ビットコインのディフィカルティ(採掘難易度)とは?マイニングの基礎知識!

ビットコインのディフィカルティ(採掘難易度)とは?

ディフィカルティはマイニングの難易度の事であり採掘難易度とも呼ばれます。マイニング(採掘)とは、マイナー(採掘者)が新しいブロックを生成するためハッシュを計算し続け、正しいナンスを探し出すことを指します。

マイニングをさらに詳しく説明します。マイニングは、ナンス・取引(トランザクション)データ・前データのハッシュ値を64桁のハッシュ値に変換し、ターゲット(閾値)を下回るようにナンスの調整行うことです。

まずは前提となるブロックチェーンから説明していきます。個々のブロックには「前ブロックデータのハッシュ値」「トランザクション」「ナンス」などが入っており、この中のハッシュ値がチェーンの役割を果たします。

つまりこのハッシュ値がその次のブロックのハッシュ値を求めるために使われます。こうしてブロックがチェーン上に連なっていくので”ブロックチェーン”と呼びます。

ハッシュとはマイナーによって生成される数値でありこれを得る関数をハッシュ関数と言います。さらにナンス(Number used once)とはマイナーによって生成される任意の文字列です。

つまりディフィカルティとはナンスを見つける難易度です。ディフィカルティはターゲットの最大値を現在のターゲット値で割った値であるため、ターゲットの値が低いほどディフィカルティは高くなります。

マイニングに成功すると報酬として12.5BTCが貰えます(2018年2月現在)。これはPoWという、P2Pネットワーク(ユーザー同士による非集権的ネットワーク)におけるコンセンサス・アルゴリズムです。

PoW(プルーフ・オブ・ワーク)とは、マイニングによってブロックを生成し他のノードがその正当性をチェックし承認、チェーンに追加する作業のことです。

また、マイニングは膨大なコストと高性能なCPUが求められるため主に資本力のある企業が行なっています。そのほとんどは電気代が各段に安い中国の企業であり、そのシェア率は8割を超えるほどです。

しかし中国人民銀行は2017年9月に発表された仮想通貨規制に続き、2018年1月にはマイニングを規制(マイナーの電力を制限)することも発表しました。

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これによって多く存在する中国マイナーは徐々に減っていくだろうと予想されています。マイニングプール大手のViaBTCも契約市場を閉鎖し、今後の中国政府の動向が注目されています。

話をディフィカルティに戻します。

マイニングは10分で終わるよう設定されていますが、それ以内であれば難易度を上げ(ターゲットの値を下げ)、それ以上であれば難易度を下げ(値を上げ)ます。

これをリターゲティング(retargeting)(難易度調整)と言い、2週間に1度の頻度で行われています。

しかし、Intel設立者の1人Gordon E Moore氏が1965年に唱えたムーアの法則によってマイニングは10分も掛からなくなるだろうと予想されています。

ムーアの法則とは半導体の集積率は18か月で2倍になるという半導体に関する法則です。これによってCPUの性能は高まっていくためマイニングの効率も高まるということです。

この法則に従えば将来的にはマイニングを簡単に成功させ、それによって莫大な報酬を得ることができるようになります。しかしビットコインには発行枚数の上限と半減期が存在するためそうはいきません。

円やドルは国の経済政策によって発行量を自由に調節できますがビットコインは異なります。ビットコインの上限は2100万BTCであり、それ以上は新しく発行されません。

マイニングによって採掘されるのでBTCは10分ずつ発行されます。また、コインの総量過多によるインフレを防ぐため4年に1度発行量が半減していきます(半減期)。そのため上限には2140年に到達予定です。

実際、ビットコインがスタートした2009年当初のマイニング報酬は50BTCでしたが、4年後の2013年には25BTC、そして2016年さらに半減したため、現在の報酬は12.5BTCとなっています。

この埋蔵量の限界とそれによる希少性の高さが金に似ていると言われる所以です。また、半減期は高騰時期でもあります。これはマイニングに対する需要と供給が大きく関係します。

報酬が減るということは市場に流通するビットコイン量、つまり供給量も減ることになります。しかしそれに対する需要は一定数ある訳ですから結果コインの価値が上がるということです。

さらに近年の仮想通貨ブームによって需要はかなり大きいため、半減期の高騰効果はさらに高まっていくと考えられます。

マイニングの難易度調整の影響

これまで採掘難易度・難易度調整について説明してきましたが、実際に難易度調整が起こった場合、マイナーや利用者、そしてその仮想通貨にどのような影響があるのでしょうか。

まず第1にマイナーの減少が懸念されます。ある仮想通貨の難易度が上がるとマイナーは難易度の低い、つまり報酬が貰える可能性の高い他の仮想通貨へ移動したいと考えるためです。

それによってマイナーが減少した仮想通貨は暴落します。これはマイナーが減ることで送金が遅れたり手数料が高くなるためです。反対に難易度の低い仮想通貨はマイナーが増えるため難易度が下がると価値は高騰します。

この代表的な例としてビットコイン(BTC)とそこからハードフォーク(分裂)したビットコインキャッシュ(BCH)(BCCとも)が挙げられます。

BCHの特徴としてはブロックサイズが最大8MB(ビットコインは1MB)である点と難易度調整アルゴリズムが実装されている点です。

ブロックサイズが大きいということは単純にスケーラビリティ問題の解決策となります。スケーラビリティとはブロックサイズが少ないために取引処理が遅れてしまうことです。

BTCにもブロックサイズを引き上げる議論が行われましたが(segwit2xハードフォーク)、分裂やリプレイアタックの危険性からコア派(反対派)とBU派(推進派)の対立によって延期が発表されています。

難易度調整アルゴリズムとはDAA(Difficulty Adjustment Algorithms)という自動的にリターゲティングを行う(BTCは2週間に1度)システムです。

DAA導入の2017年11月のアップデート以前はEDA(Emergency Difficulty Adjustment)とNDA(Normal Difficulty Adjustment)が採用されていました。

NDAはハッシュレート(マイニング速度)が低い時に発動し難易度を下げます。反対にNDAはハッシュレートが急激に上がった時に発動し難易度を上げます。

一見効率の良いシステムに思えますが、それぞれの発動時にマイナーの数が上下する(EDA時に急増)、つまりマイニングがとても不安定に行われてしまう問題がありました。

そこで導入されたのがDAAであり、EDAとNDAに代わってリターゲティングをバランス良く、安定的に1ブロック10分のペースになるよう行います。

以上のように、ビットコインの難易度調整はハッシュレートと価格変動に大きな影響を及ぼしています。