ビットコインマイニングをWeb3開発者/マネージャーが解説！マイニングのメリット・デメリット、ポイントを詳しく解説😎

ビットコインが注目されるようになり、ビットコインへの投資も盛んになってきました。今話題のビットコインを見つけ出すビットコインマイニングについて話したいと思います。

ビットコインマイニングについての詳しい情報や、ビットコインマイニングを始める前に注意すべき点をまとめました。

想定する読者

• ビットコインマイニングについて詳しく知りたいヒト
• ビットコインマイニングを始めたいヒト

はじめに

この記事では、ビットコインマイニングのメリットとデメリットを解説します。投資しなければいけない機器の費用やマイニングでもらえる報酬の額について詳しく説明します。マイニングに興味がある方はぜひ参考にしてみてください。

ビットコインマイニングとは？

ビットコインマイニング（採掘）は、新しいビットコインを市場に流通させるために行います。そして、ネットワークでビットコインでの取引に不正がないか確認する大切な仕事です。ブロックチェーン上での台帳のメンテナンスと開発の重要な役割を果たしています。「マイニング」をするには、非常に複雑な計算数学の問題を解けるくらい高性能なハードウェアを使用します。最初に問題の解決策を見つけたコンピュータは、ビットコインの次の取引のデータが含まれるブロックを受け取れます。そして、同じプロセスを続けます。

つまり、マイニング（採掘）は初期の設備コストが高額であり、またいつ報酬が受け取れるか分かりません。それにもかかわらず、マイニングに興味を持っている人は多いです。その理由は、暗号トークンで報酬が受け取れるからというところにあります。マイニングはまさに1849年のカリフォルニアの金鉱採掘のように、運が良ければ大金持ちになれるチャンスだと思っているからです。高性能なハードウェアの調達及び高度な分散処理等の高速化技術があるのであれば、やらない理由はないと言えるでしょう。

マイナー（採掘者）はビットコインの報酬をインセンティブにしながら、マイニングを行います。マイナーがマイニングを続けることで、ビットコインの取引が正当化され、監視が行き届きます。そして、ビットコインを安全に使えるよう見張っています。世界中の多くのユーザーが関わっているため、ビットコインは「分散型」暗号通貨とされています。中央銀行や政府などの中央当局から管理されてない通貨です。マイナーが取引に不正がないか確認することで、ユーザーは安心して利用できます。

マイニングをしてビットコインの報酬がもらえることで、大金を手に入れられるかもしれなせん。しかしマイニングに時間と設備を投資する前にこの記事を読んで、マイニングが本当にあなたに合っているか確認することをおすすめします。

この記事のキーポイント

• マイニングすることで、ビットコインを購入しなくても暗号通貨を稼ぐことができる
• ビットコインのマイナーは、検証済みの取引「ブロック」を完了することで報酬のビットコインがブロックチェーンに追加される
• 一番始めに複雑なハッシュパズルを解決したマイナーにマイニングの報酬は支払われ、参加者がパズルを解決できる確率はネットワーク上でどれだけ多くのマイニングパワーを支配できるかにかかっている
• マイニングするための機材・マイニングリグを設置するには、グラフィックス処理装置(GPU)かアプリケーション固有の集積回路(ASIC)のどちらかが必要

ビットコインにマイナーが必要な理由

ブロックチェーンのネットワーク内のノードが新しいトークンを獲得するために行う計算作業が、マイニングに似ているので「マイニング」と呼ばれています。実際には、マイナーは監査役として報酬をもらっています。マイナーの仕事はビットコイン取引の正当性を検証することです。ビットコインの創設者であるサトシ・ナカモトによって考案され、ビットコインユーザーの不正を防ぐ対策として行われています。マイナーが取引を検証することで、「二重支払の問題」を防ぎます。

二重支払は、ビットコインの所有者がビットコインを2回違う場所で使う違法行為です。物理的な通貨ではあり得ないデジタル通貨特有の問題となっています。例えば、お茶を購入するために150円で支払うとします。物理的な通貨では、使用者は購入するときに150円をお店に渡すので、隣のお店で同じ150円で宝くじを買うことはできません。現金を偽造することはできますが、同じ150円を使うのとは違います。しかしデジタル通貨では、保有者がデジタルトークンのコピーを作成し、原本を保持できます。そのため他のお店や人に送信できてしまうというリスクがあるということです。

例えば、正当な150円と、同じ150円の偽造品が1枚あるとしましょう。実際のお札と偽のお札が両方使われる場合、お札のシリアル番号をチェックする必要があります。同じシリアル番号だと分かると、1つは偽物だと判断できます。ブロックチェーンマイナーは同じような監査役を務めています。取引をチェックして、ユーザーが同じビットコインを2回不正に使おうとしていないかどうかを確認します。現金の監査役とは違う部分もあるので、後ほど詳しく説明します。

1メガバイトまでの取引データが1つのビットコインブロックに収まっています。1 MB の制限はサトシ・ナカモトによって設定されましたが、一部のマイナーからはより多くのデータに対応するためにブロックサイズを増やすべきだという意見も出ています。ビットコインネットワークが取引をより迅速に処理・検証するために議論がなされています。

なぜビットコインをマイニングするのか？

マイナーはビットコインのエコシステムをサポートする役割を果たし、報酬をもらえます。そのほかにも、マイニングは新しい暗号通貨を市場に流通させる重要な役割を担っています。マイナーは通貨を造幣しているのです。例えば、2022年3月の時点で、全体の2100万ビットコインのうち、1,900万ほどのビットコインが市場に流通していました。

創業者のサトシ・ナカモトが製造したジェネシスブロック以外で、新しいビットコインを製造する方法はマイニングだけです。ネットワーク上にすでに流通しているビットコインを使用することはできますが、マイナーがいないと新たなビットコインは製造されません。しかし、ビットコインの「マイニング」率は時間の経過とともに低下しています。最後に製造されるビットコインは2140年くらいだと予測されています。ビットコインの製造が終わっても、取引の検証がなくなるわけではありません。マイナーは変わらず取引を検証し、ビットコインのネットワークを不正から守る仕事に対する報酬が支払われます。

新しいビットコインを獲得するには、数字問題に対する正しい答え、または最も近い答えを見つける最初のマイナーになる必要があります。このプロセスは、プルーフ・オブ・ワーク(PoW)とも呼ばれます。マイニングを開始するには、パズルの答えを見つけるためにプルーフ・オブ・ワークを行う必要があります。

実は高度な数学や計算は必要ありません。マイナーは難しい数学問題を解いていると聞いたことがあるかもしれませんが、それは数学自体が難しいわけではありません。マイナーは、64桁の16進数のターゲットハッシュ以下のハッシュを誰よりも早く見つける必要があります。ハッシュは、推測でしか見つけられないので難しいのです。

ランダムに推測する以外、答えを見つける方法はありません。それに加え、それぞれの問題に対する推測可能な答えは数兆もの数があるので、とても骨の折れる作業です。そして、マイニング難易度と呼ばれる答えの可能性の数は、マイニングのネットワークに参加するマイナーの数が増えることで上がります。一番始めに問題の答えに辿り着くために、マイナーはより高い計算能力を必要とします。マイニングを成功させるには、毎秒ギガハッシュ(GH/s)と毎秒テラハッシュ(TH/s)で測定される高い「ハッシュ率」が必要です。

マイナーはビットコインの報酬をもらえるほかにも、ビットコインのネットワークのプロトコルが変更される際に「投票権」が与えられます。これはビットコイン改善プロトコル(BIP)として知られています。ブロックチェーンのプロトコルや基本ルールに変更があるときに起こるフォークなど、マイナーの仕事に関わる変更への意思決定プロセスに投票の形で関与できます。ハッシュパワーが多ければ多いほど、より多くの投票権が与えられます。

マイナーはいくら稼げる？

ビットコインマイニングの報酬は、およそ4年ごとに半分に削減されています。2009年にビットコインが最初にマイニングされたとき、1ブロックをマイニングすると50BTC を獲得できました。しかし2012年には、25BTC に半減しました。2016年には、再び 12.5BTC に半減。2020年5月11日、報酬は 6.25BTC まで減っています。

2022年3月現在のビットコインの価格は、1ビットコインあたり約39,000ドルでした。つまり、ブロックを完了するために243,750ドル(6.25 x 39,000ドル)を稼げるということです。複雑なハッシュ問題を解決してこれくらい稼げたら、悪い話ではないですよね。

いつ報酬が半減するのか正確に知るために、情報をリアルタイムで更新しているビットコインクロックを参照しましょう。面白いのが、過去のビットコインの市場価格は流通される新しいコインの数の減少に比例していることです。インフレ率を低下させることでビットコインの希少性を高め、価格は上昇しました。

ヒント

マイニングリグのハッシュレートでどれだけのビットコインをマイニングできるかを推定したい場合は、CryptoCompareで調べられます。他のウェブリソースでも同様のツールを提供しています。

ビットコインをマイニングするために必要なもの

ビットコインが導入されて初期の頃は普通の家庭用バソコンでブロックを処理できましたが、現在は違います。ビットコインのマイニングの難易度が時間の経過ともに変化したからです。

ブロックチェーンがスムーズに機能し、取引の処理・検証するには、ビットコインのネットワークは10分ごとに1つのブロックを生成することを目指しています。しかし100万のマイニングリグがハッシュ問題を解く場合、10のマイニングリグで解くのに比べて早く問題の解決に辿り着きます。そのため、ビットコインは2,016ブロックごとにマイニングの難易度を評価し、調整するように設計されています。約2週間ごとに難易度が変わるということです。

ビットコインマイニングをするマイナーの数が増えると計算能力が高まり、マイニングの難易度が上がります。新しいブロックの生産速度を保つためです。逆に言うと、計算能力が少ないときは難易度が下がるということです。現在のネットワークのサイズでは、家庭用のパソコンでビットコインを獲得する確率はゼロに等しいです。

マイニングハードウェア

現在のビットコインマイニングで勝負するには、マイナーはグラフィックス処理ユニット(GPU)や特定用途向け集積回路(ASIC)などの強力なコンピュータ機器に投資しなければなりません。これらの機器は500ドルから数万ドルかかります。一部のマイナー、特にイーサリアムのマイナーは、マイニング操作を低コストで抑えるため、個々のグラフィックカードを購入しています。

現在、ビットコインのマイニングに ASIC の機器は必要不可欠です。ASICはビットコインをマイニングするためだけに使われている機器です。今の ASIC は、CPU や GPU に比べると桁違いに強力です。そして新しいチップが開発・展開されるにつれて、数ヶ月ごとにより強力なハッシュパワーとエネルギーの効率が高い機器が現れます。現在の時点でマイナーは、27.5J/TH(ジュール/テラハッシュ）の効率で処理しています。

マイニングの例え説明

例えば私が1から100の間の数字を選んで、3人の友人に当ててもらいます。その数字を紙に書いて封筒に入れて誰にも見られないようにします。友人は正確な数字を推測する必要はありません。その数字以下または等しい数字を誰より早く推測すればいいのです。何回、推測しても構いません。

私は19という数字を選んだとしましょう。友人Aが21と推測したら、21> 19で負けます。友人Bは16を推測し、友人Cは12を推測しました。理論的には16 < 19と12 < 19なので、2人とも正解です。友人Bの答えは19に最も近いですが、数字に近いからといって「特別な報酬」がもらえるわけではありません。この例では1から100の数字の中から選び、3人の友人しかゲームに参加していません。しかしこれが64桁の16進数の数字で、何百万人ものマイナーがゲームに参戦していると想像してみてください。正しい答えを推測するのが非常に難しいことが分かります。友人BとCが同時に回答すると、システムが故障してしまいます。

ビットコインの場合、同時回答は頻繁に発生しますが、勝てるのは1人だけです。同時に複数の正解が提示された場合、ビットコインのネットワークはどのマイナーが勝利するか、単純に過半数(51%)で決定します。

通常、最も多くの仕事をこなしたマイナーが選ばれます。より多くの取引を検証したマイナーが勝利するということです。負けたマイナーのブロックは「孤立ブロック」となります。孤立ブロックは、ブロックチェーンに追加されないブロックのことです。ハッシュの問題を解決しましたが、多く取引の検証を行なっていないマイナーはビットコインの報酬をもらえません。

マイニングのプロセス

「64桁の16進数」とは？

このような数字のことを64桁16進数と言います。

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上の数字は64桁です。ここまでは分かりやすいですね。見て分かるように数字だけではなく、アルファベットの文字も構成されています。なぜなのでしょう。

どうしてアルファベットが含まれているのか理解するために、「16進数」という言葉の意味を深く掘り下げていきましょう。

例えば1% = 0.01のように、小数点システムは100の因子を基数としています。複数桁の数字の場合、一つの数字に0〜99の可能性があるということです。コンピューティングでは、小数点システムは0〜9の基数10で単純化されています。

一方、「16進数 (Hexadecimal)」は、基数16ということです。ギリシャ語で「hex」は6、「deca」は10という意味だからです。16進数のシステムでは、各数字には16の可能性があります。しかし私たちが使っている数字システムは、0〜9までの10の数字しか表せません。そのため、アルファベット文字のA、B、C、D、E、Fを追加する必要があります。

ビットコインをマイニングする場合は、64桁の数字(ハッシュ)の合計値を計算する必要はありません。繰り返して言いますがが、ハッシュの合計値を計算する必要はありません。

「64桁の16進数」はビットコインのマイニングと何の関係があるのか？

19という数字が紙に書かれ、封印された封筒に入っている例を覚えていますか。ビットコインマイニング用語では、この封筒の中の未公開の数字をターゲットハッシュと呼びます。

マイナーは数十個の冷却ファンを必要とする巨大なコンピュータを使って、ターゲットハッシュを推測しています。できるだけ早く多くの「ナンス(nonce)」をランダムに生成することによって、推測します。ナンスは「一度だけ使用される数字（number only used once)」の略で、64ビットの16進数を生成するための手がかりになります。ビットコインのマイニングではナンスのサイズは32ビットで、256ビットのハッシュよりもはるかに小さいです。ナンスがターゲットハッシュ以下の数字のハッシュをいちばん最初に生成したマイナーには、ブロックを完了した証として 6.25BTC の報酬が与えられます。

理論的には、16面のサイコロを64回転がしてランダムな数字に辿り着くことができますが、なぜそんなことをするのでしょうか。

下の Blockchain.info のサイトのスクリーンショットに、ブロック No.490163 のマイニングの状況が要約されています。勝利に導いたハッシュを生成したノンスは731511405でした。ターゲットハッシュが上部に表示されます。「AntPool によって中継」と書かれていますが、このブロックがより AntPool によって完了したということです。AntPool は成功しているマイニングプールの一つです。マイニングプールについては、後ほど説明します。

ご覧のとおり、ビットコインコミュニティへの貢献はこのブロックで1,768件の取引を確認したことです。このブロックの1,768件の取引をすべて見たい場合は、こちらのページで確認できます。

ターゲットハッシュを推測するには？

すべてのターゲットハッシュは、先頭はゼロの文字列で始まります。最小値のターゲットはありませんが、ビットコインのプロトコルによって最大値のターゲットが設定されています。この数値より大きい数のターゲットはありません。

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ビットコインで勝利するハッシュは、マイニング難易度によって定義された先行ゼロの数がいちばん少ないハッシュです。

こちらがランダムのハッシュの例と、成功するマイナーの基準を示した表です。

このようにハッシュ値を見つけるには、高速マイニングリグを使用するか、マイニングプールに参加する必要があります。マイニングプールとは、マイナーが一人ひとりの計算能力を合わせてマイニングされたビットコインを分割するグループです。マイニングプールは宝くじをメンバーが大量に購入し、賞金を共有するグループに似ています。プールに参加することで、一人のマイナーがマイニングできる数を遥かに超える多くのブロックがマイニングできます。

ビットコインのマイニングは、ただの数字ゲームです。パターンを推測したり、以前のターゲットハッシュに基づいて予測したりすることはできません。現在の難易度では、1つのハッシュで勝利する確率は数兆分の1です。一人で作業している場合、非常に強力なマイニングリグを使用しても勝つ確率は低いです。

マイナーは、ハッシュの問題を解くために必要な高価な機器を購入するコストを考慮しなければいけません。その上、答えを見つけるために大量のナンスを生成しなければいけないので、マイニングリグを稼働させるのに大量の電力が必要になります。結局のところ、個人でマイニングするマイナーはビットマイニングで利益を得ることができません。こちらの CryptoCompare のサイトで、ハッシュ速度や電気代などの数字を記入して、ビットマイニングを始めるメリットを計算できる便利なサービスがあります。

マイニングプールとは？

パズルの答えを最初に見つけ出したマイナーに報酬が与えられます。参加者が報酬をもらえる確率は、ネットワーク上に全体でどれだけのマイニングパワーがあるかによって決まります。

マイニングパワーが少ない参加者が、自分の力で次のブロックを見つける可能性は非常に低いです。例えば数千ドルで購入できるマイニングカードは、ネットワークの上全体のマイニングパワーの0.001%未満の力しか持ちません。マイニングパワーが少ないと、次のブロックを見つけにくくなり、次のブロックにたどり着くまで長い時間がかかる可能性があります。そして、見つかったとしても難易度が上がり、投資したコストを回収できない場合があります。このような問題を解決するのが、マイニングプールです。

マイニングプールは、第三者によって運営されているマイナーのグループです。プールではメンバーが協力し合い、すべての参加者が報酬を共有します。マイナーはマイニングを始めた日から安定した報酬を得ることができます。一部のマイニングプールの統計は、Blockchain.info にて確認できます。

ビットコインマイニング版・つるはし戦略

ビットコインを取得する最も簡単な方法は、多くのビットコインを取引所で購入することです。ほかにも、「つるはし戦略」を使うこともできます。「つるはし戦略」は、1849年のカリフォルニアのゴールドラッシュの時代の戦略です。金を掘ってお金を稼ぐのではなく、マイニングに必要なつるはしを作ることでお金を稼ぐという古い投資戦略のことを指します。

現代の用語で言えば、つるはしを製造する企業に投資します。暗号通貨でのつるはしは、ビットコインのマイニングに使用される機器を製造する会社です。ASIC機器やGPUなどを作る企業を調べて、投資するのも一つの手です。

マイニングのデメリット

マイニングには、金銭的リスクと規制のリスクがあります。前に述べたように、ビットコインのマイニングには数百ドルや数千ドルほどするマイニング機器に投資しても、同じ価値の収益が得られない金銭的リスクがあります。しかし、このリスクはマイニングプールに参加することで軽減できます。マイニングを検討する際、マイニングが禁止されている地域に住んでいる場合は考え直したほうがいいでしょう。マイニング機器に投資する前に、住んでいる国の規制と暗号通貨に対する国全体の意見の調査をお勧めします。

ビットコインのマイニングや他の PoW システムが大きくなるにつれて、別のリスクの可能性が高まります。マイニングのアルゴリズムを実行するコンピュータシステムに必要なエネルギー使用量の増加です。ASIC チップのマイクロチップ効率は以前に比べて劇的に向上しましたが、ネットワーク自体の成長は技術の進歩を上回っています。ビットコインのマイニングによる二酸化炭素の排出量が増えることで環境への影響が懸念されています。

しかし、マイニングの作業にマイニング作業のために地熱源や太陽光源などのクリーンなグリーンエネルギーを使えば、環境への影響を抑えられます。イーサリアムが移行したプルーフ・オブ・ステーク(PoS)のようなエネルギー消費を抑えられるシステムに切り替えることももう一つの戦略です。しかし、PoS にも欠点や非効率的な部分があり完璧ではありません。例えばコインの買いだめを奨励したり、決定が中央集権化している点が挙げられます。

豆知識

新しいビットコインがシステムに流通したとき、ビットコインを手に入れる作業をマイニング（マイニング）と呼ぶのは、金や銀のマイニングで物理的な努力が必要なようにビットコインのマイニングにも計算する努力が必要だからです。もちろん、マイナーが見つけたトークンは仮想硬貨であり、ビットコインのブロックチェーン上のデジタルの帳内にのみ存在します。

なぜビットコインをマイニングする必要があるのか？

ビットコインはデジタル上で記録されているため、同じコインが何回もコピーされたり偽造されたりして、二重で使われる危険性があります。マイニングでは高いコストで大量のリソースを活用しないと、コピーや偽造する行為ができないようになっており、これによりネットワークの「ハッキング」を難しくしています。ネットワークを攻撃するより、マイナーとしてネットワークに参加したほうがコスパがいい状態を保つことで不正を防ぎます。

マイニングで取引をどう確認するのか?

新しいビットコインを流通させることに加えて、マイニングはビットコインのブロックチェーン上の新しい取引の確認・検証するという重要な役割を果たしています。取引の有効性を確認する銀行・裁判所・政府などの中央当局が存在しないので、これはとても重要な仕事です。中央当局が監視しない代わりに、マイニングプロセスは、プルーフ・オブ・ワーク(PoW)を通じて分散型の同意を実現させます。

なぜマイニングに大量の電力が必要なのか？

ビットコインの初期の時期には、誰でも自分のパソコンやノートパソコンからマイニングプログラムを実行できました。しかしネットワークが大きくなり、より多くの人がマイニングに興味を持つようになるにつれて、マイニングアルゴリズムはより複雑になりました。ビットコインのコードが、平均して10分に1回新しいブロックが見つかるようにできているからです。マイナーの数が増えるにつれて、適切なハッシュの答えを迅速に解決する可能性が高くなり、10分に1つのプロックという目標を実現させるために難易度を上げる必要があります。今の何千倍・数百万倍のマイニングの力がネットワークに加わると想像してみてください。大量の機械が稼働し、大量のエネルギーが必要になります。

ビットコインマイニングは合法？

住んでいる場所によって、ビットコインのマイニングが合法かどうかは決まります。ビットコインの存在は、国に認められた法定通貨の価値や政府による金融市場の統制を脅かす可能性があります。このような理由から、ビットコインを違法としている地域もあります。

しかしビットコインの所有とマイニングは、多くの国で合法化されています。2018年の報告書によると、アルジェリア、エジプト、モロッコ、ボリビア、エクアドル、ネパール、パキスタンなどの国で違法とされています。2018年以降、バングラデシュ、中国、ドミニカ共和国、北マケドニア、カタール、ベトナムなどの他の国がビットコインマイニングを禁止しています。しかし、全体的にビットコインの使用とマイニングは世界の大部分で合法です。

暗号マイニングはGPU/コンピュータに損傷を与えるのか？

ブロックチェーン上のマイニングは非常に大量のリソースを消費するため、GPU やその他のマイニング用ハードウェアに大きな負担をかける可能性があります。実際、GPU が爆発したり、マイニングリグに火がついたりする話を聞きます。ただし、リグを適度なペースで実行し、十分な電力を供給していれば、基本的に安全です。

iPhone でビットコインをマイニングできるのか？

結論としては、できません。現在のビットコインのマイニングで競争するためには、膨大な量のコンピューティングパワーと電力が必要です。携帯やタブレットなどのデバイスでマイニングを実行すると、マイニングプールに参加していても収益を得ることができない可能性が高いです。

まとめ

ビットコインの「マイニング」は、ブロックチェーンへの新しい取引を検証して確認し、悪意のある人間による二重支払いを防ぐための重要な役割を果たしています。また、新しいビットコインをシステムに導入するために行われています。プルーフ・オブ・ワーク(PoW)を作成するための複雑なパズルを解く作業には、大量のコストを必要とします。しかし、マイニングを努力することでビットコインとビットコインのシステムの価値に繋がり、安定していて、安心して信頼できる分散型システムを実現することができます。

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