マイナーはどのようにブロックを構築し追加するのか
ビットコインを送金すると、その取引はネットワークに配信され、しばしばメンプールと呼ばれる待機場所で待つことになります。マイナーはこのプールから取引を選び、それらをまとめて候補ブロックを組み立て、そこにマイナー自身に支払われる特別な最初のエントリーを加えます。ブロックとは、本質的には一群の取引に、直前のブロックと結びつける小さなヘッダーを添えたものです。
そのブロックをチェーンに追加するには、マイナーは有効な「プルーフ・オブ・ワーク」を見つけなければなりません。すなわち、暗号学的な指紋（そのハッシュ）が目標値を下回るようなブロックヘッダーのバージョンです。ハッシュは予測不可能なので、巧妙な近道は存在しません。マイナーはナンスと呼ばれる小さなカウンターを変えて再びハッシュ計算をするだけで、それを何度も何度も繰り返し、あるとき偶然に十分小さい数字が生成されるまで続けます。
有効なハッシュを最初に見つけたマイナーがそのブロックを配信します。他のすべての参加者は一瞬でそれを検証でき、いったん受け入れられると、それが次に皆が積み上げていくチェーンの新しい先端になります。その上に積み重なるブロックの一つひとつは確認（コンファメーション）と呼ばれ、確認が増えるほど過去の取引を覆すのは次第に難しくなります。
プルーフ・オブ・ワークと難易度調整
ブロックのハッシュが目標値を下回らなければならないという規則こそが、それを見つけるのを難しくしています。目標値を下げるということは、有効なハッシュがより少なくなることを意味し、そのため平均してより多くの試行が必要になります。これがプルーフ・オブ・ワークにおける「ワーク（仕事）」です。すなわち、実際の計算に費やされる本物の電力です。
ビットコインはおよそ10分ごとに新しいブロックが生成されることを目指しています。より多くの計算能力がネットワークに加わると、ブロックはより速く生成され始めるため、ソフトウェアは平均を10分へと引き戻すために、おおよそ2週間ごと（2,016ブロックごと）に自動的に難易度を再設定します。マイニング能力が離れれば、難易度は下がります。この自己修正的な仕組みによって、何台のマシンが競い合っていようとも、発行のペースは予定どおりに保たれます。
ブロック報酬、手数料、そして半減期
勝ったマイナーは二つの形で支払いを受けます。一つ目はブロック補助金です。これはプロトコル自体によって新たに生み出され、あの特別な最初の取引（コインベース）を通じて発行される、まっさらなビットコインです。二つ目は、利用者が自分の支払いを取り込んでもらうために付ける取引手数料の合計です。
補助金は固定されていません。2009年にはブロックあたり50 BTCから始まり、210,000ブロックごと、おおよそ4年ごとに半分に削減されます。これは半減期として知られる出来事です。補助金は25、次に12.5、次に6.25へと段階的に下がり、2024年の半減期の後はブロックあたり3.125 BTCになりました。この予定こそが、総供給量が約2,100万枚に上限付けられている理由です。
時間とともに補助金はゼロへと縮小していき、取引手数料はマイナーの収入のうちより大きな割合を占めるように設計されています。新規発行のコインから手数料へのこの段階的な引き継ぎは、ビットコインで最も注視されている長期的な論点の一つです。
エネルギー消費と安い電力の探索
勝利は競争相手よりも多くの計算を行うことにかかっているため、マイニングは世界中で大量の電力を消費します。そのコストは偶然でもなければ、完全に最適化して取り除くべき欠陥でもありません。それは、歴史を書き換えることを高価にし、したがって非現実的にする物理的な錨（いかり）なのです。
電力はマイナーにとって最大の継続的コストであり、そのため事業者は見つけられる限り最も安い電力を執拗に探し求めます。実際にはそれがマイニングを、余剰の水力、出力抑制された風力や太陽光、そしてフレアリングで焼却される天然ガスのような、他の形では無駄になるエネルギーへと向かわせてきました。一部の事業者は、需要のピーク時に稼働を止めることで、電力網に柔軟性を売り戻してもいます。
環境をめぐる議論は本物であり、決着していません。批判者は消費の途方もない規模と一部の地域の炭素集約度を指摘します。支持者は、マイニングが行き場のない、あるいは無駄になっているエネルギーを収益化でき、電力網の調整を支援できると主張します。正直な要約を言えば、影響はある操業がどこで、どのように電力を得ているかに大きく左右され、その全体像は変わり続けているということです。
インセンティブ：なぜマイニングはビットコインを正直に保つのか
ビットコインの巧妙な点は、ハッシュ計算そのものではなく、それを取り巻くインセンティブの構造にあります。ルールに従えば、予測可能な報酬が得られます。不正を試みること、たとえば自分の過去の支出を覆そうとすることは、ネットワークの残り全体を計算能力で上回ることを必要とし、それは途方もなく高価であり、しかも攻撃者が得ようとしているまさにそのコインの価値を下げてしまう可能性が高いのです。
ノードはすべてのブロックをコンセンサスルールに照らして独立に検証し、ネットワークは最も多くの仕事が積み上げられたチェーンを正当なものとして扱います。無効なブロックを公開したマイナーは、それをただ拒否され、費やした電力を無駄にするだけです。言い換えれば、正直さは信頼や権威によって強制されているのではありません。それが最も利益の出る選択肢になるよう仕立てられているのです。
これはまた、総マイニング能力、すなわちハッシュレートが、攻撃にどれだけの費用がかかるかのおおまかな代理指標としてしばしば用いられる理由でもあります。それは価格ではなくセキュリティへの支出を反映しますが、長期的には両者は関連しています。
プール、ASIC、そして今日のマイニングの姿
初期には、通常のCPU、次いでグラフィックカードで採算の合うマイニングができました。今日この作業を支配しているのはASICです。これはビットコイン特有のハッシュ計算だけを可能な限り効率的に行うために作られたチップです。この特化こそが、ノートパソコンでの家庭内マイニングでは、もはや意味のある報酬を得るのが現実的でなくなった理由です。
一台のマシンが単独でブロックを勝ち取るには何年も待つことになりかねないため、ほとんどのマイナーはプールに加わります。プールは多数の参加者のハッシュ能力を束ね、より定期的にブロックを勝ち取り、各メンバーが寄与した仕事量に比例して報酬を分配します。これは宝くじのような無作為性を、より安定した小さな支払いへと平準化します。
マイニングはビットコインの供給側に位置します。すなわち、新しいコインがどのように流通に入るか、そして取引がどのように決済されるかを司ります。その新しい供給がより広範な金融環境とどう作用し合うかは、市場のコンテクストという別の問題です。BIKENZOのような流動性に着目した分析の視点は、グローバル・リクイディティ・インデックスをビットコイン価格に対してプロットしており、その背景を整理するのに役立ち得ますが、それはマイニングそのものの仕組みではなく、状況を描写するものです。