Bitcoinのマイニングはどう動く？

ビットコインのマイニングの仕組みをわかりやすく説明すると？

電気代を払ってくじを買う宝くじだと考えてみてください。各マイナーは候補ブロックを作り、ハッシュ計算をできるだけ速く行ってくじを買います。ほとんどのくじは外れます。およそ10分ごとに、世界のどこかで誰かが当たりを引き、それを全員に示します。そして、そのブロックの上で競争がまた始まります。

ブロックをマイニングする手順は？

上のヒーローでは、ブロック969,785を使って手順を紹介しています。言葉で説明すると、次のとおりです。

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   トランザクションを集める

   メンプールから未処理の取引を手数料率の高い順に取り出し、マイナーへの報酬を支払うコインベース取引を追加します。

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   マークルルートを作る

   トランザクションをペアごとにハッシュ化し、段階ごとにまとめて、すべてを表す1つのハッシュにします。

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   ヘッダーを埋める

   80バイトに6つのフィールドがあります。バージョン、前のブロックのハッシュ値、マークルルート、時刻、ターゲット、ナンスです。

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   ハッシュ化し、ノンスを変えて繰り返す

   ヘッダーをSHA-256で2回ハッシュ化します。結果が大きすぎる場合は、ナンスを変えて再試行します。

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   ターゲットを下回る

   ハッシュ値が目標値を下回ることが、プルーフ・オブ・ワークの証明です。他のノードはハッシュを1回計算するだけで検証できます。

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   報酬を受け取る

   ブロックがチェーンに加わり、コインベース取引でブロック補助金と手数料が支払われます。全員が次のブロックに進みます。

考えられる4.3 billion通りのノンスを使い切ると、最新のマシンなら1秒もかかりません。そこでマイナーは、代わりにコインベースの予備フィールドを変更します。これによって新しいマークルルートができ、試せるノンスが一新されます。

Bitcoinのマイニングはなぜこんなに難しい？

SHA-256は予測できないからです。ヘッダーの1ビットを変えるだけでハッシュ値は完全に変わるため、近道はありません。勝者を見つけるには試すしかなく、ネットワーク全体で約10分かかるように目標値が設定されています。

マシンが増えると、しばらくはブロックが速く生成され、次の調整でターゲットが厳しくなります。マイナーが減ると、難易度は下がります。難易度ガイドでは、次の変更をリアルタイムで確認できます。

自分でブロックのマイニングを試せる？

はい、ここで試せます。簡略化したブロックを使い、ブラウザ上で実際に二重SHA-256を実行します。難易度を先頭のゼロが5個または6個になるように設定して、どれだけ時間がかかるか見てみましょう。

ゼロが1つ増えるごとに、難易度は約16倍になります。実際のブロックでは、約19か20が必要です。ハッシュ計算の仕組みや、バイト単位で編集できるヘッダー、51%攻撃に必要なものについては、プルーフ・オブ・ワークをご覧ください。

Bitcoinにマイニングが必要なのはなぜ？

Bitcoinには、どの支払いが先に行われたかを決める銀行がありません。その役割を担うのがマイニングです。各ブロックには取引が順番にまとめられ、ブロックは前のブロックの上に積み重なります。そのため、過去の支払いを変更するには、それ以降の作業をすべてやり直す必要があります。これが、承認済みの支払いを取り消しにくい理由です。

新しいbitcoinが発行される仕組みでもあります。発行スケジュールは固定されていて、4年ごとに半減します。報酬についてはブロック報酬と半減期で説明しています。

自分でビットコインをマイニングできる？

専用ASIC、安い電力、マイニングプールがあれば可能ですが、利益幅はわずかです。スマホやノートパソコンでは、意味のある結果を出すには数百万倍も遅すぎます。

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よくある質問

出典と追加の参考資料

1. Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System（ホワイトペーパー） · Satoshi Nakamoto, 2008
2. ブロックチェーンガイド：ヘッダー、マークルツリー、プルーフ・オブ・ワーク · Bitcoin開発者ドキュメント
3. マイニングガイド：ソロマイニングとプール · Bitcoin開発者ドキュメント
4. ブロックのハッシュアルゴリズム · Bitcoin Wiki
5. マークルツリー · Bitcoin Wiki
6. 難易度 · Bitcoin Wiki

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