マイニングとプルーフ・オブ・ワーク

マイニングは、ビットコインで次のブロックを誰が追加するかを決める仕組みであり、新しいビットコインが流通に加わる方法でもあります。マイナー（採掘者）は、当てずっぽうで答えを探すパズルに計算力を注ぎ込んで競います。このレッスンでは、そのパズルと、それがネットワークを守る理由を説明します。

マイナーの仕事

マイナーは、処理待ちの取引を集めて候補ブロックを作り、それらがルールに従っているかを確認します。ネットワークは、マイナーが競争に勝つまでそのブロックを受け入れません。

パズル

マイナーはブロックにナンスと呼ばれる数字を加え、ハッシュを計算します。ルールは、ブロックのハッシュがネットワークの決めた目標値より小さくなることです。ハッシュは予測できないので、近道はありません。マイナーは数字を変えて、もう一度試します。

ネットワーク全体で、マイニング機器は毎秒数百京回もの試行を行っています。有効なハッシュを最初に見つけたマイナーがブロックを広め、他のノードは1回の計算でそれを確認できます。作るのは難しく、確認するのは簡単。これがプルーフ・オブ・ワーク（仕事の証明）です。

報酬

勝ったマイナーは、新しく生まれたビットコインと、ブロック内の取引が支払った手数料を受け取ります。新しいビットコインが生まれるのはこの方法だけです。2024年4月以降、新しく生まれる分は1ブロックあたり3.125ビットコインで、それがどう減っていくかはレッスン5で説明します。

難易度がブロックの間隔を10分に保つ

マイナーが増えると、ブロックが出る速さも上がってしまいます。そこで2,016ブロックごと、約2週間ごとに、ネットワークは目標値を調整して平均を10分に戻します。マイニングの力が増えるとパズルは難しくなりますが、ビットコインが増えるわけではありません。

これがネットワークを守る理由

過去を書き換えるには、攻撃者は変更するブロックとそれ以降のすべてのブロックについて、仕事の証明をやり直さなければなりません。さらに正直なチェーンを追い越す必要があり、それにはネットワークの残り全体を合わせたより大きな計算力が要ります。これはよく51％攻撃と呼ばれます。

ビットコインでは、機器と電気にかかるコストが抑止力になっています。小規模なプルーフ・オブ・ワークのコインは狙われやすく、MITの研究者は2019年以降、そうしたコインで40回以上の大規模なチェーンの書き換えを記録しています。

代償：エネルギー

プルーフ・オブ・ワークは設計上たくさんの電力を使い、それが最大の批判点です。ケンブリッジ大学の研究者は、2023年のビットコインのマイニングが約120テラワット時、世界の電力需要の0.2％から0.9％を使ったと推定しています。今のマイニングは専用の機械で、たいてい大きな施設で行われ、マイナーは力を合わせて（プール）報酬を分け合っています。

別の方法で安全を守るネットワークもあります。イーサリアムは2022年9月にプルーフ・オブ・ステークという方式に移行し、エネルギー使用量を約99.95％減らしました。これはレッスン8で説明します。