ビットコイン採掘と好循環構造（Virtuous Cycle of Bitcoin Mining）

ビットコインに興味を持った読者であれば、なぜビットコインを私たちが知っている貨幣のように発行をせずに困難な採掘過程を経るか、非常に気になるであろう。

前回の記事で採掘は

（1）新しいビットコインを供給すること

（2）ブロックチェーンと呼ばれる共有された取引記録をハッカーや詐欺師から保護する役割をすると述べた。

この記事では、ビットコイン採掘について簡単に説明して採掘の意味についての詳細を見ることによってビットコインがなぜ新しいタイプの通貨として位置づけられる可能性が高いかどうかを調べてみる。
ビットコイン採掘、ブロック、ブロックチェーン
ビットコイン取引が起これば、この取引は、ビットコインネットワークに参加するノードに知られている。

このように知られている取引を記録して策定する過程がビットコイン採掘マイニング（ mining ）である。 このプロセスは、ブロック単位で行われる。

ブロック（ block ）は、ビットコイン取引を約10分単位で集めたものである。

ブロックチェーン（ block chain ）は、現在までのブロックがすべてつながったもので、現在までに起こったすべてのビットコイン取引時系列的に記録された帳簿である。

新しいブロックは、規則に基づいて採掘者（mining node）が処理をするようになり、最初の処理を終えた採掘者が処理の証拠（ proof of work ）と一緒に「これがテキストである」と隣人採掘者に知らせ、これを採掘者が確認して受け入れる過程を経ることになる。

このように受け入れられたブロックは、既存のブロックチェーンを継続するものである。 このようにブロックとブロックチェーンを策定する過程がまさに採掘である（なぜ採掘と呼ぶのかは、少し後に説明する）。
ビットコイン採掘は、具体的には、ブロックの要約（ hash ）の値が与えられた数よりも小さくする任意の数（nonce）Xを見つけること[Sathoshi Nakamoto、「 Bitcoin：A Peer-to-Peer Electronic Cash System 、 “2008年]。 例えば、要約が最大99999まで可能だが与えられた数である00099よりも小さいかのような要約を作成する任意の数を見つけること（理解を助けるために、10進数で記述した）。

ブロックの要約（Hash）は、直前のブロックの要約、現在のブロックの取引、任意の数を加えた文書に基づいて作られてい

この時、ブロックの概要は、前のブロックの要約（上のブロックでは、000 … bd4a）に、現在のブロックのすべての取引を付け加え（実際には、すべての取引の要約）ここで、任意の数Xを加えた文書を要約（ hashing）して作る。
条件を満たしているXを見つけることは、私たちが一般的に方程式を解くようにして見つけることができるのではなく、すべての場合の数を代入して表示する方法（brute force）しかない。 ビットコインの場合要約の大きさが256ビットであり、場合の数が10の77乗を超える。 この時、与えられた要約の値が小さければ小さいほど（前席の0の数が多いほど）の条件を満足するXを見つけることが指数関数的に難しくなる。
このように条件を満たしている任意の数を見つける作成された現在のブロックの要約を隣人採掘者に通知し、これを他の採掘者たちが合ったものを受け入れたら、これをブロックの年を取得したとするか、ブロックを訪れたという。 上記のブロックでは、Xに対応する値（Nonce）が3903909353であり、これを利用した要約（Hash）の値が0000 … e43cbである。
取引記録の保護
では、なぜこのように苦労して策定していることが気になるだろう。 これは、すべての取引記録が共有されている状況で、ハッカーが簡単にこの記録を操作することを防止するためのものである。
もしハッカーが、自分が使ったお金を他の所で書き換えようとすると仮定しよう。 そのためには、帳簿（ブロックチェーン）を操作しなければならない。 ビットコインシステムでは、ブロックチェーンが本物なのか偽物なのかを、民主主義の原則により決定する[Sathoshi Nakamoto、「 Bitcoin：A Peer-to-Peer Electronic Cash System 、 “2008]。 ブロックチェーンのコピーは、すべてのノードが持っているために様々な理由で別のコピーを持っていることができる（これを分岐された（forked）とする）。もしブロックを簡単に作り出すことができれば、ハッカーは、多くの数のコンピュータ（正確には、IP）だけでも、記録の操作が可能となるものである。
しかし、年を見つけるのは非常に困難作成することによりブロックチェーンを操作するには、ハッカーは、善意の採掘者が付いているCPUパワーよりも大きなパワーを持たなければなら（ 51％攻撃 ）。 特に、ハッカーが操作しようとするブロックの後に複数のブロックが続いた場合には、操作は現実的に不可能だといえる。
このように取引記録を安全に保護する方式は、従来の銀行やクレジットカード会社で使用する方法と非常に異なっている。 従来の方式は、私たちの情報を第三者がすべて持っていて、これをハッカーがアクセスできないようにする方式である。 そうしたら、常に穴があるものであり、これをハッカーが悪用するものである。 しかし、ビットコインの方式は、誰もが記録を見ることが出来るが、これを操作することは一つの方法しかなく、これは現実的にはできないようにすることである
新しいビットコインの供給
ビットコインシステムが正常に動作するためには、巨大なCPUパワーが必要である。 しかし、ビットコインシステムでは、強制的に制御をする人がいないので、自発的な参加を期待するしかない。 この自発的な参加の動機としてブロックの計算を求めた採掘者に新しいビットコインを発行するものである。 もちろん取引手数料（Transaction fees）も採掘者に提供される。 計算を求めた採掘者がビットコインを得るために採掘という用語を使用しているものである。
ブロックごとに発行されるビットコインの数は4年ごとに半分に減る、（最初はブロックの計算を求めたノードに50個、現在は12.5個のビットコインが発行される）発行可能なビットコインの数は、数学的に2,100万に限定がされている。
したがって、ビットコインの価値は高まるしかなく、ビットコインの価値が高くなるほど、他の採掘者よりも早く計算しなければならない為、より多くのCPUパワーを投入することになるだろうこれは、より安全なシステムを作ることになるのだ。

ビットコイン採掘は、ビットコインの価値が高くなるほど、より多くの採掘者たちが参加して、これはビットコインの希少性だけでなく、安全性を高めることにより、ビットコインの価値がより高くなる好循環構造を持っている

結論的に採掘は、ビットコインシステムを安全に保護する人々にインセンティブを提供することで、システムがより安全に作成し、ビットコインの供給を調整することにより、ビットコインの価値が維持されるようにする好循環的なシステムなのである。