ビットコインとは?
目次
目次
1章ービットコインの紹介
ビットコインとは
ビットコインを利用するメリット
ビットコインの価値は?
ビットコインの仕組みは?
ブロックチェーンとは?
ビットコインは合法か?
ビットコインの歴史
2章 - ビットコインはどこから生まれるのか?
ビットコインの発行
ビットコインの総数
ビットコインのマイニングの仕組み
ブロックの発掘に必要な時間
3章 - ビットコインの始め方
ビットコインの購入方法
ビットコインで購入できるもの
ビットコインを決済に使えるところ
ビットコインをなくした場合
ビットコインのトランザクションをやり直せるか
ビットコインで稼ぐことはできますか。
ビットコインの管理方法
4章 - ビットコインの半減期
ビットコインの半減期とは?
ビットコインの半減期の仕組み
ビットコインの半減期の理由
ビットコインの半減期の影響
次のビットコインの半減期は?
5章 - ビットコインのよくある誤解
ビットコインは匿名ですか?
ビットコインはスキャムですか?
ビットコインはバブルですか?
ビットコインは暗号化を使っていますか?
6章 - ビットコインのスケーラビリティ
スケーラビリティとは?
ビットコインに性能が求められている理由
ビットコインのトランザクション処理能力
ライトニングネットワークとは?
フォークとは?
7章 - ビットコインネットワークへの参加
ビットコインノードとは?
ビットコインノードの仕組み
フルビットコインノードの稼働方法
ビットコインのマイニングを始める方法
ビットコインのマイニングにかかる時間
ビットコインコードに貢献するには?
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ビットコインとは?

ビットコインとは?

初心者
Published Feb 24, 2020Updated Aug 24, 2021
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目次

  1. ビットコインの紹介
  2. ビットコインはどこから生まれたのか。
  3. ビットコインの始め方
  4. ビットコインの半減期
  5. ビットコインのよくある誤解
  6. ビットコインのスケーラビリティ
  7. ビットコインネットワークへの参加


1章ービットコインの紹介

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ビットコインとは

ビットコインはデジタル上の通貨です。しかし普段使っている法定通貨と違い、中央銀行が管理をしていません。その代わりビットコインの金融システムは、世界中に分散している何千ものコンピューターが管理しています。オープンソースのソフトウェアをダウンロードすれば、誰でもビットコインのエコシステムに参加することができます。
ビットコインは最初の仮想通貨で、2008年に発表された後、2009年に発行されました。ユーザーはデジタル上で送金したり、また受け取ったりすることが可能です。ビットコインは短縮してbまたはBTCと書かれることがあります。検閲耐性が高く、二重支払いを防ぎ、時間や場所を問わずに取引できるというのが特長です。


ビットコインを利用するメリット

ビットコインを利用する理由は数多く考えられますが、多くの人がパーミッションレスな性質に価値を感じています。それはつまり、インターネットに接続できる環境があれば送受金が可能だということです。自由に使えるをいう点では現金に似ていますが、デジタル上の通貨なので、世界中でやりとりができるのです。


ビットコインの価値は?

ビットコインは非中央集権的で、検閲耐性が高く、安全に国境をまたいで利用ですることが可能です。

この特性は、グローバルな送金や支払いで身元を明かしたくない時に活かされます。これがデビットカードやクレジットカードとは異なる点です。

多くの人がビットコインを利用せずに、長期間保有(hodl)したままにしています。ビットコインは、供給量に上限があることから、デジタルゴールドと呼ばれることがあります。また価値の保存のために利用する投資家もいます。供給量が充分でなく発行が困難であることから、ゴールド(金)やシルバー(銀)のような貴重な金属に例えられます。 
長期保有している人は、国際的な利用が可能なことや流動性が高いといた特質が、富を蓄えておくのに理想の手段だと考えています。時間が経てばビットコインの価値が高まると考えているのです。


ビットコインの仕組みは?

アリスがボブと取引を行う時、現金のような一般的な方法で資産を送金するわけではありません。ボブに1ドル紙幣を手渡すことをデジタル上で行うのとは違います。その取引は、アリスが誰でも閲覧可能な1枚の紙に、ボブに1ドル紙幣を渡すことを記入するというイメージです。次にその資産をボブがキャロルに送る場合、キャロルはその紙を見れば、ボブが必要な資産を所有していることを確認できるようになっています。



その紙は1つのデータベースであり、ブロックチェーンと呼ばれます。ブロックチェーンのネットワークに参加する人は誰でも、自分のデバイスにデータのコピーを保存しています。また全員がつながっており、新しい情報をお互い同時に更新できるようになっています。

1人のユーザーが支払いを行うと、ネットワークの参加者がピアツーピアのネットワークに直接知らせます。支払いを処理する中央管理者である銀行や金融機関は存在しません。新しい情報を追加するために、ビットコインのブロックチェーンは、マイニングと呼ばれる特有の仕組みを採用しています。取引の新たなブロックを、ブロックチェーン上に記録するのがマイニングという作業です。


ブロックチェーンとは?

ブロックチェーンとは書き込み専用の台帳です。データを追加することしかできません。いったん情報を記録すると、変更したり削除したりするのは非常に困難です。このブロックチェーン仕組みは、全てのブロックに、前のブロックの情報を記録することによって成り立っています。



前のブロックの情報とはハッシュ値です。ハッシュ値を出すために行うハッシュ化は、入力情報を他と区別できるようにすることが目的で、一方向性の機能を通して過去のデータを使います。もし入力した情報が少しでも変更されれば、ハッシュ値は全く異なったものになります。鎖状につながれていくため、古いデータを編集するには、後続するブロックが間違いであることを証明するしかありません。これがブロックチェーンの安全性を高めている仕組みの1つです。
ブロックチェーンを総合的に学びたい場合は、The Quintessential Beginner's Guide to Blockchain Technologyをお読みください。


ビットコインは合法か?

ビットコインは多くの国で合法とされています。しかし、一部例外があります。投資を始める前に、対象地域の法律をしっかり確認してください。

合法とみなしている国では、各政府が税制やコンプライアンスに関して、様々な取り組みを行なっています。規制整備は全体的にまだ充分には進んでおらず、今後数年で大きく変わっていくことが予想されます。


ビットコインの歴史

ビットコインは誰が開発したのか?

この質問に対する答えは誰も知りません。ビットコインの開発者はサトシ・ナカモトと名乗っていますが、その正体については何も分かっていないのです。どこかの国にいる個人の可能性もありますし、開発者グループかもしれません。日本人の名前ですが、その英語力の高さから多くの人が英語圏出身だと考えています。
ソフトウェアと共にビットコインのホワイトペーパーを発表したのはサトシ・ナカモトですが、2010年に、その謎めいた開発者は姿を消しました。


サトシ・ナカモトがブロックチェーンを発明したのか?

実際ビットコインは、以前からある技術が数多く組み合わされています。ブロックを鎖状につなぐというコンセプトは、ビットコインと共に生まれたわけではありません。データが変更されないという仕組みの誕生は、1990年の初頭まで遡ることができます。Stuart Haber氏とW. Scott Stornetta氏が、デジタルドキュメントにタイムスタンプを付与するシステムを提唱した時代です。データを保護したり、データの改ざんを防いだりするために、現代のブロックチェーンのように暗号技術を利用しました。

興味深いことに、サトシ・ナカモトのホワイトペーパーには、ブロックチェーンという言葉は使われていませんでした。

関連コンテンツ:History of Blockchain


ビットコインが誕生する前のデジタルキャッシュ

ビットコインは初めてのデジタルキャッシュではありませんが、おそらく最も成功した事例です。以前の取り組みがサトシ・ナカモトの開発の役に立っています。

DigiCash

DigiCashとは、暗号学者でコンピューターサイエンティストのDavid Chaum氏が、1980年代の終わりに設立した企業です。オンライン上の取引におけるプライバシー重視のソリューションを開発するために創設され、Chaum氏によって書かれた論文を基盤としています(こちらのコンテンツに説明あり)。

DigiCashのシステムは中央集権型ですが、興味深い試みでした。その後、会社は倒産しましたが、Chaum氏はDigiCashが電子商取引の先駆けとなったと信じています。

b-money

b-moneyは最初、コンピューターエンジニアのWei Dai氏によって1990年代に行われた提案の中に記述されました。ビットコインのホワイトペーパーに引用されており、その理由も理解できます。  
b-moneyでは、ビットコインのマイニングと同様に Proof of Workのシステムや、ユーザーが取引に署名を行う分散型データベースの利用を提案しています。b-moneyの2つ目のバージョンでは、現在仮想通貨でも行われているステーキングに似たアイデアが含まれています。

最終的にb-moneyは完成に至らず、ローンチされることはありませんでした。それでも明らかに、Dai氏が提示したコンセプトはビットコインのヒントになっています。

Bit Gold

Bit Goldはビットコインに非常に類似しているため、その開発者であるコンピューターサイエンティストのNick Szabo氏がサトシ・ナカモトだと信じている人もいます。根本的にBit Goldは、Proof of Workによって一連のデータを記録する台帳を基しています。

b-moneyのように、Bit Goldも開発が進みませんでした。しかしながら、その類似性から、Bit Goldもビットコインのアイデアの元になっているとみることができます。




2章 - ビットコインはどこから生まれるのか?

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ビットコインの発行

ビットコインの供給量には上限がありますが、現在全てのビットコインが流通 しているわけではないです。マイニングと呼ばれるプロセスが新しいコインを発行するための唯一の方法で、これはブロックチェーンにデータを追加するための特別な仕組みです。


ビットコインの総数

プロトコルによって、ビットコインの供給上限 は2100万枚に固定されています。2020年までに、このうちの90%が発行されていますが、残りを発行するには100年以上必要です。これは、半減期と呼ばれるマイニング報酬が大幅に減少する定期的なイベントがあるから、それだけの時間がかかります。


ビットコインのマイニングの仕組み

マイニングによって、参加者はブロックチェーンにブロックを追加します。これを行うために、暗号パズルを解くために計算力をささげなければいけません。インセンティブとして、有効なブロックを提案した人に対しての報酬が与えられます。 

ブロックの発行にかかるコストは大きいですが、それが有効かどうかを確認するコストは小さいです。もしも、誰かが無効なブロックで不正をしようとしたら、ネットワークはすぐにそれを却下し、マイナーはマイニングコストを取り戻すことができなくなります。

一般にブロック報酬と呼ばれているこの報酬はトランザクション手数料とブロック発行の報酬の2つによって構成されています。ブロック発行の報酬は新しいビットコインを手に入れる唯一の方法です。ブロックが発行されるたびに、一定数のコインが合計供給に追加されます。


ブロックの発掘に必要な時間

プロトコルがマイニングの難易度を調整することで、約10分に1個新しいブロックが発行されるようにします。ブロックは常に10分に1回見つかるわけではなく、次のブロックが見つかるまでには10分前後かかる場合が多いです。




3章 - ビットコインの始め方

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ビットコインの購入方法

クレジットカード/デビットカードでのビットコインの購入方法

Binanceを使用することで、ブラウザ上でシームレスにビットコインを購入することができます。必要な操作は以下の通りです。

  1. 仮想通貨を売買する為のポータルにアクセスします。 
  2. 購入を希望する仮想通貨と、支払いに使用する通貨を選択します。
  3. Binanceにログインをします。アカウントを持っていない場合は新規登録をします。
  4. 支払い方法を選択します。
  5. メッセージの表示後、カードの詳細情報の入力を行い、本人確認を完了します。
  6. ビットコインはBinanceアカウントへ入金されます。

P2Pマーケットでのビットコインの購入方法

ビットコインはP2Pマーケットで売買することもできます。これは、Binanceモバイルアプリを使用することで他のユーザーから直接コインを購入することができます。
  1. アプリ起動後、ログインまたは新規登録をします。
  2. One click buy sellを選択し、インタフェースの左上隅にあるBuyタブを選択します。
  3. 表示されている複数のオファーの中から購入したいオファーでBuyを選択します。
  4. 他の仮想通貨(the By Crypto tab)またはフィアット通貨(the By Fiat tab)で支払うことができます。 
  5. 支払い方法について確認が行われます。希望する支払い方法を選択します。
  6. Buy BTCを選択します。
  7. お支払い完了後、Mark as paidの選択を行い確認します。
  8. 売り手がコインの送信を実行することによって、トランザクションは完了します。



暗号通貨を始めたい方は、Binanceでビットコインを購入しよう!



ビットコインで購入できるもの

ビットコインで購入できるものはたくさんあるものの、ビットコインで支払い可能な物理的店舗を見つけることは(不可能ではありませんが)難しいのが現状です。しかし、ビットコインで決済可能なウェブサイトや、他のサービス用にギフトカードを購入することはできます。

いくつか例として、ビットコインで購入可能なものは以下の通りです。

  • 航空券
  • ホテルルーム
  • 不動産
  • 食事 & 飲み物
  • 衣類
  • ギフトカード
  • オンライン上のサブスクリプション


ビットコインを決済に使えるところ

ビットコインは多くの場所で使用できるようになってきています。その例を見てみましょう。

TravelbyBit

旅行をしている間のクレジットカード手数料を節約することができます。TravelbyBitを使用することで、ビットコインやその他の仮想通貨でフライトチケットやホテルを予約することができます。 仮想通貨を使用して予約することで、購入時に10%の割引が適用されます。

Spendabit

Spendabitは、ビットコインを使用することができる商品の検索エンジンです。 購入したいものを検索し、ビットコインで購入可能なマーチャントリストを取得します。

Coinmap

自分が住んでいる地域のすべての仮想通貨マーチャントとATMを検索します。 ビットコインを使用可能な場所を探している場合、同サービスは理想的なものとなります。

Bitrefill

ビットコインやその他の仮想通貨を使用することで、数百ものサービスギフトカードを購入することができます。決済方法は非常に簡単です。また、Lightning Networkを使用して決済をすることもできます。


仮想通貨を決済を受け入れる小売業者のヒートマップ。 参照先:https://coinmap.org/


ビットコインをなくした場合

仮想通貨を安全に保管する責任はあなた自身にあります。 取引所で管理することを好む人もいれば、様々なウォレットで管理する人もいます。 ウォレットを使用する場合、シードフレーズを書き留めて復元できるようにすることが重要です。


ビットコインのトランザクションをやり直せるか

ブロックチェーンにデータが追加されると、そのデータを削除することは容易ではありません(実際には、事実上不可能です)。つまり、トランザクションが実行されると元に戻すことはできません。正しいアドレスに送金しているかどうか、二重三重にチェックする必要があります。
トランザクションを元に戻す方法については、「51%攻撃とは?」を参照してください。


ビットコインで稼ぐことはできますか。

ビットコインでお金を稼ぐことができますが、損をすることもあります。通常、長期投資家はビットコインが将来値上がりすると信じて購入及び保有しています。また、ビットコインを 他の仮想通貨 と積極的に交換することで、短期から中期の利益を得ようとする者もいます。これらの戦略はどちらもリスクがありますが、低リスクのアプローチよりも価値があります。
一部の投資家はハイブリッド戦略を採用しています。 彼らはビットコインを長期投資として保有し、短期的な(別のポートフォリオに)取引も行っています。 ポートフォリオに資産を配分する正しい方法や間違った方法はありません。投資家ごとにリスク選好や目標が異なります。
貸付は、受動的所得の一般的な形態です。 仮想通貨を他の人に貸出すことで、後日支払われる利息を得ることができます。Binance Lendingのようなプラットフォームでは、貸付をビットコインや他の仮想通貨を使用して行うことができます。


ビットコインの管理方法

仮想通貨を管理する方法はたくさんありますが、それぞれに長所と短所があります。


ビットコインをBinanceで管理

カストディアンソリューションとは、ユーザー自身が仮想通貨の管理をせず、第三者に管理を委託する方法です。トランザクションを実行するには、サードパーティのプラットフォームにログインします。Binanceのような取引所は、トランザクション効率が非常に高いため、このモデルを使用しています。

Binanceに仮想通貨を保存する場合、取引や貸出の目的で仮想通貨に簡単にアクセスできます。

ビットコインウォレットで管理

ノンカストディアンソリューションでは、ユーザーが仮想通貨を管理します。このようなソリューションで仮想通貨を管理するには、ウォレットと呼ばれるものを使用します。ウォレットは仮想通貨を直接管理するのではなく、ブロックチェーン上でロックを解除するための秘密鍵を保持します。この方法には2つのオプションがあります。

ホットウォレット

ホットウォレットとは、何らかの方法でインターネットに接続されているソフトウェアです。一般的には、仮想通貨を簡単に送受信できるモバイル又はデスクトップアプリケーションの形式を取ります。多くの仮想通貨のサポートを行なっているモバイルウォレットの例としてTrust Walletがあります。ホットウォレットはオンラインであるため、決済に対する利便性は高いものの、攻撃に対しては脆弱です。

コールドウォレット

コールドウォレットとは、インターネットに接続されていない仮想通貨ウォレットです。オンラインの攻撃ベクトルが存在しないため、攻撃を受ける可能性は低くなりますが、結果的にユーザーエクスペリエンスが低下します。例としては、ハードウェアウォレット又はペーパーウォレットなどがあります。

ウォレットタイプの詳細は、「Crypto Wallet Types Explained」を確認してください。




4章 - ビットコインの半減期

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ビットコインの半減期とは?

ビットコインの半減期とはブロック報酬が減少するというシンプルなイベントです。半減期が来ると、マイナーが新しいブロックを承認することへの報酬は半減します。しかしながら、トランザクション手数料への影響はありません。


ビットコインの半減期の仕組み

ビットコインがローンチされた時、マイナーは発見したブロックが承認されるたびに50BTCが報酬として与えられていました。

最初の半減期は2012年11月28日に起きました。この時、プロトコルはブロック報酬を50BTCから25BTCに減らしました。2回目の半減期は2016年7月9日で25BTCから12.5BTCになりました。次の半減期は2020年5月に起きることが予想されており、報酬は6.25BTCになります。

ここであるパターンに気付いたかもしれません。数か月レベルのずれはありますが、半減期は4年に1回発生するように見えます。これは設計によるものではありますが、プロトコルは半減期が発生する特定の日時までは決めていません。その代わり、半減期の発生するブロック番号が決まっており、21万ブロック毎に半減期が発生します。そのため、1ブロックは約10分で発行されるので次の半減期は210万分後に発生すると予想することができます。



上の図では、時間が経つにつれて、ブロック報酬が減少するとともに合計供給枚数の像がという関係が見れます。一見すると、すでに報酬はゼロになっていて、すでに全発行枚数が流通しているようにも見えます。しかし、これは事実ではありません。曲線の傾向は近いものがありますが、報酬がゼロになるのは2140年頃と予想されています。


ビットコインの半減期の理由

半減期はビットコインの大きなメリットの1つですが、サトシナカモトは上限を2100万枚とした理由を完全に説明したことはありません。50BTCの報酬から始まり、21万ブロック毎に報酬が半減するプロダクトとだけ説明して、理由を説明しない人もいます。

供給が限られているということは、長期的には通貨が下落する傾向がないことを意味します。法定通貨はまったく対照的で、新しく通貨が発行され、流通されるにつれて購買力が失われていきます。

参加者がビットコインをマイニングできるスピードに制限があることにも合理性があります。結局、全発行数の半分が21万ブロックは2012年までに発行されました。もしも、半減期がなかったら2016年で全枚数が発行されていたでしょう。

半減期という仕組みによって、100年以上マイニングをするインセンティブがあります。これによって、このシステムにはユーザーを惹きつけ、手数料によって開発が賄えるようにするための時間が十分に確保できます。






ビットコインの半減期の影響

半減期の影響を最も受けるのはマイナーです。ブロック報酬が彼らの利益の大きな割合を占めているので、当然のことです。半減期が発生したら、それまでと同じようにブロックを承認しても受け取れる報酬は半分になります。この報酬には、トランザクション手数料も含まれますが、現状ではこれはブロック報酬から見たら取るに足らないレベルです。

したがって、半減期によって報酬が半分になるので、一部の参加者がマイニングを続行できなくなる可能性があります。これが業界全体にとってどのような影響を与えるかはまだ未知です。ブロック報酬の減少はマイニングプールのさらなる集約化、もしくはシンプルにさらに効率的なマイニング方法を促進するかもしれません。

もしも、ビットコインがProof of Workアルゴリズムを使い続ける場合、マイニングの収益性を維持するために手数料は増え続ける必要があります。ブロックは多くのトランザクションを保有できるので、全体的にはこのシナリオは可能です。もしも、保留中のトランザクションがある場合、手数料がより高く設定されているものから先にブロックに格納されていきます。

歴史的に、ビットコイン価格の急激な上昇は半減期の後に発生してきました。もちろん、これまで2回しか半減期はないので、そこまで多くのデータはないので断定することはできません。多くの人は、価格の変動を市場によるビットコインの希少性に対する評価によると考えています。この理論の支持者は、2020年5月の半減期の後、価格が再び急上昇すると信じています。

このロジックに反対する人たちもおり、市場はすでに半減期を織り込んでいると主張します。(効率的な市場の仮説を参照)半減期は突然発生するようなイベントではなく、参加者は10年前から報酬が2020年5月に減ることを知っていました。それ以外にも、これまでの2回の半減期ではブロックチェーン業界はまだまだ未発展だったことも良く指摘されます。現在では、プロファイルはより高くなり、洗練されたトレーディングツールが提供され、より広範な投資家プールに適応するようになっています。


次のビットコインの半減期は?

次の半減期は2020年5月に起きると予想されており、報酬は6.25BTCにまで減少します。バイナンスアカデミーのビットコイン半減期カウントダウンで確認することができます。




5章 - ビットコインのよくある誤解

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ビットコインは匿名ですか?

厳密には違います。たしかにビットコインは匿名のように見えますが、これは正確ではないです。ビットコインブロックチェーンはパブリックなので、誰でもトランザクションを確認することができます。個人情報はその人のブロックチェーン上のウォレットアドレスと紐づけされているわけではないですが、正しいリソースを持っている人はそれら2つの間の潜在的な関連性を見つけることができる可能性があります。ビットコインは仮名と言う方が正しい表現です。ビットコインアドレスは誰でも確認することができますが、そのオーナーの名前は確認できません。
確かに、ビットコインのシステムは相対的にプライベートで、さらに別の方法を使うことで第三者から見て、あなたがどのようにビットコインを使っているかをわかりにくくすることもできます。無料で利用できる技術によって、アドレス間の関連を見えなくすることができます。さらに、将来のアップグレードによってプライバシーはさらに強化されるかもしれません。詳しくは、コンフィデンシャルトランザクションの紹介をご覧ください。


ビットコインはスキャムですか?

違います。ビットコインは法定通貨と同様に違法行為に使われる可能性はあります。しかし、それによってビットコインがスキャム(詐欺)となるわけではないです。

ビットコインは誰にも管理されていないデジタル通貨です。批判者はビットコインのことをねずみ講と批判しますが、この定義にビットコインはあてはまりません。デジタルマネーとして、ビットコインは額面通りの機能しかありません。ビットコインが誕生してから10年以上が経ち、このテクノロジーはとても安全、かつ信頼できることが証明されてきました。
残念ながら、ビットコインは皆さんが知っているようなスキャムに使われてきました。これらのスキャムにはフィッシングやフェイクゲートウェイやエアードロップなどのような、その他のソーシャルエンジニアリングスキームが含まれます。一般論としては、おいしすぎる話には裏があります。毛xして、あなたのプライベートキーやシードフレーズを第三者に教えず、あなたに代わってほとんどリスクなしであなたのお金を増やすことを提供するスキームに注意してください。詐欺師やフェイクゲートウェイに送金した場合、送ったコインは決して戻ってくることはないです。


ビットコインはバブルですか?

ビットコインの価格の多くの急激な上昇の間、多くの人々はその上昇を投機的なバブルと呼びました。多くの経済学者はビットコインをチューリップマニアやドットコムバブルと比較しました。 

ビットコインの分散型デジタルコモディティという固有の性質によって、その価格は完全に自由市場における投機に影響されています。そんとあめ、ビットコインの価格変動には多くの要因がありますが、究極的には市場での需要と供給に影響されています。そして、ビットコインは2100万と上限が決まっていて、発行スケジュールが定められているため、長期的には需要が供給を上回ると思われています。

仮想通貨市場は伝統的な市場と比べると相対的に小さいです。つまり、ビットコインと他の仮想通貨はより変動が大きくなりやすいことを意味し、短期的には需要と供給の不均衡が頻繁に発生するということです。

つまり、ビットコインは不安定な資産とも言えます。しかし、ボリューム流動性が相対的に低い場合は特に不安定さは金融市場の一部と言えます。


ビットコインは暗号化を使っていますか?

いいえ。これは良くある間違いですが、ビットコインのブロックチェーンは暗号化を使っていません。ネットワーク上の全てのピアはトランザクションが有効かどうかを確実に判断するのにトランザクションを読む必要があります。そのため、暗号化ではなく、デジタル署名ハッシュ関数を使っています。しかし、デジタル署名アルゴリズムの一部は暗号化を使っていますが、ビットコインではそのようなデジタル署名アルゴリズムは使われていません。

但し、多くのアプリと仮想通貨ウォレットはユーザーのウォレットとパスワードを保護するために暗号化を使っています。しかし、これらの暗号化メソッドはブロックチェーンとは関係がなく、ブロックチェーンを利用する別のテクノロジーに組み込まれているだけです。




6章 - ビットコインのスケーラビリティ

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スケーラビリティとは?

スケーラビリティは、増加する需要に対応するために成長するシステムの能力の尺度です。ウェブサイトをホストしている場合、リクエストへのオーバーランが発生したら、サーバーを追加して性能を向上させようとするでしょう。コンピューターでより集中的なアプリケーションを実行する場合は、そのコンポーネントをアップグレードできます。

仮想通貨においてはこの単語はより多くのトランザクションを処理するためのブロックチェーンのアップグレードの容易さを説明するために使っています。


ビットコインに性能が求められている理由

即日支払いを実現するためにはビットコインは迅速にトランザクションを処理できる必要があります。現状では、ビットコインのスループットは相対的に低いため、ブロック毎に処理できるトランザクションの合計数は限られています。

前の章で説明したようにマイナーはブロック報酬の一部としてトランザクション手数料を受け取ります。ユーザーはブロックチェーンに自分のトランザクションをマイナーに追加してもらうためのインセンティブとして手数料を設定します。

マイナーはハードウェアと電力に対する投資を回収しようとするため、手数料が高く設定されているトランザクションを優先します。もしも、ネットワークのトランザクションが集まるmempoolに多くのトランザクションがある場合、ユーザーがチェーンに取り込まれるようにするために高く手数料を設定するので、必要となる手数料が高騰します。これまでで最も高額だった期間では、平均手数料が50$以上でした。


ビットコインのトランザクション処理能力

ブロック毎の平均トランザクション数の平均に基づくとビットコインの1秒当たりの処理できるトランザクション数(TPS)は約5です。現状では、中央集権型の支払いソリューションよりもはるかに低い処理能力ですが、これも分散型通貨に必要となるコストの1つです。 

事業者が単独でアップグレードできるデータセンターなどで管理されていないので、ビットコインはブロックサイズを制限しなければいけません。1秒あたりに10,000トランザクションを処理できる新しいブロックサイズを実装することはできますが、ネットワークの分散性を犠牲にすることになります。フルノードは約10分ごとに新しい情報をダウンロードする必要があります。もしも、その負担が大きくなりすぎたら、多くのマイナーはマイニングを止めてしまうでしょう。

もしも、プロトコルが決済に使われる場合、ビットコインの支持者は違う方法でビットコインの効率的なスケーリングを実現しなければならないと信じています。


ライトニングネットワークとは?

ライトニングネットワークはビットコインのスケーラビリティソリューションとして提案されているものの1つです。私たちはこれをレイヤー2ソリューションと呼んでいます。なぜなら、ブロックチェーンからトランザクションを離すからです。全てのトランザクションをベースレイヤーに記録する代わりに、そのレイヤーの上に構築された別のプロトコルがトランザクションを処理します。

ライトニングネットワークによってユーザーはほぼ即座に、手数料なしで資金を送金できます。ライトニングネットワークにはスループットに制約(このネットワークのユーザーが送受金に必要なキャパシティを提供している場合)はありません。ビットコインのライトニングネットワークを使うためには、当事者は特別なアドレスなコインをロックアップする必要があります。このアドレスは両当事者が合意した時にのみビットコインをリリースするという特徴があります。

そのアドレスから、当事者たちはメインチェーンに知らせることなく残高を再割当できるプライベート元帳を保有します。そして、トランザクションは全ての取引が終わった時のみメインチェーンに記録されます。そしたら、このプロトコルは当事者の残高を更新します。ここで重要なのは、この場合でも信頼なしで取引をすることができます。片方が不正をしようとしたら、このプロトコルはそれを検知し、罰を与えます。

全体で見ると、ペイメントチャネルのような技術ではユーザーが行わないといけないオンチェーントランザクションはアドレスへの資金送付時とコインの分配時の2回だけです。つまり、その間に何千回でも転送を行うことができるということです。さらなる発展と最適化によって、このテクノロジーは巨大なブロックチェーンシステムのクリティカルな要素となっていくでしょう。

スケーラビリティ問題とそれに対するソリューションに関する詳細な説明に関しては、ブロックチェーンスケーラビリティ:サイドチェーンとペイメントチャネルの記事をご覧ください。


フォークとは?

ビットコインはオープンソースのため、誰でもソフトウェアを変更できます。必要に応じて新しいルールを追加したり、古いルールを削除することができます。しかし、すべての変更が同等に追加されるわけではありません。一部の変更ではノードがネットワークとの互換性を失い、他の変更では後方互換性があります。


ソフトフォーク

ソフトフォークとは、変更されたノードが古いノードと対話できるようにするルールの変更です。例えば、ブロックサイズが2MBであり、ネットワークの半分が1MBへの変更を実装しているとします。今後は、すべてのブロックが1MBを超えないようにする必要があり、これより大きなブロックは拒否されます。 

古いノードはまだこれらのブロックを受け取ったり、自分のブロックを伝播したりすることができます。つまり、全てのノードは、どのバージョンかに関わらず、同じネットワークの一部のままということです。

下のアニメーションでは、より小さなブロックが新旧両方のノードに承認されていることがご覧いただけます。しかしながら、新しい方のノードは新しいルールに従っているので、2MBブロックを承認しません。



ビットコインのSegregated Witness(SegWit)はソフトフォークの一例です。SegWitによって、ブロックとトランザクションの新しいフォーマットが導入されました。古いノードはブロックを受け取り続けますが、新しいトランザクションタイプの承認はしません。


ハードフォーク

ハードフォークはより乱雑です。ネットワークの半分がブロックサイズを2MBから3MBに拡張したいとします。古いノードに3MBのブロックを送ろうとしたら、そのノードは承認するブロックサイズの上限は2MBと明確にルールで決まっているため、そのブロックを拒否します。2つのネットワークには、もはや互換性がないので、そのブロックチェーンは2つに分かれたことになります。



上の図にある黒いチェーンがオリジナルです。ブロック2でハードフォークが発生しました。これ以降、アップグレードされたノードは緑のより大きいブロックを発行するようになりました。古いノードはこれらのブロックを承認しないので、まったく別のチェーンとして分岐しました。これによって、2つのブロックチェーンが存在しますが、ブロック2までの履歴は同一のものです。

そうすると、2つの別のプロトコルが存在し、それぞれが別の通貨を持っています。古いチェーンの残高は全てクローンされるので、オリジナルチェーンで20BTCを持っていた場合、新しいチェーンで20新BTCを持っているということです。

2017年に上記と似たようなシナリオでビットコインのハードフォークが発生しました。ネットワーク参加者のうちの少数派がブロックサイズを大きくすることで、スループットの強化とトランザクション手数料をより安くしようと主張しました。多数派はこれをスケーリング戦略としては残念な方法と信じました。結局、このハードフォークによって、ビットコインネットワークから分岐した、独自のコミュニティとロードマップを持つ、ビットコインキャッシュ(BCH)が誕生しました。

フォークについての詳細は、ハードフォークとソフトフォークをご覧ください。




7章 - ビットコインネットワークへの参加

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ビットコインノードとは?

ビットコインノードは何らかの方法でビットコインネットワークと交流するプログラムを説明するために使われている単語です。ビットコインウォレットを使っているスマホでも、ブロックチェーンのフルコピーを保存する専用のコンピュータのどちらもビットコインノードです。

ノードにはいくつ化の種類があり、それぞれが特定の機能を果たしています。全ノードはネットワークのコミュニケーションポイントとしての役割を果たしています。このシステムによって、ネットワークはトランザクションとブロックに関する情報のやり取りを行います。


ビットコインノードの仕組み

フルノード

フルノードはプロトコルの定めた要件を満たしているトランザクションとブロックを承認します。ほとんどのフルノードは、ビットコインプロトコルのリファレンス実装である、ビットコインコアソフトウェアを実行しています。 
ビットコインコアは2009年にサトシナカモトによってリリースされたプログラムで、その時点ではシンプルにビットコインと名付けられました。しかし、その後混乱を避けるためにビットコインコアという名前に変更しました。ビットコインコアとの互換性がある限り、他の実装を実行することも可能です。

フルノードはビットコインの分散性にとって必須です。フルノードがブロックとトランザクションをダウンロードし、承認し、それらをネットワークの他のノードに伝播します。フルノードは提供された情報の正しさを独自に承認するため、ユーザーは第三者に一切依存することなく、取引を行うことができます。

フルノードがブロックチェーンの全コピーを保有している場合、そのフルノードはフルアーカイブノードと呼ばれます。ビットコインブロックチェーンは200GB以上のトランザクションデータがあるので、ユーザの中には容量を保存するために、古いブロックを放棄する人もいます。


ビットコインフルノードのグローバルな分布 ソース:bitnodes.earn.com


ライトノード

ライトノードはフルノードほどの機能があるわけではないですが、必要なリソースは少ないです。これにより、ユーザーはフルノードが行うすべての操作を実行することなく、ネットワークとのインターフェイスを行うことができます。

フルノードが承認のために全ブロックをダウンロードしますが、ライトノードはブロックヘッダーと呼ばれる、ブロックの一部のみをダウンロードします。ブロックヘッダーのサイズは小さいですが、その情報だけでユーザーは自分のトランザクションがどのブロックに入っているかを確認することができます。 

ライトノードは帯域幅や容量に制限のあるデバイスにとって理想的です。このタイプのノードはデスクトップやモバイルウォレットによく使われています。 しかし、検証を行うことができないため、ライトノードはフルノードに依存しています。


マイニングノード

マイニングノードは、ブロックの発行という追加のタスクを行う、フルノードです。これまで説明してきたように、マイニングノードがブロックチェーンにデータを追加するには、特別な装置とソフトウェアが必要となります。

マイニングノードは保留中のトランザクションを取って、それらを他の情報とともにハッシュして、数字を発行します。もしも、その数字がプロトコルによって設定されたターゲットを下回る場合、そのブロックは有効で、他のフルノードにブロードキャストすることができます。

しかし、他の誰にも頼らずにマイにングを行うため、マイナーはフルノードを稼働させる必要があります。そうしなければ、どのトランザクションがそのブロックに含まれたのかが把握できません。

もしも、参加者がマイニングはしたけど、フルノードは使いたくない場合は必要とする情報を提供するサーバに接続することができます。プール(他の人と協力して、)でマイニングをする場合には、フルノードは1人だけ稼働させれば良いです。

各ノードに関しての詳細はノードとは?をご覧ください。


フルビットコインノードの稼働方法

フルノードは開発者、事業者、エンドユーザにとって有利となります。ビットコインコアクライアントを自分のデバイスで稼働させることにはプライバシーとセキュリティ上のメリットがあり、さらにビットコインネットワーク全体を強化します。フルノードによって、ビットコインのエコシステムとやり取りをするのに誰かに頼る必要がなくなります。

ビットコイン関連の企業の中には、プラグアンドプレイノードを提供している会社もあります。事前に構築されたハードウェアがユーザーに出荷され、電源を入れるだけでブロックチェーンのダウンロードが開始されるノードのことを指します。技術的な知識の少ないユーザーにとっては便利ですが、自分でフルノードの設定をするよりもコストはかなり高額になることが多いです。

たいていの場合、古いPCやノートPCで稼働させることがおススメです。普段使っているコンピュータで稼働させると性能が大幅に落ちるため、推奨しません。ブロックチェーンは継続的に成長しているので、成長分を完全にダウンロードするのに十分なメモリがあるようにしないといけません。

今後数年間は、1TBのハードドライブがあれば、今後ブロックサイズに大きな変更がない場合は、十分です。他の要件としては、RAMが2GB以上で、十分な帯域幅を用意することです。

これ以上に関しては、bitcoin.orgのフルノード稼働ガイドでノード設定プロセスの詳細をご確認ください。 


ビットコインのマイニングを始める方法

ビットコインの初期では、一般的なノートPCで新しいブロックを発行することが可能でした。ビットコインというシステムはこの時点では、あまり世間に知られていなかったので、マイニングの競合も少なかったです。ネットワークのアクティビティも制限されていたので、プロトコルは自然と低いマイニング難易度を設定していました。

ネットワークのハッシュレートが増加するにつれて、参加者は新しいブロックを発行するためにより良い装置にアップグレードする必要があります。様々な種類のハードウェアによるマイニングから、徐々に業界は特定用途向け集積回路(ASIC)呼ばれるデバイスによるマイニングの時代に移行しました。
名前の通り、このデバイスは特定目的のために作られたものです。ASICはとても効率的ですが、1つのタスクしかすることができません。マイニングASICは特化コンピュータで、マイニング以外のことは何もできません。ビットコインASICはビットコインをマイニングすることができますが、同じアルゴリズムを使わない他のコインのマイニングに使うことはできません。

ビットコインのマイニングではハードウェアだけでなく、電気にも大きな投資をする必要があります。この記事執筆時点では、高性能なマイニングデバイスは1秒当たり10兆以上の処理を行うことができます。とても効率的ですが、ASICでのマイニングは莫大な量の電気を消費します。複数のマイニングリグと安価な電力へのアクセスができない限りは、ビットコインマイニングで利益を出すことはできないでしょう。

資料などによって、マイニングの設定を行うのは簡単ですが、ASICは独自のソフトウェアを使っています。マイニングの最も人気のあるオプションは、マイニングプールを活用して、他の人と協力して、ブロックを探すことです。ブロックの発行に成功したら、ブロック報酬の一部を提供したハッシュレートに比例して受け取ることができます。

個別にソロマイニングを行うことも可能です。ブロックを発行できる可能性は低くなりますが、ブロックの発行に成功したらブロック報酬の全てを受け取ることができます。


ビットコインのマイニングにかかる時間

色んな要素を考慮しないといけないため、1つの答えを言うのは難しいです。あなたがどれだけの時間でコインをマイニングできるかは、利用可能な電気の量とハッシュレートに依存しています。また、マイニングデバイスの稼働に実際にかかるコストも考慮する必要があります。
ビットコインのマイニングによる利益を計算するには、コストを推計するためのマイニングカルキュレーターを使うことをおススメします。


ビットコインコードに貢献するには?

ビットコインコアのソフトウェアはオープンソースなので、誰でも貢献することができます。7万行以上のコードに新しい機能の追加の提案やレビューをすることができます。また、バグを報告したり、ドキュメントの翻訳や改善をすることもできます。

ソフトウェアへの変更は、厳格なレビュープロセスを経て行われます。結局のところ、数千億ドルの価値を扱うソフトウェアには、脆弱性がないことが求められます。

ビットコインに貢献することに興味がある場合は、開発者の1人であるJimmy Songのブログやビットコインコアのウェブサイトを確認するようにしてください。