マイナーは複雑な数学の方程式を解いているわけではありません。このフレーズはほとんどの報道で見かけますが、実際に起こっていることを説明していません。方程式もなければ、解読すべき問題もなく、作業に知的な要素はありません。あるのは抽選であり、そのチケットは意図的に高価です。
仕組みはこうです。マイナーは候補となるブロックを組み立てます。メモリプールからトランザクションを選び、ヘッダーを計算し、nonceと呼ばれる自由なフィールドを追加します。これはただの任意の数字です。そして、レッスン3で学んだハッシュ関数を使ってヘッダー全体を通し、結果を確認します。出てきた数字が特定の目標より小さければ、そのブロックは有効であり、世界に発表されます。そうでなければ—ほとんどの場合そうですが—nonceを変更して再試行します。
近道はありません。ハッシュ関数は入力から結果を予測できないように設計されているため、どのnonceが有効か計算することはできません。ただ試すしかありません。これが「プルーフ・オブ・ワーク」と呼ばれる理由です。有効なブロックは、それ自体に誰かが膨大な回数試行した証拠を持っています。
その数は本当に膨大です。世界中のマシンを合わせると、現在1秒間に約1セクスティリオンの試行を行っています—1の後に21個のゼロが続く数です。家庭用コンピュータが貢献できるのはごくわずかで、単独でブロックを見つけるには宇宙の年齢以上の時間がかかるでしょう。
これらのマシンは普通のコンピュータではありません。彼らは一つのことしかできない装置で、何千台も倉庫に積み重ねられています。そして、実際に消費しているのは電力です。マイニングの倉庫は暑くて騒がしくて退屈な場所で、技術オフィスというよりは工場に近いです。
試行する人が増えるほど、誰かが成功するのが早くなります—そこで目標が変わります。ネットワークは定期的に目標を再計算し、どれだけのマシンが稼働していても、平均して10分ごとにブロックが生成されるようにします。マイニングを倍増してもビットコインが増えるわけではなく、目標が厳しくなるだけです。この調整のメカニズムは中級コースの話題です。
この費用は誰が負担するのでしょうか？ブロックを完成させた人は、新しいビットコインを自分のために作成するトランザクションをブロックに書き込み、含めたトランザクションの手数料も受け取ります。2009年には1ブロックあたり50ビットコインが作成されていましたが、2024年4月以降は3.125ビットコインで、この数は時折半減します—次のレッスンのテーマです。誰からもお小遣いはもらえません。報酬が唯一の源であり、それがネットワークのセキュリティを支払っています。
それが問題の核心です。消費されるエネルギーは計算を行うためのコストではなく、過去を書き換えるためのコストです。前のレッスンで示したように、古いブロックを変更すると、その後に続くすべてのブロックを再作成する必要があります—そして今、それがどれだけのコストがかかるかを説明できます。地球全体の計算能力を超える力を持ち、何時間も維持し、電力を常に支払いながら、他のすべての人が新しいブロックを積み上げ続ける間にです。数学的に不可能ではありませんが、物理的に高価です。
攻撃はすでに小規模なネットワークで発生しています。Ethereum Classicは、Bitcoinの計算能力の一部で、2019年1月と2020年8月にこの方法で攻撃されました。十分な計算能力を借りるのが安価な場所では、攻撃は可能です。そうでない場所では、攻撃は不可能です。
環境への批判は正当であり、正確な数字が必要です。信頼できる推定では、ネットワークの年間消費量は150〜180テラワット時で、ポーランドのような国の消費量に近いとされています。このエネルギーの多くは依然として化石燃料から来ています。一方で、マイナーはどこにでも設置でき、いつでも電源を切ることができる購入者であり、他の誰も使用していないエネルギーを求めます：井戸の口で燃やされるはずのガス、消費地から遠すぎる水力発電、夜間の余剰電力です。議論は現実的であり、まだ続いています。
報酬が追い求める数値がまだ残っています。次のレッスンでは、2100万と4年ごとの半減について学びます。