ以外に「取引の活発さ」を考慮するという仕組みになっています。

つまり、「大量にNEMを持っている人」より「大量にNEMを持っており、かつ、取引をよく行っている人」が承認権を得やすいようになっています。これによりプルーフオブステークの流動性が下がるという点を改善しました。

半減期

仮想通貨には「半減期」というものが設定されています。半減期とは「マイニング報酬が半額に減額される時期」を言います。しかし、なぜ半減期があるでしょうか?この章では半減期が存在する理由をご説明いたします。

半減期とは?

半減期とは仮想通貨のマイニングに参加することで得られる報酬額が半分に減額され仮想通貨の供給量が半分になるタイミングのことをいいます。

例えばビットコインの場合、21万ブロックが生成されると半減期が訪れるようにスケジュールされていて、全部で64回の半減期が来た場合ビットコインは採掘されつくすように設計されています。

BTCが採掘され尽くすのは約120年後と言われていますが、マイナーは半減期によって単純にもらえる報酬が半分になるので、マイナーは損をすることになります。しかし、半減期には通貨の価格が上昇するのでマイナーの損失が補完されるようになっていると言われています。

半減期の目的

半減期が設定されている目的は市場に流通するコインの総量を抑えるためです。日本円や米ドルといった通貨は流通する適正な量がある程度決まっていて、市場が求める以上の通貨を流通させてしまうと通貨の価値が下がりインフレを起こしてしまいます。

仮想通貨も同様で、流通量が増えすぎてしまうと仮想通貨が値下がりしてしまう危険があり、さらに仮想通貨は円やドルと異なり流通量をコントロールする中央銀行を持たないため、流通量の増加に合わせて発行量が減るように最初からプログラムして、価値が下がらないようにしています。これが半減期の目的なのです。

半減期を終えた場合

半減期を終えるとマイナーに対する報酬が0になってしまい、マイナーのメリットがなくなってマイニングをする人がいなくなりシステムが停止してしまうことになりますが、そうならないために送金手数料を上乗せすることで報酬を補完すると言われています。(手数料金額は今のところ分かりません)

例えば、ビットコインが半減期を終えた場合、ビットコインに代わる全く新しい決済システムが導入されるのでは?と言われています。

半減期には通貨の価値を保つためのとても重要な意味があるので、値動きにも関連する半減期の仕組みや、日本で買える半減期がある仮想通貨などについてご紹介します。

半減期の決まり方

市場に流通するコインの総量を抑えるために、多くの仮想通貨では設計当初から半減期が設定されています。

例えば、ビットコインは半減期が設定されている21万ブロックに達する周期がおおよそ4年おきで、そのために「ビットコインの半減期は4年に一度である」とよく言われていますが、正確には「21万ブロック生成ごと」に半減するので、実際が仮想通貨ごとにブロックの承認・生成速度も変わって来るため、結果として仮想通貨ごとに半減期は違うことにも注意しておきましょう。

つまり、正しく言うと半減期はブロックの承認・生成速度で決まっているのです。

今後半減期を迎える仮想通貨

2019年6月時点で今後半減期を迎える仮想通貨のうち主なものを一覧で紹介します。

今後半減期を迎える仮想通貨一覧
  • ライトコイン(LTC):2019年7月
  •  ビットコイン(BTC):2020年5月
  •  モナコイン(MONA):2020年7月
  •  ジーキャッシュ(ZEC):2020年10月
  •  ビットコインキャッシュ(BCH):2021年8月

半減期がいつになるかは生成されたブロック数によって決まりますので日付は予測です。

まとめ

普段、何の不便もなく仮想通貨を取引できるのは、このように「マイニング」をすることによって成り立っています。

なんとなく知っているよりも、具体的に知識として頭にストックしておくことで今後の仮想通貨の動きがより鮮明に見えるようになりますので「今さら学ぶことなんてないや」と思ってしまわずに、しっかりと勉強することを心掛けてください。

今後も「今更聞けない仮想通貨の基礎知識」を投稿いたしますので必ずチェックしてくださいね!

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