暗号資産（仮想通貨）マイニングの仕組み

このガイドでは、暗号資産のマイナーが何を、なぜ行っているのかを説明します。トランザクションがどのようにブロックになるのか、ハッシュとノンスとは何か、難易度がどのようにブロックを予定どおりに保つのか、報酬はどこから来るのか、そしてなぜ多くの人がプールでマイニングするのかを取り上げます。全体を通して Blocknet を例にしているので、すべての数値は実際に確認できるものです。

暗号資産マイニングとは何ですか？

マイニングは 2 つの役割を同時に果たします。トランザクションに順序を付けて、どの支払いが先だったかについて全員が合意できるようにすること、そして決まったスケジュールで新しいコインを発行し、誰かを信頼してコインを作ってもらう必要をなくすことです。Bitcoin が 2008 年にこの考え方を導入し、現在は Blocknet を含む多くのコインが使っています。2022 年以降の Ethereum のように、代わりにプルーフ・オブ・ステークを使うチェーンもあります。2 つの比較はプルーフ・オブ・ワークとプルーフ・オブ・ステークの違いをご覧ください。

ブロックには何が入っていますか？

ブロックは、トランザクションの集まりと、それを説明する短いヘッダーからなります。Blocknet のブロックヘッダーには 7 つのフィールドがあります。

前のハッシュのフィールドが、チェーンを作り出しています。各ブロックは 1 つ前のブロックを指しているので、過去のトランザクションを 1 つでも変えるとそのブロックのフィンガープリントが変わり、それ以降のすべてのつながりが壊れます。各ブロックの最初のトランザクションはコインベースで、ブロックを見つけたマイナーに報酬を支払うものです。

マイナーはどうやってブロックを見つけるのですか？

ハッシュ関数は、どんな入力でもランダムに見える固定長の数値に変換します。入力を 1 ビット変えるだけで、出力はまったく別のものになります。その出力を巨大な数値として扱い、ターゲット以下であればブロックは有効です。ターゲットが低いほど当たりのハッシュは少なくなり、平均して必要な試行回数が増えます。

Blocknet では、1 回の試行が Argon2id ハッシュ 1 回です。8 バイトのノンスがパスワード、ヘッダーの残りがソルトで、各ハッシュは 2 GiB のメモリを処理してから 32 バイトの結果を出します。マイナーはターゲット以下のハッシュを見つけると、ブロックをネットワークに送ります。すべてのノードはそのハッシュを 1 回計算し直して確認しますが、これは見つけるのにかかった作業のごく一部で済みます。

そのハッシュの各ステップと、なぜそれほど多くのメモリが必要なのかは Argon2id の解説で説明しています。

マイニング難易度とは何ですか？

難易度は、ターゲットを決める数値です。Blocknet ではターゲットは (2^256 − 1) を難易度で割った値なので、難易度はネットワーク全体が 1 ブロックを見つけるのに平均して必要なハッシュ数にほぼ等しくなります。

これを使えば、ネットワークの状況をすばやく読み取れます。Blocknet は 300 秒に 1 ブロックを目標としているので、ネットワークのハッシュレートはおよそ難易度 ÷ 300 です。たとえば、難易度が 6,000,000 なら、ネットワークは毎秒約 20,000 回のハッシュを計算していることになります。

ネットワークは、マイナーの増減があってもブロックが予定どおりに生成されるよう難易度を調整します。

• Bitcoin は 10 分のブロック時間を目標とし、2,016 ブロックごと、つまり約 2 週間ごとに難易度を再計算します。
• Blocknet は 5 分のブロック時間を目標とし、線形加重移動平均である LWMA を使ってブロックごとに難易度を再計算します。直近 60 ブロックを参照して最新のブロックほど大きく重み付けするので、ハッシュレートの変化にすばやく追従します。ウィンドウ全体は約 5 時間分のブロックにあたります。

LWMA は、1 つの異常なブロックが結果を大きく動かさないようにもしています。各ブロックの生成時間は最小 1 秒、最大 1,800 秒（目標の 6 倍）として計算されます。ブロックが 5 分より速く生成されれば難易度は上がり、遅ければ下がります。

マイナーはどうやって報酬を受け取るのですか？

各ブロックは、コインベーストランザクションで新しいコインを生み出します。Blocknet では、コインベースのアウトプットはちょうど 1 つで、金額はちょうどブロック報酬に等しく、マイナーが選んだアドレスに支払われます。ジェネシスブロックにはトランザクションが 1 つもなかったので、流通しているすべてのコインはマイニングされたものです。

報酬は公開されたスケジュールに従います。Blocknet の報酬は 1 ブロックあたり 723.25 BNT から始まってなめらかに減っていき、8,640 ブロックからなる 30 日の 1 か月ごとに 1 段階ずつ下がります。4 年後には発行量が約 1 億 BNT に達し、それ以降はすべてのブロックで 2 BNT の恒久的なテール報酬が支払われるので、マイナーには常にマイニングする理由があります。

マイニングで得たコインは、使えるようになるまで 60 ブロック（約 5 時間）待ちます。この待ち時間があるので、新しい報酬が使えるようになる前に、チェーンの一時的な分岐が解消されます。

なぜ多くのマイナーはプールに参加するのですか？

プールは多数のマイナーのハッシュレートを合わせ、グループとして頻繁にブロックを見つけ、各報酬をメンバーそれぞれが貢献した作業量に応じて分配します。ソロでは、小規模なマイナーはブロックを丸ごと見つけるまで数日から数週間待つこともありますが、プールなら同じハッシュレートで少額の支払いを安定して受け取れます。

計算するとその理由がわかります。Blocknet は 1 日 288 ブロックを生成するので、ソロで期待できる 1 日あたりのブロック数は 288 ×（自分のハッシュレート ÷ ネットワークのハッシュレート）です。あなたのマシンがネットワークの 1,000 分の 1 なら、平均して 1 日約 0.29 ブロック、つまり 3 日半に 1 ブロックを見つけますが、実際の間隔はブロックごとに変わります。

プールはシェアであなたの作業量を測ります。シェアとは、プールがあなたの接続用に設定した易しいターゲットを満たすハッシュです。すべてのシェアが報酬の取り分に数えられ、ネットワークの本来のターゲットも満たすシェアは本物のブロックなので、プールがそれをブロックチェーンに提出します。bntpool.com では次のようになっています。

• シェアの難易度は接続ごとに調整され、5 分ごとに約 10 シェアになるようにするので、速いマシンも遅いマシンも定期的に作業を報告できます。
• 報酬は 6 時間のウィンドウによる PPLNS で分配されます。 各ブロックの報酬は、そのブロックが見つかる前の 6 時間に提出されたシェアに分配されます。
• 支払いは 0.1 BNT から、ブロックの上に 60 ブロックが積まれた後に始まります。

自分のノードを運用していれば、ソロでマイニングして見つけたブロックをすべて自分のものにすることもできます。マイニングガイドで両方を説明しています。

マイニングの速さは何で決まりますか？

どのハードウェアが有利かは、ハッシュ関数で決まります。Bitcoin の SHA-256 はメモリをほとんど必要としないので、現在の Bitcoin のマイニングの大半は ASIC と呼ばれる専用チップで行われています。Blocknet は、ASIC に対抗するよう設計されたメモリハードな関数である Argon2id を選びました。ハッシュのたびに 2 GiB の RAM を埋めるので、メモリの容量とメモリ帯域幅が速度を決めます。

これにより、一般的なコンピューターでの計算が変わります。

• RAM がスレッド数を決めます。 マイニングスレッドはそれぞれ専用の 2 GiB のアリーナを必要とするので、16 GB のマシンではシステム用の余裕を残して約 6〜7 スレッドを動かせます。
• メモリ帯域幅が全体の速度を決めます。 ハッシュのたびに約 2 GiB を書き込み約 2 GiB を読み込むので、メモリを速く動かせるマシンほど 1 秒あたりに多くのハッシュを完了できます。
• CPU と GPU のどちらでもマイニングできます。 Windows と Linux では、seine は CPU とすべての NVIDIA カードで同時にマイニングし、ハッシュレートが合算されます。

seine で測定した最高の結果は AMD EPYC Zen 5 サーバー（EPYC 9R45、32 スレッド）の 49.4 H/s で、Apple M4 Max の MacBook Pro は 30.9 H/s に達します。テストしたすべての世代の結果はハードウェアガイドに、メモリハードなコインが一般的なプロセッサーに向いている理由は 2026 年の CPU マイニングのガイドにあります。

誰がチェーンの正しさを守っているのですか？

すべてのノードがすべてのブロックを確認します。ハッシュがターゲットを満たしていること、トランザクションが有効であること、報酬がぴったり正しいことです。確認に 1 つでも失敗したブロックは、どれだけ作業が費やされていても拒否されます。

2 人のマイナーがほぼ同時にブロックを見つけると、チェーンは一時的に分岐します。Blocknet のノードは、すべてのブロックの難易度の合計である累積作業量が最も多いチェーンに従うので、次のブロックがどちらかに追加されるとすぐに分岐は解消されます。ウォレットが承認数を数えるのはそのためです。Blocknet では 10 承認（約 50 分）で安全とみなされ、100 ブロックより深い再編成を行うノードはありません。

自分のコンピューターで試してみる

Blocknet のマイニングは 3 つのステップで始められます。アドレスを用意し、seine をダウンロードし、実行してデフォルトのプールである bntpool.com をそのまま使うだけです。seine はマイニングしながらスレッド数、CPU カーネル、メモリ配置を選ぶので、数分以内に最初のシェアが届くのを確認できます。