ビットコインなどの仮想通貨のマイニング（採掘）とは

「マイニング(mining)で仮想通貨が手に入る」と、聞いたことのある方もいらっしゃるのではないのでしょうか。

しかし、「難しそう」「始め方が良く分からない」と、悩んでいる方も少なくないのではないかと思います。

ここでは、仮想通貨のマイニングについてその仕組みや、やり方を解説します。

仮想通貨のマイニングとは？

そもそも仮想通貨やビットコインって何？

仮想通貨とは

仮想通貨はブロックチェーンや電子署名といった暗号技術を用いた通貨のことで、円やドルのように発行元となる中央銀行がなく、国家による保証がないのが特徴です。
仮想通貨の中でもビットコインは一番初めに登場した仮想通貨ともいわれ、ビットコイン以外の仮想通貨をアルトコイン(alternative coin=代替通貨)と呼ぶように明確に区別されています。

仮想通貨は実物のない通貨ですが、入手する方法として3つ挙げることができます。

1. 仮想通貨交換業者で購入する
2. 人と交換する
3. マイニングする

この3つの入手方法について、以下で説明していきます。

1. 仮想通貨交換業者で購入する
   一番簡単なのはDMM Bitcoinなどの仮想通貨交換業者で購入する方法です。
   仮想通貨交換業者では、例えば「1ビットコイン＝80万円」といったようなレートが用意されており、円を仮想通貨交換業者に入金することで購入することができます。

2. 人と交換する
   自分のインターネット上のウォレット(財布)を相手に伝え、そこに仮想通貨を送ってもらうことで、自分の仮想通貨とすることができます。

   銀行を利用した振込のような時間の制限がなく、また相手に自分の個人情報を伝えることなく送金を受けることができるといった特徴があります。
   仮想通貨の価値が乱高下していることもあり、まだ決済手段としてはあまり普及していませんが、他の人と交換するといった使い方の他、インターネット上にある無料で制作された小説やイラスト、便利なサイトやブログなどを応援する投げ銭として活用されているケースもあります。

3. マイニングする
   仮想通貨はマイニング(＝採掘)することでも入手できます。
   これは円やドルなどの通貨にはない入手方法です。
   以下、仮想通貨のマイニングについて解説します。

仮想通貨のマイニングって何？

仮想通貨の入手方法の3つ目「マイニングする」は、正確には「膨大な計算を必要とされるマイニングを成功させた報酬として、新しく発行した仮想通貨を受け取る」ことです。
仮想通貨のマイニング(=採掘)は、金や銀を掘るイメージになぞらえてそう呼ばれていますが、実際にはコンピュータで仮想通貨の取引の承認・確認作業を行うことを指します。
仮想通貨の取引(送金)が行われると、世界中のマイナー(=マイニングする人)がそれぞれ自由に取引の確認作業を行います。
この確認作業には多くのマイナーが参加しますが、ある計算の結果、正解とされる文字列を見つけたマイナーの確認作業だけが採用され、採用されたマイナーはマイニング成功となります。（※詳しくは後述の「仮想通貨のマイニングの仕組みと方法」をご覧ください。）

マイニングには膨大な計算が必要とされます。
そして、マイニングに成功した人には新しく発行された仮想通貨で報酬が支払われます。
仮想通貨が新しく発行されるのはマイニングによる成功報酬として支払われた時だけです。マイニング(取引の承認・確認作業)が行われないと仮想通貨の送金を完了することができません。

なお、マイニングに失敗した多くのマイナーが行った確認作業は、マイニングに成功した確認作業の検証のために使われます。（※詳しくは後述の「仮想通貨のマイニングの仕組みと方法」をご覧ください。）

このように、マイナーはマイニングの結果得られる報酬を目的としてマイニングを行いますが、一方で多くのマイナーがマイニングに参加することにより、取引の承認・確認作業が行われ、システムが回っているのです。

仮想通貨のマイニングの仕組みと方法

マイニングの方法

仮想通貨のマイニングには、一人でやるソロマイニングと複数人でやるプールマイニング、事業者と契約して報酬を得るクラウドマイニングの3つがあります。

ソロマイニング

ソロマイニングはその名の通り一人でマイニングする方法で、気軽にできそうなイメージがありますが、高価な機材を揃える必要があり、専門知識が必要です。

ビットコインなど、多くのマイナーがマイニングに参加している仮想通貨ではソロマイニングは不可能に近い難易度になります。
マイニングを成功させるためには世界中のマイナーと競う必要があり、多くのマイナーが参加するビットコインなどでは、一般的に使うコンピューターでは太刀打ちできないからです。

一方、開発されたばかりで、まだ競争も激しくないアルトコインではソロマイニングも可能です。

クラウドマイニング

クラウドマイニングは大規模な施設を建設してマイニングを行っている企業にお金を出して代わりにマイニングしてもらい、配当という利益を売る方法です。

クラウドマイニングは自分で実際にマイニングする必要がないためソロマイニングのように高価な機材も、専門知識も不要です。

ただし、代わりに採掘してもらう分マイニングを行っている企業に手数料を支払わなければなりません。

クラウドマイニングというサービスを購入すると考えると分かりやすいでしょう。

マイニングプール

マイニングプールとは自分のパソコンのマシンパワーをインターネット経由で提供することでマイニングに参加して、その大きさに応じて報酬を受け取るサービスのことです。

マイニングプールは専用のソフトをインストールするだけで始めることができ、ソロマイニングのように高価な機材を揃える必要もなければクラウドマイニングのように企業と契約する必要もありません。

しかし、ソロマイニングやクラウドマイニングと比べて報酬が少ないのが一般的です。

一番手軽に始めることができるが報酬も少ない、ローコストローリターンな方法です。

マイニングのアルゴリズム

これまで、マイニングの仕組みや種類についてお話してきましたが、ここではマイニングのアルゴリズムについて解説します。

ハッシュ関数とは？

仮想通貨マイニングのアルゴリズムを理解するにあたり、最初にハッシュ関数について解説します。

ハッシュ関数は代入した値に対して、まったく別の値(=ハッシュ値)を出力するという関数で、ハッシュ値から元の入力した値を知ることは非常に難しいという特徴を持ちます。

例えば、ビットコインではSHA-256というハッシュ関数が用いられていますが、このハッシュ関数に「DMM」という値を入力すると

「25F0F2B3C3A7EE2320155EC701726BAC70102B7913EA2AB94DB8DC28BED6A4EB」

というハッシュ値が返ってきます。

SHA-256のハッシュ関数に「DMM」を入力すると、いつも同じハッシュ値が出力されます。また、ハッシュ値から「DMM」を復元することは、ハッシュ関数の代入した値に対して全く別の値(=ハッシュ値)を出力するという特性上、困難です。

一方、小文字で「dmm」を入力すると

「DB948C52D1088E8542D212CD9D885C71D2F70C99987EA06943BF4E84E6DB51DF」

というハッシュ値が返ってきます。このように小文字にしたり、1つ文字を変えたりするだけで返ってくる値は全然違うものになるのです。

マイニングはハッシュ関数にいろいろな値を代入する作業

マイニングでは、ハッシュ関数にランダムな変数を代入する作業を繰り返します。

ハッシュ関数にある値を代入して、返ってきたハッシュ値が決められた値より小さくなった時にマイニング成功となり、報酬が与えられます。この時の代入値をナンス値と呼びます。
つまり、マイニングとはハッシュ関数に手当たり次第にいろいろな値を代入して、ナンス値を見つける作業です。

「決められた値」については後述しますが、ビットコインのマイニングに参加するマイナーのパソコンを全て足し合わせて計算しても約10分かかるように調整されます。

「000100」が決められた数字だとしたら、「000099」より小さくなる数字を総当たりで探すということです(実際には桁数が64桁になります)。

2018年4月現在は、ナンス値をハッシュ関数に代入した結果、返ってくるハッシュ値の先頭に0が17個続くような値を見つける必要があるのですが、ハッシュ関数は完全にランダムに返還されるため総当たりで計算するしかないため、膨大な計算量が必要となります。

マイニングに必要なものや注意点

マイニングに必要なマシンやツール

マイニングには膨大な計算量が必要で、マイニングに必要なマシンやツールを揃える必要があります。

競争の緩やかなアルトコインはPCやスマホでもマイニングできる

2018年5月現在、まだ開発されてまもなく、参加者の少ないアルトコインなどではマイニングの競争も緩やかで自分が持っているPCはもちろん、スマホでもマイニング可能です。

一方、時価総額ランキングで上位に出てくるような仮想通貨では、PCでマイニングすることも可能ではありますが、マイニングするまでに膨大な計算が必要とされ、その分の電気代や、マイニングするための機材を考慮するとほぼ利益は出ません。

GPUや専用チップを使ってマイニング

ビットコイン取引が開始された当初にはCPUによるマイニングが行われていましたが、ビットコインの価格が高騰するにつれてマイニングの競争が過激化し、より性能の高いGPU(グラフィックボード)でないとマイニングを成功させることが難しくなっていきました。

CPUはCentral Processing Unit(=中央演算処理装置)、GPUはGraphics Processing Unit(=画像処理装置)などと訳されます。

CPUはパソコン全体の計算を行う装置で、GPUは3Dゲームなど3Dグラフィックスを高速で処理するために作られました。

3Dグラフィックスは縦・横・奥行などの位置情報を計算して映像を表示させたり、高画質の映像を滑らかに表示させたりする必要があるため、高度な演算処理を行えるようになっています。

マイニングには膨大な計算量が必要とされるため、より高速な処理が可能なGPUが使われ始めたのです。

マイニングしたい仮想通貨によって向いているGPUは異なるため、まずはマイニングしたい仮想通貨を決めるのが効率的です。
また、ビットコインのマイニングは競争の激化が著しく、すでにGPUでも計算が追い付かなくなっており、ASICと呼ばれるビットコインマイニング専用チップを搭載するハードウェアが計算が早く電気代も抑えられるため、マイニングの主流となっています。

マイニングに必要な費用

マイニングに必要な費用は、マイニングに使う機材と電気代の2つを考える必要があります。

機材に関しては、自分のパソコンでマイニングするのであれば特に費用を支払う必要はありませんが、GPUやASICを使うのであればその購入費用が掛かります。

また、マイニングでコンピュータを動かすのには電気代も当然必要です。日本では2016年より電力の小売全面自由化がなされ、電気代を支払う会社を選ぶことができるようになっているのでお住まいのエリアの電気会社のHPなどで確認しておきましょう。中にはマイニング専用の電気プランもあるので、マイニングを行う方は検討してみてください。

さらに、電気代は地域によっても異なります。
日本国内でも北陸電力と北海道電力とでは電気料金に大きな差がありますし、日本と中国とでは8倍もの差があると言われています。
コンピュータを冷やすために、1年を通して寒冷な北欧でマイニングを行う企業もあります。
本気でマイニングに取り組むならば、海外も含めて拠点を検討すれば万全です。

マイニングに必要な知識

マイニングで得られる報酬から費用を差し引いた額がプラスになっていなければ意味がありません。

そこで、マイニングでどのくらい利益が出るのかを事前に把握するために必要な指標である、ハッシュレートとディフィカルティの2つを理解しておきましょう。

ハッシュレートとは

ハッシュレートはマイニングの採掘速度のことを指します。

ハッシュレートの単位はH/sで表され、1秒間に1回ハッシュ関数が計算されると1H/sとなります。

ビットコインにおけるマイニングは、10分の間に世界中のマイナー(=採掘者)が一斉に計算を行い、ナンス値を見つけ出します。

自分でマイニングする時は、自分がどのくらいのハッシュレートを出せるのかと、マイニングしたい仮想通貨でトータルどのくらいのハッシュレートがあるのかを知っておく必要があります。

ビットコインのハッシュレートは2018年4月現在2,800万TH/s(2,800京H/s)となっています。

一方、一般的なCPUのハッシュレートは15H/s程度、GPUでは11M/s程度ですがASICは13.5TH/S程度となっており、CPUはもちろん、GPUでもマイニングするのが難しくなっています。

ディフィカルティとは

ディフィカルティはマイニングによりナンス値を見つける難易度のことです。

ディフィカルティは先述のハッシュレートを参照して、10分に1回ナンス値を見つけられるよう調整されます。

基本的にビットコインのハッシュレートはCPUからGPU、ASICと右肩上がりに上がり続けているため、ディフィカルティが上昇し続けています。

マイナーにとっては、ディフィカルティが上昇すると途端に1日あたりに得られる報酬額が少なくなり、これまで使用していた機器でのマイニングが難しくなることもあります。それでもマイニングを続けるのであれば機器を買い換えることも検討しなければなりません。

マイニングをしたい仮想通貨のディフィカルティを事前に把握しておくことは重要なのです。

マイニングスクリプトへの対策

マイニングスクリプトとは、Webサイトのソースコード内に記載されたスクリプトにより、Webサイトにアクセスしたユーザーの承諾なしに仮想通貨のマイニングを自動実行することです。

近年、仮想通貨マイニングスクリプトが話題に上がることも多く、マイニングスクリプトの埋め込まれたWebサイトを訪問すると、トップページを開いただけでPCの速度が低下したり、スマホのバッテリーが急速に減少したりといった問題が起こります。

マイニングスクリプトの実装されたWebサイトを訪問しただけでウィルスに感染されるわけではありませんが、PCやスマホがサイト運営者の収益化に利用されるなどの被害が及びます。

マイニングスクリプトはセキュリティツールで対策できるので、用意しておくと良いでしょう。

まとめ

仮想通貨は仮想通貨交換業者で購入したり、人と交換したりする方法以外にもマイニングで手に入れることができます。

ビットコインのマイニングに個人で参入することは難しくなっていますが、プールマイニングやクラウドマイニングなど別の方法を検討したり、まだ競争の緩やかなアルトコインのマイニングに取り組んだりと、できることはたくさんあります。

マイニングに取り組む際はハッシュレートやディフィカルティについてよく理解し、電気代や機器代を考慮して利益のでるよう計算して取り組むと良いでしょう。

マイニングプールについて興味を持たれた方は「ビットコインのマイニングプールとは？」もご参照ください。