作業ブロックチェーンの証明における鉱夫の役割は何ですか？

作業システムの証明における鉱夫の機能を理解する

仕事の証明（POW）ブロックチェーンでは、鉱夫はネットワークの整合性、セキュリティ、継続性を維持する上で基本的な役割を果たします。彼らの主な責任は、トランザクションを検証し、信頼できない分散化された方法でブロックチェーンに追加することです。このプロセスは、ユーザーが1つのアドレスから別のアドレスに暗号通貨を送信するなど、トランザクションを開始するときに始まります。これらのトランザクションはネットワーク全体でブロードキャストされ、 Mempoolとして知られるプールに収集されます。マイナーは、このプールからトランザクションを選択し、正当性を確認し、それらを候補ブロックに束ねます。

検証プロセスには、デジタル署名をチェックし、送信者が十分な資金を持っていることを確認し、二重の支出の試みが存在しないことを確認します。トランザクションのセットが検証されると、マイナーは次の重要な段階に進みます。計算集中的な暗号化パズルを解決します。このパズルは、BitcoinのようなブロックチェーンのSHA-256ハッシュアルゴリズムに基づいています。目標は、ブロックデータと組み合わせてハッシュすると、ネットワークの現在の難易度のターゲットを満たす結果を生成する非CE （乱数）を見つけることです。これは、特定の数の主要なゼロとのハッシュ値です。

マイナーがブロックチェーンネットワークを保護する方法

パウブロックチェーンのセキュリティは、チェーンのあらゆる部分を変更するために必要な計算努力を通じて達成されます。マイナーが有効なハッシュを正常に見つけたら、新しいブロックをネットワークにブロードキャストします。他のノードはソリューションを確認し、正しい場合はブロックチェーンのコピーにブロックを追加します。各ブロックには前のブロックのハッシュへの参照が含まれているため、履歴ブロックを変更するには、そのブロックだけでなく、後続のすべてのブロックを再マイニングする必要があります。これは、チェーンが成長するにつれて指数関数的に難しくなるタスクです。

マイニングの分散型の性質により、単一のエンティティがネットワークを簡単に支配できないことが保証されます。 51％の攻撃を実行するには、攻撃者がネットワークの総計算能力の半分以上を制御する必要があります。したがって、鉱山労働者の集合的な仕事は、攻撃を経済的に実行不可能にすることにより、悪意のある行動を阻止します。

鉱夫は分散型監査人として機能し、有効なトランザクションのみが含まれるようにします。彼らの計算投資は、ネットワークの健康にインセンティブを合わせて、経済的コミットメントの一形態として機能します。マイナーが不正なトランザクションを含めようとする場合、ネットワークの残りの部分はブロックを拒否し、鉱夫は試みで使用される電気とハードウェアの報酬とコストを失います。

鉱業の報酬とインセンティブの役割

参加を奨励するために、POWブロックチェーンはインセンティブとしてブロックの報酬と取引手数料を提供します。鉱夫がブロックを正常に採掘すると、所定の量の暗号通貨が付与されます。これがブロック補助金です。たとえば、Bitcoinでは、この量はブロックあたり50 btcで始まり、半分として知られるイベントで約4年ごとに半分になります。最新の半分の時点で、報酬はブロックあたり6.25 btcになり、将来的には再び減少します。

ブロック補助金に加えて、鉱山労働者は、取引を優先するためにユーザーが支払った取引手数料を徴収します。より速い確認を希望するユーザーは、より高い料金を添付することができます。鉱夫は候補ブロックに含めるように奨励されています。時間が経つにつれて、ブロック補助金が減少すると、取引手数料は鉱山労働者の収入の主要な源になると予想され、すべてのコインが採掘された後でも、継続的なネットワークセキュリティを確保します。

これらの金銭的インセンティブは、電気、ハードウェア、冷却システムなど、マイニングに関連する高コストを相殺するため、重要です。報酬がなければ、個人や組織がネットワークを保護するためにリソースを捧げる動機はほとんどありません。

マイニングプロセス：ステップバイステップの内訳

• メンバーから未確認のトランザクションを候補ブロックに組み立てる
• すべてのトランザクションを要約し、単一のルートハッシュを生成するためにマークルツリーを構築します
• 前のブロックのハッシュとタイムスタンプとともに、メルクルルートをブロックヘッダーに挿入します
• さまざまなNONCE値を繰り返し始め、ブロックヘッダーを繰り返しハッシュします
• ネットワークの難易度のターゲットに対して結果の各ハッシュを確認します
• ターゲットに会ったハッシュが見つかったら、すぐにブロックをネットワークにブロードキャストします
• 他のノードから確認を受け取り、ブロック報酬と取引手数料を請求する

このプロセスは非常に競争力があり、リアルタイムで動作します。世界中の何千人もの鉱夫が同じパズルを同時に解決しようとしています。成功した最初の人は、ブロックを追加して報酬を受け取る権利を獲得します。 ASICS（アプリケーション固有の統合回路）として知られる特殊なハードウェアは、汎用CPUまたはGPUと比較してハッシュ操作を実行するのが優れているため、一般的に使用されます。

マイニングの難易度とネットワーク調整の影響

POWブロックチェーンの難易度は静的ではありません。一貫したブロック生産率を維持するために定期的に調整します。 Bitcoinでは、 2016年のブロックごとに難易度が発生するか、約2週間ごとに行われます。ブロックがあまりにも速く採掘されている場合、総ネットワークハッシュパワーの増加を象徴する場合、難易度が増加します。逆に、採掘が遅くなると、平均ブロック時間を約10分間維持するのが難しくなります。

この自己規制メカニズムは、マイナー参加の変動に関係なく、ネットワークの安定性を保証します。ブロックチェーンが速すぎたり遅すぎたりするのを防ぎ、チェーンの分割やトランザクションの確認遅延などの問題につながる可能性があります。アルゴリズムは、最後の2016ブロックを予想される時間（20,160分）とマイニングするために取られた実際の時間を比較することにより、新しい難易度を計算します。調整により、ネットワークが予測可能で安全なままであることが保証されます。

分散化と鉱業力の分布

捕虜は分散化されるように設計されていますが、現実には、機器とエネルギーのコストが高いため、採掘がますます集中しているということです。大規模な採掘プール- 計算リソースを組み合わせて比例して報酬を共有する鉱夫のグループ - は今、景観を支配しています。単一のマイニングプールは、ネットワークのハッシュレートのかなりの割合を制御し、集中化に関する懸念を引き起こす可能性があります。

ただし、Powのオープンで許可された性質により、誰でも参加できます。個人はまだ独立して採掘することも、小さなプールに参加することもできます。ブロックチェーンの透明性により、ハッシュレート分布のリアルタイム監視が可能になり、エンティティが危険なレベルの制御にアプローチした場合、コミュニティが対応できます。

よくある質問

誰もが作業ブロックチェーンの証明の鉱夫になることができますか？はい、必要なハードウェアとインターネット接続を持っている人なら誰でもマイニングに参加できます。ただし、収益性は、電力コスト、ハードウェアの効率、現在のネットワークの難易度などの要因に依存します。今日のほとんどの個々の鉱山労働者は鉱業プールに参加して、一貫した報酬を獲得する可能性を高めています。

2人の鉱夫が同時に有効なブロックを見つけた場合はどうなりますか？ 2人のマイナーが有効なブロックを同時にブロードキャストすると、一時的なチェーン分割が発生します。ノードは、受信した最初のブロックを受け入れ、その上に構築し続けます。最終的に、より多くの後続のブロックを受信するチェーンは最長になり、有効として受け入れられます。他のブロックは孤児のブロックになり、その鉱夫は報酬を受け取りません。

マイナーは、ブロックに含めるトランザクションをどのように選択しますか？鉱山労働者は通常、バイトあたりの取引手数料が高い取引を優先します。彼らは収益を最大化することを目指しているので、最初に最も収益性の高いトランザクションでブロックを埋めます。一部のマイニングソフトウェアでは、選択ルールのカスタマイズが許可されていますが、料金ベースの優先順位付けが最も一般的なアプローチです。

マイニングはブロックチェーンを確保する唯一の方法ですか？いいえ、マイニングは作業システムの証明に固有のものです。 Sport of Stake（POS）などのその他のコンセンサスメカニズムは、暗号通貨のステーキングなど、さまざまな方法を使用してトランザクションを検証し、ネットワークを保護します。これらの代替案は、パウマイニングに関連する高エネルギー消費なしにセキュリティを達成することを目的としています。