マイニングとは?オリンピック年の半減期とは?取引から承認までの基本を理解

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株式の元ファンドマネージャーである「カブミチ先生」
今回はマイニングについて解説します。
投資について学んでいる「カレンさん」
マイニングって、実際に何してるの?お宝的な暗号を探している感じ?
マイニングとは、「仮想通貨の取引を承認すること」です。言葉の響きと実際の意味が違う印象を受けますよね。

マイニングの基本的な仕組み

まず、普通の硬貨やお札なら、「国の中央銀行が発行して認めたもの」という大前提があるので、お金で物を買うごとにいちいち誰かの承認などいりません。

一方、仮想通貨では、中央銀行が存在しないため、「AさんがBさんにビットコインを売った」という取引について、民間の誰かがその都度承認するという仕組みになっています。これが仮想通貨取引の独特な点であり、普通の通貨取引と違う点です。

まず、その「システム」が信用できるの?って話だよ。
ここでいうシステム(仕組み)とは、ブロックチェーンを指します。ブロックチェーンでは、P2P(ピア・ツー・ピア)ネットワークという、同じ情報を全員で共有する分散管理型ネットワークシステムを採用しています。

同じデータを分散管理することで、1つの管理者がハッキングを受けても、他が機能していればシステムは存続し続けられますので、遥かに安全な仕組みと言えます。

そのため、マウントゴックスが破綻しようが、分裂騒動が起きようが、今までビットコインのネットワークシステムは動き続けています。

カレンさん
何台くらいに分散されてるの?
カブミチ先生
約11,000台です。分散管理している1つ1つのコンピュータをNode(ノード)といいますが、BITNODESというサイトでは、世界中ノードの数をリアルタイムで見ることができます。

https://bitnodes.earn.com/

マイニングの報酬と競争原理

カレンさん
なんで「承認」することが「採掘」と言われてるの?
カブミチ先生
最も速く決済を承認した人に、報酬としてビットコインが新規に発行されるからです。

「承認」をするには、膨大な量の計算を解かないといけません。最も速く承認するには、高性能のCPUを積んだサーバーが必要で、多額の投資が必要になります。ここに投資の競争が生じます。

承認に報酬を与え、市場の競争原理を持ち込んでいる」点が、既存の通貨と違う大きな特徴です。

ビットコインの発明者である「ナカモトサトシ氏」は、論文の中で次のように述べています。

本システムは、良心的なノードが集合的に、攻撃者グループのノードを上回るCPUパワーをコントロールしている限り安全である。

要は「正当な企業が、より高性能なコンピュータを使って、多額の資金を投じて競争している限り、悪意をもった人が改ざんできない」という思想設計なのです。

POINT普通の通貨との違い

1. 中央銀行による管理ではなく、民間の分散ネットワークで管理

2. 中央銀行が経済状況に応じて通貨の発行量を調整するのではなく、あらかじめルールに基づいて発行総額、追加発行量が決まっている。そのルールに従って民間が競争している。

カレンさん
ふ~ん。

でも、もし私がビットコインを買って、誰も承認してくれなかったらどうなるの?

カブミチ先生
承認されるまで待つしかありません。実際に、時には承認までに数時間かかることもあります。

しかし、世界に多くのマイナーが報酬を得るため競い合ってマイニングをしていますので、手数料が一般的な水準であれば、ずっと放っておかれることはありません。

取引から承認(マイニング)までの流れ

ビットコインの取引は、以下のように①取引、②未承認取引プール、③マイニング(承認)、という大きく3つのプロセスを経ます。
例えば、誰かがカレンさんにビットコインを送金します。その時点では、その取引は承認されず、一旦、トランザクションプール(メモリプール)で待機状態となります。
 ↓
そこから、マイナーが約1000~3000くらいの取引を集めて(ブロック)、一つ前のブロックとつなぐ作業をします。ここに複雑な計算が必要であり、マイナーが競っています。
 ↓
あるマイナーが最初に複雑な計算の解に到達すると、そこで新しいブロックが誕生し、1回目の取引承認(コンファメーション)となります。ビットコインの場合、新規ブロック形成(承認)に10分程度かかります。
 ↓
最初の取引承認の後、その次のブロック(2回目)、その次のブロック(3回目)と承認が続き、慣習的に6つ分程度先のブロックがつながって、やっと最初のブロックが正当なブロックとしてみなされています。従って、正当なブロックとして承認が固まるまで10分×6ブロック=60分かかることになります。
カレンさん
なんで10分なの?もしコンピュータの性能が上がっても、10分というのは変わらないの?もっと早く承認できないのかしら
カブミチ先生
10分というのは、開発者のナカモト・サトシ氏の最初の「決め」です。

ビットコインでは1ブロックが形成されるのに、10分程度となるように、2週間ごとに、計算の難易度が調整されています。

計算の難易度のことをdifficulty(ディフィカルティ)といいます。この2週間というのも最初の「決め」です。

「10分」という長さについては、例えば京都大学の安岡准教授は次のように述べています(日経コンピュータ 2014年4月2日)

Bitcoinが設計に仕込んでいる10分間という長さは、人間の心理において、かなり巧妙な長さだと思える。1分間だと、ほとんど待たずに次々と結果が出てしまうため、結果に対して思いを巡らせる時間がない。60分間だと、普通の人間は結果を待つことができず、別のことをやりながらになるだろう。10分間は、勝ち負けに一喜一憂するのに十分な時間であり、・・・

承認は必ずしも取引の時間順ではない

また注意点として、マイナーは、マイニングプールの中から、時間順ではなく、手数料の高い取引を選択してブロックを形成できます。取引の承認が必ずしも時間優先ではない点は、一般的な決済取引の常識と異なる点です。

ビットコインの送金手数料は、送金者が決められるようになっており、少しでも急ぐ場合は送金手数料を高く設定する必要が生じます。

 
カレンさん
取引の承認に10分もかかっていたら、普段の生活で使えなくない?
カブミチ先生

とても良い質問ですね。実際は、例えばビックカメラなどの実店舗で決済した場合、マイナーによる承認前の状態で、決済完了としています。これを「ゼロ・コンファメーション」といいます。

ビットコインの場合は承認まで10分と設定されていますが、他の通貨の中には、その時間を2.5分に短縮したり、即時承認できる仕組みを構築している通貨もあります。
決済時間を短くすることは、承認を簡易にしていることの裏返しであり、改ざんリスクを高めます。決済時間を短くしながら、安全性を高めることが、新しい通貨の取り組み課題の一つとなっています。

実際にブロックの中を覗いてみよう

chainFlyerというサイトで、実際にブロックの中身を確認してみましょう。

例えば、「491,213」というブロックを開いてみます。
カブミチ先生
491,213というのは、2009年1月4日(日本時間)に最初のブロック(0)が誕生してからブロックが約10分ごとに増え続け、2017年10月23日までに491,213ブロックに達しているということです。

chainFlyerより「491,213」ブロックは、ブロック報酬が12.5BTC(ビットコイン)(1BTC50万円として、625万円)、手数料合計が0.38458715BTC(19万2,293円)、トランザクション数(取引数)が2,149、サイズが976.59KBとなっています。このうち、マイニングに成功したマイナーは、①ブロック報酬、②手数料合計の合計を収益として獲得します。
 
カブミチ先生
なお、マイナーは、マイニングの後100ブロック(約17時間)進まないと、得た報酬を使用できない決まりとなっています。

実際のブロック数の誤差

 ビットコインは2009年1月4日に誕生しました。最初のブロックを「ジェネシス・ブロック」といい、これもchainFlyerで中身を確認できます。

約10分で1ブロック形成されますので、単純計算だと、1時間で6ブロック、1日24時間で約144ブロック、1年で約52,560ブロック形成されます。2009年1月4日から、現在(2017年10月)まで、約8年10カ月かけて、概ね今のブロック数となっていることがわかります。

但し、実際の形成ブロック数は、以下のように年によって誤差があり、正確に10分に1ブロック、年間52560ブロックとなっていません。

新規ブロック数 累計ブロック数
2009年 32443 32443
2010年 67900 100343
2011年 59633 159976
2012年 54531 214507
2013年 63424 277931
2014年 58871 336802
2015年 54325 391127
2016年 54850 445977
chainFlyerより作成

マイニング報酬の半減期とオリンピック年

マインングの報酬は、2017年10月時点では、12.5BTC(ビットコイン)(1ビットコイン=約50万円として、625万円)となっていますが、210,000ブロックごとに半分になるように設計されています。これを半減期といいます。半減期はそれぞれのコインによって異なります。

半減期 累計ブロック数 誕生年月

(日本時間)

経過日数 報酬
最初のブロック 2009年1月4日 50.0BTC
1回目 210,000 2011年11月29日 1059日 25.0BTC
2回目 420,000 2016年7月10日 1685日 12.5BTC
3回目 630,000 2020年~2021年 6.25BTC
4回目 840,000 2024年~2025年 3.125BTC
カブミチ先生
この計算だと次の半減期は2020年~2021年となります。

2016年7月の半減期から、きっちり10分ごとにブロックが形成された場合は、2020年7月となります。2020年7月24日に開催される東京オリンピックの時期に近いですね。
一方、前回の半減期までにかかった日数(1685日)を当てはめるなら、2021年2月頃となります。

カレンさん
なるほど~、オリンピックの年に半減か。覚えやすいね。半減期が来たら、私のビットコインはどうなるの?
カブミチ先生
投資家には全く影響しないです。あくまでマイナーの取り分の話です。

なお、「半減期の前に上がる」「半減期が来たら下がる」など、いろんな見方がありますが、実際の動きとしては以下の通りです。

確かに、2016年の半減期の際は、5月下旬から3週間で7割上昇しました。「報酬が半減するから、価格が2倍にならないと割に合わないだろう」という思惑で上がったと言われています。

しかし、よく考えるとそこに合理的な理屈はありません。結局、半減期の後下落し、中長期的なトレンド(茶色の線)に沿った動きになっています。

マイニング報酬がゼロになったらどうなる?

カレンさん
う~ん。でもビットコインって、確か供給量が2100万個って限られてるから、マイニングでみんなが掘っていったら、いつか無くなっちゃうよね。そうなったらどうなるの?
カブミチ先生
まず第一に、採掘する側からすると、ビットコインの価格が4年ごとに2倍になれば、数量が半分になってもマイニングの報酬額は維持されます。既に多額のコンピュータサーバーに投資している会社は、簡単には辞めないでしょう。
カブミチ先生
第二に、それが起こるのは、以下のように2140年頃と考えられています。今生きている人がその時を迎えることはないでしょう。

なお、「発行量は2100万とする」とナカモト・サトシ氏が定めたわけではありません。

正確には、上図のように、ビットコインの最小単位を0.00000001(1satoshi)と定め、報酬額が半減していって、最小単位より小さくなったら、報酬打ち止めと決めているのです。そこから逆算すると、合計20,999,999.9769個(約2100万個)で発行終了となるわけです。

カブミチ先生
第三に、また、マイナーの収益には、マイニング報酬の他に、取引手数料があります。報酬が無くなっても取引手数料は残りますので、マイナーのモチベーションは保たれるでしょう。。

ナカモト氏は次のように述べています。

ひとたびコインの流通量が既定の数値に達するとインセンティブを取引手数料として使うことが可能

カレンさん
つまり、ビットコインの量が増えなくなっても、使われ続けるんだね。
カブミチ先生
そのように想定されています。

マイナーの世界シェア

カレンさん
一体誰がマイニングしているの?
カブミチ先生
以前は、誰でもパソコン1つあれば、承認することができました。ただし、ビットコインは競争が激しくなったため、数十億レベルで投資している企業がマイナー(採掘者)となり、承認しています。

現在のマイナーの世界シェアは以下のようになっています。

blockchain.infoより

以下のように、上位10社のうち7社が中国系(香港含む)企業となっています。

特にBitmainの存在が大きくなっています。

順位 シェア サービス名 運営企業 本社
1位 20.0% Antpool Bitmain 中国(北京)
2位 14.1% BTC.com Bitmain(オランダのBlocktailを2016年に買収) 中国(北京)
3位 9.7% ViaBTC ViaBTC 中国(深圳)
4位 9.2% BTC.TOP Bitmain(Blocktailのサービス) 中国(北京)
5位 7.3% F2pool HPに非開示 中国
6位 6.8% Slushpool SatoshiLabs チェコ
7位 6.1% BTCC Pool BTCC 香港
8位 5.0% BitFury BitFury オランダ
9位 5.0% Bixin HK Bixin Network Technology 香港
10位 4.6% BitClub Network 非開示(分散型運営) 非開示
カレンさん
なんで中国企業ばっかりなの?
カブミチ先生
中国で大手のマイナーが誕生したのは、中国人ユーザーの需要があったからです。それには、いくつか理由があると思います。

1つは、投機好きな国民性です。中国では不動産、株、穀物、鉱山などあらゆるものが投機対象となっています。

2つめは、自国通貨に対する強い懸念です。中国元はドルなど外貨との交換が厳しく規制されています。中国元は度々切り下げされていますので、中国人にすれば一部の資産を元以外の通貨で保有するニーズがあります。これは、欧州でもあてはまるため、欧州企業のマイナーが上位にいます。

3つめは、安い電気代です。マイニングを行うには大規模サーバーが必要であり、コストの重要な部分が電気代になります。

今回のまとめ

カブミチ先生
今回の話のポイントを10個にまとめました。

ポイント☑  仮想通貨では取引ごと民間の誰かの承認が必要。

☑ マイニングとは、仮想通貨の取引を承認するためにコンピュータで複雑な計算を解くこと。

☑ ビットコインの取引データは、約11000の世界中のコンピュータで分散管理されている。

☑ 取引承認の流れは、送金指示→トランザクションプール(未承認)ブロックごとにマイニングされて承認

☑ 1つのブロックが作られるのに約10分かかるように計算の難易度が調整されている。

☑ 時間順ではなく、手数料順に承認される。

☑ マイナー(採掘者)は、マイニングに成功すると12.5BTC(ビットコイン)(1ビットコイン50万円とすると625万円)の報酬と、取引手数料(1取引約0.0004BTC≒200円)を得られる。

☑ 報酬は210,000ブロックごとに半減する。半減期は、理論的には約4年に1度のオリンピックの年に来る。半減期自体は中長期的な価格に影響しない。

☑ 最初のブロック(ジェネシスブロック)は、2009年1月4日(日本時間)に誕生。最後のブロックは、6,929,999個目で、2140年頃の予定。このときの流通額が20,999,999.9769BTC。

☑ マイナー企業の大手は、中国企業が多い。最大手は、Bitmain社。

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