ブロックチェーンのマイニングとは？仕組みや必要性、マイニングの種類を徹底解説

『ブロックチェーンのマイニングって何をしているの？』

『マイニングの仕組みや必要性が知りたい』

ブロックチェーンや暗号資産に関連する用語でよく見かけるマイニング。なぜマイニングが行われるのか？その仕組みや必要性を理解しておきたいという方も多いでしょう。

そこで今回は、ブロックチェーンのマイニングについてわかりやすく解説していきます。

ブロックチェーンのマイニングとは、ブロックチェーン上の取引の承認と報酬の支払いを行うことをいいます。マイニングの仕組みがあることで、ブロックチェーンが非中央集権的に稼働できています。

この記事を読めば、マイニングの仕組みや必要性がしっかりと理解できます。

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ブロックチェーンのマイニングとは？

ブロックチェーンのマイニングとは、ブロックチェーン上の取引の承認と報酬の支払いを行うことをいいます。

マイニングとは？

ブロックチェーン上の取引の承認と報酬の支払いを行うこと

ブロックチェーンは、非中央集権的な暗号資産の仕組みや契約の実行などを可能にするシステムです。ブロックチェーンを利用することで、中央管理者が存在しなくても、安全にビットコインの取引やスマートコントラクトによる契約の実行が可能になります。

例えば、法定通貨の送金や決済では、国や銀行が管理する仕組みの中でやりとりが行われます。そのため、高い手数料を支払う必要があったり、処理に時間がかかったりします。

また、企業間で契約を実行するには、契約書を交わしたり、第三者が信頼を担保したりする必要があります。

しかし、ブロックチェーンを利用すれば、中央集権的な管理者が不在でも、信頼を必要とせずに取引が可能です。

なぜなら、マイニングによって自律分散的に稼働する仕組みになっているからです。ブロックチェーン上の取引を承認する作業は、複雑な計算を何度もくり返す必要があります。しかし、その計算に成功すると見返りとして暗号資産が支払われます。

成功する確率は低いけれど、成功したときの見返りが大きいという、まるで金を掘り当てるような行為であるため『マイニング（採掘）』と呼ばれています。

ブロックチェーン上のデータの改ざんは極めて困難です。ブロックチェーン上のデータを改ざんして利益を得ようとするくらいなら、マイニングで報酬を得る方がメリットが大きいため、不正を働く理由を打ち消しています。そのため、中央管理者や第三者の信頼が無くても透明性の高い取引を成立させることができるのです。

マイニングの詳しい仕組みについては、このあと解説していきます。その前に、より理解を深めるために、ブロックチェーンについて少し解説をしていきます。

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ブロックチェーンとは？

ブロックチェーンとは、分散されたコンピューターで、データをチェーン状につなげて管理する仕組みをいいます。ブロックチェーンの仕組みを利用することで、データの不正改ざんリスクを極めて低い状態にでき、安全かつ便利にデータを活用することができます。

従来のデータベースとブロックチェーンの違いをイメージにしてものは下記のようになります。

引用元：https://trade-log.io/column/369

また、ブロックチェーンのイメージは以下の通りです。

引用元：https://trade-log.io/column/369

ブロックチェーンは暗号資産であるビットコインの実現のために考えられた仕組みですが、ブロックチェーンを応用することで、NFT（非代替性トークン）やスマートコントラクトによるDapps（分散型アプリ）の開発、DAO（分散型組織）、DeFi（分散型金融）、国際貿易や不動産取引、製造や物流の管理なども可能にしています。

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引用元：https://trade-log.io/column/369

ブロックチェーンは、P2P通信、ハッシュ関数、公開鍵暗号方式を組み合わせることで、当事者同士や第三者による信頼を担保しなくても、価値のやりとりができたり、データの正当性を証明できます。そのため、暗号資産を始めとした新しいサービスを次々と実現している画期的な仕組みです。

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ブロックチェーンを活用することで、これまでのビジネスでは実現が難しかった新しい価値や仕組みを生み出すことが可能になります。ブロックチェーンはビットコインを実現するために生まれた仕組みですが、ブロックチェーンの活用はあらゆる場面に広がりつつあります。

ぜひブロックチェーンをビジネスに活用してみませんか？これまで難しかった課題をクリアしたり、新しい価値を創造したりできるブロックチェーン技術。

ブロックチェーン開発のご要望がございましたら、トレードログ株式会社、株式会社リッカにご相談ください。

それでは次にマイニングの仕組みについて、少し詳しく解説していきます。

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マイニングの仕組みとは？

マイニングの仕組みは、

• データの正当性を証明しながらその履歴を保存していく承認の作業
• 承認の作業を行ってくれた人（マイナー）に報酬を支払う仕組み

で成り立っています。ブロックチェーンはマイニングの仕組みがプログラムで実行されますので、中央で管理する人や第三者が信頼を担保する必要がありません。

マイニングの仕組みについて、それぞれを解説します。

データの承認作業について

ブロックチェーンが非中央集権的に動き続けられるのは、ブロックチェーン上に記録されるデータの承認作業が永続的に行われているからです。

ブロックチェーン上でやりとりされるデータは、正当性が証明された履歴がブロックに詰め込まれていきます。データの内容に問題がなければ、前のブロックに関するデータも含んだ形でブロックを生成します。

ブロックの生成には、一定のルールがあり、そのルールに見合う計算が成立した場合にブロックがつながるようになっています。そのルールを見つけ出すためには、膨大な計算を繰り返しで行い、総当たりで試すしか方法がありません。

また、その計算は世界中で競争されていて、ブロックを生成するためには最初にルールに合致する計算を見つけ出さなければいけません。

そのため、高性能なコンピューターとそれを動かすための電力が必要となるため、ブロックチェーンのデータの承認には設備投資と電気代というコストがかかってしまいます。

では、なぜ大きなコストをかけてまで、わざわざ世界中でデータの承認作業を競争して行っているのでしょうか？その理由は、次に説明する報酬の支払いがあるからです。

報酬の支払いについて

ブロックチェーンのマイニングに成功すると、報酬を受け取ることができます。この報酬があることで、ブロックチェーンのマイニングは途切れることなく続けられています。

例えば、ビットコインのブロックチェーンでは、マイニングの報酬としてビットコインが支払われます。2023年1月現在、ビットコインのマイニングの報酬は、6.25BTCとなっています。6.25BTCは、現在のレートでおよそ1400万円です。

ビットコインのマイニングは10分に1回のペースで行われますので、マイニングに成功すれば10分ごとに1400万円の報酬が得られるわけです。

そのため、世界中でマイナーが競い合ってマイニングを行います。マイニング競争に勝ち続ければ、ビットコインを報酬として受け取ることができるからです。

マイニングの報酬は4年に1度半減されるルールとなっています。次の半減期は2024年の予定で、3.125BTCとなります。このようなルールもまるで金の採掘に似ています。金の埋蔵量は決まっています。金を掘り当てれば掘り当てるほど、金が見つかる量は減っていきます。

ビットコインも同様です。ビットコインはマイニングによってのみ新規発行されます。そして、ビットコインは2100万BTCが上限と決まっています。無限に掘り当てることはできないため、年々マイニングできる量が減っていくようにプログラムされているのです。

ビットコインの上限が決まっていることで、希少価値が高まるような仕組みになっています。そのため、報酬であるビットコインを掘り当てようとする強い動機が働き、世界中でマイニングが永続的に行われているというわけです。

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ブロックチェーンの主なマイニング方式

ブロックチェーンのマイニングにはいくつかの方式があります。

• PoW
• PoS
• PoI
• DPoS
• PBFT　など

さまざまなマイニング方式があるのは、ブロックチェーンによってマイニングの仕組み（コンセンサスアルゴリズム）が異なるからです。

ここでは、代表的なコンセンサスアルゴリズムである「PoW」と「PoS」について比較しながら解説していきます。

コンセンサスアルゴリズム	PoW（Proof of Work）プルーフ・オブ・ワーク	PoS（Proof of Stake）プルーフ・オブ・ステーク
代表的なネットワーク	ビットコインなど	イーサリアムなど
特徴	マイニングマシンの性能の高さが要求される	暗号資産の保有量や保有期間の長さが要求される
メリット	セキュリティが高い	電力消費を抑えられる51%攻撃に強い
デメリット	電力消費が大きく、マイニングコストが高くなるスケーラビリティに問題がある	暗号資産を多く持つ者の影響を受けやすいステークにより暗号資産の流動性が損なわれる
速度	遅い（およそ10分）	速い（およそ12秒）

「PoW」ビットコインなどで使われている

PoW（Proof of Work・プルーフ・オブ・ワーク）は、ビットコインなどのブロックチェーンで使われているコンセンサスアルゴリズムです。暗号資産の取引や送金などのデータを、ブロックチェーンに保存していくための仕組みのひとつです。

PoWでは、非常に複雑な計算を成功させることで、報酬として暗号資産が得られるようになっています。複雑な計算を成功させるには、膨大な計算力を有するコンピューターが必要です。また、そのコンピューターを稼働させるための電力消費も大きくなっていきます。

しかし、そのような設備投資や維持コストよりも、得られる報酬の方が大きいため、世界中の人々や企業がマイニング競争に参加しています。

また、ブロックチェーンを改ざんして不正に暗号資産を入手しようとするよりも、マイニングをして報酬を得る方がメリットが大きいため、不正が起きにくい仕組みになっています。

このようにPoWの仕組みを使うことによって、取引データの承認作業が止まることなく、管理者がいなくても不正が行われず、ブロックチェーンが永続的に稼働できるようになっています。

また、PoWはセキュリティに強いため、ビットコインのブロックチェーンはいまだにハッキングされることなく安定稼働を続けています。ブロックチェーンのデータを改ざんするには、改ざんしたいブロックだけでなく、それ以降のチェーン状につながったブロックをすべて書き換える必要があります。また、その改ざんを世界中のノードに承認してもらう必要があるため、事実上改ざんは不可能に近い状態と言えるでしょう。

一方、PoWはマイニングに必要なコストや電力消費は年々増大していて、処理できる情報量が少なく、処理時間も長くなるという問題があります。

そのため、利用者やデータ量が増えているイーサリアムは、PoWから次にご紹介するPoSにコンセンサスアルゴリズムを変更しています。

「PoS」イーサリアムなどで使われている

PoS（Proof of Stake・プルーフ・オブ・ステーク）は、イーサリアムなどのブロックチェーンで使われているコンセンサスアルゴリズムです。

マイニングという考え方ではなく、ステーキングという手法で暗号資産の取引や送金などのデータを、ブロックチェーンに保存していきます。

ステーキングでは、暗号資産の保有量や保有期間に応じて、バリデーターが選ばれます。選ばれたバリデーターはブロックの生成を行います。仮にバリデーターが不正を行ってしまうと自身の持つ暗号資産の価値が下がってしまいます。また、ステーキングで預けた暗号資産を失うことにもなるため、バリデーターは誠実にブロックの生成を行うことになります。

このような仕組みで、PoSでは不正を防止しています。また、競争によるマイニングではないため、膨大な電力消費やガス代（手数料）の高騰も抑えることができます。PoSは処理速度も速いため、イーサリアムはPoWからPoSへの移行を行いました。

一方、ステーキングでロックした資産が増えてしまうと、暗号資産全体の流動性が下がり、価値の流通がしにくくなるというデメリットもはらんでいます。

また、暗号資産の保有量が大きいバリデーターの影響を受けやすくなるため、非中央集権的な仕組みが脅かされる可能性も秘めています。

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ブロックチェーンマイニングの種類

マイニングには主に3つの種類があります。マイニングの難易度や競争が高まっているため、マイニングの種類が増えている状況です。

• ソロマイニング
• プールマイニング
• クラウドマイニング

それぞれを解説します。

ソロマイニング

ソロマイニングとは、単独でマイニングに参加する方法です。

以前は家庭用のパソコンでもブロックチェーンのマイニングに参加し、報酬を獲得することができました。マイナーの競争が少なかったため、マイニングの難易度が高くなかったからです。

ソロマイニングに成功すれば、報酬を独り占めできるというメリットがあります。

しかし、いまではマイニング競争が激化し、マイニングの難易度が高くなっています。そのため、現在ではソロマイニングを行っても、報酬を得ることは難しい状況です。

プールマイニング

プールマイニングとは、複数人でマイニングを行う方法です。単独の力では計算力が足りないため仲間と協力してマイニングを行い、報酬を山分けする形となります。

マイニングに成功する確率は上がりますが、報酬は仲間と分配することになりますので、受け取れる報酬はソロマイニングで受け取れる額よりも少なくなります。

クラウドマイニング

クラウドマイニングとは、自らはマイニングをせず、マイニングを行っている企業や団体に出資して報酬の一部をもらう方法です。

設備や維持費が必要なく、出資金さえあれば誰でも参加できるというメリットがあります。ただし、出資先が倒産したり、連絡が取れなくなったりするリスクもありますので十分な注意が必要です。

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マイニングの仕組みを理解して、ブロックチェーンをビジネスに活用しよう

マイニングの仕組みを理解できたら、ブロックチェーンをビジネスに活用していきましょう。ブロックチェーンを活用すれば、従来は難しかったことが実現できたり、手間やコストが大幅に削減できたりします。

ブロックチェーンは、データの改ざんが難しいため、安全にデータを共有したり、保管しておくことが可能です。そのため、製造コストの削減やトレーサビリティの管理、IOTでの活用、真贋証明などへの活用が活発になっています。

しかし、ブロックチェーンをビジネスに活用するには、独特の知識やノウハウが必要になるため、信頼できるパートナーと提携することが大切です。

ブロックチェーンによるDXを推進するなら、トレードログ株式会社、株式会社リッカへご相談ください。ブロックチェーン開発のエキスパートとして、貴社のビジネスをスケールするためのご提案が可能です。

まとめ　ブロックチェーンのマイニングについて

今回はブロックチェーンのマイニングについて解説しました。

ブロックチェーンはマイニングという仕組みによって、不正が行われずに自律的に稼働し続けることができます。そのため、開発コストを抑えつつ、既存のビジネスをブレイクスルーする可能性を秘めています。

マイニングの仕組みをしっかりと理解して、貴社のビジネスにブロックチェーンを活用していきましょう。