1.暗号通貨マイニング(PoW)の概要

ビットコインマイニングなどの暗号通貨マイニングは、競争が激しく、リソースを大量に消費するプロセスです。 ビットコインネットワークでは、トランザクションはブロックにバンドルされており、マイニングと呼ばれるプロセスで「証明」または確認するために大量の計算が必要です。 鉱夫は、市場で競争力を持つために特殊なハードウェアとソフトウェアを持っている必要があり、これには多額の投資が必要です。 マイニング報酬の競争により、マイニングプールが作成され、マイナーは計算能力を組み合わせて問題を解決し、報酬を受け取る可能性を高めることができます。 これはまた、マイニング報酬をより均等に分配し、マイニングパワーの集中を減らすのに役立ちます。
マイニングアルゴリズムは、トランザクションのバンドル、その有効性の検証、最新のブロックの選択、新しいブロックのプルーフオブワーク(PoW)問題の解決など、いくつかのステップで構成されています。 マイナーは、ナンスをインクリメントし、ハッシュ値が所定のターゲット値未満になるまで結果のブロックヘッダーのハッシュを取得することにより、PoWアルゴリズムを使用して許容可能なブロックを検索します。 マイニングパフォーマンスはハッシュ/秒で測定され、マイニングの難易度は、ブロックの作成速度に基づいてブロックのハッシュターゲット値を定期的に調整することによって調整されます。

マイニングのプロセスビットコイン説明

暗号マイニングのプロセスを理解するために、プロセスの各段階を詳しく見てみましょう。

1. トランザクションハッシュ:最初のステップは、ハッシュ関数を使用して、メモリプールから保留中のトランザクションを送信することです。 各トランザクション送信は、トランザクション識別子として機能する固定出力ハッシュを生成します。

2. マークルツリーの作成:マークルツリーは、トランザクションハッシュをペアに編成することにより、データ構造の内容を検証します。ノードにデータブロック暗号化ハッシュのラベルを付け、内部ノードに子ノードラベルハッシュのラベルを付けます。

3. ブロックヘッダーディスカバリー:ブロックヘッダーは、マイナーが一意のハッシュで個々のブロックを識別するのに役立ちます。マイナーは、候補ブロックのルートハッシュ、前のブロックのハッシュ、および有効なハッシュを作成するために一度だけ使用される番号(ナンス)を組み合わせています。

4. ブロックハッシュの検証:プロトコルは、ブロックハッシュが正しいために出力よりも高くする必要があるターゲット値を決定します。マイナーは、他の2つのコンポーネントを変更できないため、ナンス値を数回変更します。

5. マイニングの難易度:マイニングの難易度は、複雑な暗号パズルを示します。正しいブロックハッシュを見つけるのに時間がかかるほど、難易度は高くなります。 マイニングの難易度は、暗号ネットワーク内のマイナーの数にも依存します。 ここでは、難しい測定単位と、ビットコインの難易度が残業しているチャートを見つけることができます。

   H/ s = ハッシュ/秒
   KH/ s = キロハッシュ/秒
   MH/ s = メガハッシュ/秒
   GH/ s = ギガハッシュ/秒
   TH / s = テラハッシュ/秒
   PH/ s = ペタハッシュ/秒
   1,000 H/s = 1 KH/s
   1,000 KH / s = 1 MH / s
   1,000 MH/ s = 1 GH / s
   1,000 GH / s = 1 TH / s
   1,000 TH/秒 = 1 PH/秒
   

6. ブロックハッシュ検証:この段階で、マイナーはハッシュ検証のために新しく見つかったブロックをピアマイナーに送信します。ピアマイニングノードは、セキュアハッシュアルゴリズム256(SHA-256)を使用して、データの整合性をチェックし、ハッシュの問題と改ざんを特定します。

7. ブロックの確認と公開:ピアマイナーがブロックを検証してコンセンサスに達すると、候補ブロックは確認済みブロックになります。この新しいブロックは、ブロックチェーンの最後に追加されます。 マイナーが候補ブロックハッシュを検証できない場合、候補ブロックを破棄します–マイナーの試行は失敗します。

マイニングするビットコインノードは、新しいブロックの作成速度を平均10分に積極的に調整します。 より多くのマイナーが参加するにつれて、ブロック作成率は上昇し、ブロック作成率が上がると、それを補うためにマイニングの難易度が上がり、ブロック作成率が押し下げられます。 新しいブロックの作成には平均10分かかる必要がありますが、これは中本聡が確認時間の短縮と、チェーン分割や孤立ブロックによる無駄な作業量とのトレードオフとして特別に選択しました。

半減プロセス

成功したマイナーには、マイニングに成功したブロックごとに一定数のビットコインと取引手数料が与えられます。 新しいブロックをマイニングするための報酬は、ネットワーク内のすべての人によって合意されており、現在、元の50ビットコインから6.25ビットコインになっています。 このバウンティは210,000ブロックごとに半分になり、2,100万ビットコインの制限に達すると最終的に完全に削除され、その時点でトランザクション処理はトランザクション手数料のみで報われます。 ビットコインの価値は、マイニング報酬だけでなく、市場の需要、規制の変更、市場センチメントに依存しており、これらはすべてビットコインの価値に影響を与える可能性があります。

2.鉱業の初期の歴史とその経時的な進化

暗号通貨のマイニングは、ビットコインの初期にまでさかのぼることができます。 マイニングは、2009年にビットコインが最初に発表されたとき、標準的なパーソナルコンピュータとCPUで行われました。 ビットコインの人気が高まるにつれて、マイニングの複雑さも増し、より大きな計算能力とリソースが必要になりました。

最初のビットコインマイニングプールは2010年に設立され、マイナーが処理能力とリソースをプールして、課題を解決して報酬を得る可能性を高めることができました。 これにより、マイニング報酬をより均等に分散し、マイニングパワーの集中を最小限に抑えることができました。

鉱業は時間の経過とともにますます専門化され、鉱夫は効率と競争を高めるために専門のハードウェアとソフトウェアを採用しました。 次のレッスンで分析する特定用途向け集積回路(ASIC)は、2013年に導入され、特にビットコインマイニングを目的としており、マイニングの速度と効率を劇的に向上させます。

マイニングの進歩により、それぞれが独自のマイニングアルゴリズムと基準のセットを備えた新しい暗号通貨の作成も行われました。 現在利用可能な暗号通貨は数百あり、それぞれに独自のマイニングエコロジーと問題があります。 鉱業の歴史とその経時的な進歩を知ることは、鉱業の現在の位置と将来の可能性を理解するために重要です。

第3章 現在の鉱業情勢

今日の鉱業環境は、ビットコインやライトコインなどのいくつかの主要な暗号通貨によって支配されています。 ビットコインマイニングハッシュレートが最も高く、ライトコインがそれに続きます。 上位の鉱業国には、米国、中国、カナダ、ロシア、カザフスタンが含まれます。 しかし、中国での最近の規制変更により、国内のビットコイン鉱業活動が大幅に減少しています。

出典:statista.com

イーサリアムはプルーフオブワーク(PoW)マイニングから離れ、現在はプルーフオブステーク(PoS)マイニングを使用していることに注意することが重要です。 イーサリアムでのPoSマイニングへの移行は、イーサリアムブロックチェーンの重要な変更であるイーサリアム2.0のアップグレードを通じて実装されています。 イーサリアム2.0は、バリデータの調整とPoSコンセンサスプロセスの管理を担当するビーコンチェーンと呼ばれる新しいコンセンサスアルゴリズムを導入しました。 これは、鉱夫が計算能力を使用して複雑な数学的問題を解決するために競争するPoWマイニングとは対照的です。 PoSマイニングは、PoWマイニングよりも環境に優しく、資源集約的ではないと考えられています。 PoWマイニングとPoSマイニングの違いにもかかわらず、暗号通貨マイニングの基本原則は同じままです。 次のレッスンでは、PoWマイニングやPoSマイニングなどの暗号通貨マイニングの基本と、業界で使用されているさまざまな種類のマイニングアルゴリズムについて説明します。 暗号通貨マイニングの基礎を理解することで、学習者はブロックチェーンエコシステムのこの重要な側面によって提示される課題と機会をより深く理解することができます。