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チャートを使用したビットコインの学習：ハッシュレート、難易度、料金はどのように関連していますか？
日付：2021年5月15日
ビットコインの難易度調整メカニズムは、その最も重要な側面の1つですが、それがどのように機能するかを学ぶことは困難な作業になる可能性があります。この記事では、オンチェーンデータを活用して、このメカニズムがどのように機能し、ハッシュレート、ブロック間隔、トランザクション料金、およびmempoolにどのように関連するかを視覚化します。この記事を読むと、ビットコインの使用が比較的遅くて費用がかかるように見える理由だけでなく、ビットコインがこれを修正する方法と、ビットコインの金銭的特性を確保するためにこのプロセスが非常に重要である理由をよりよく理解できます。
ビットコイン供給発行スケジュール
ビットコインについて聞いたことがあるなら、その供給は2100万ユニット（BTC）に制限されており、完全に希少な資産であり、究極の「ハードマネー」であると聞いたことがあるでしょう。
ビットコインが作成されたとき、マイナーは作業の報酬として新しいブロックごとに50BTCを受け取りました。このソフトウェアには、マイニングされた210,000ブロックごとに（ブロック間隔が10分である場合、約4年ごとに）、この「ブロック補助金」が「半分」と呼ばれるイベント中に半分に削減されるというルールが組み込まれています。 2012年11月28日、1,050万のBTCが採掘されました。これは最大供給量の半分です。 2番目の報酬の時代にはその半分（10.5百万/2=525万）が発行され、3番目の報酬の時代にはその半分（525万/2=26億2500万）が発行されました。 32の半分の後、ブロック補助金はビットコインの最小単位（0.00000001 BTC=1 sat）に等しく、後で分割することはできません。つまり、ブロック補助金はその後完全に消滅します（ブロック間隔が10の場合、2140年にあると考えられます）。その存在全体の数分）。ビットコインの発行スケジュールの最初の14の報酬時代は、図1に視覚化されています。
図1：ビットコインの供給発行スケジュールの最初の14の報酬時代
注意深い読者は、前の段落で実際のカレンダーについて2回言及したことに気付くでしょう。これらの半分のイベントが発生する日付は、ブロック間隔によって異なり、ここでは10分と想定しています。そもそも、この供給発行スケジュールが通常の暦時間で予測可能であることが重要なのはなぜですか？
比較的安定したブロック間隔の重要性
ビットコインには難易度調整メカニズムが組み込まれていませんでしたが、マイニングの難易度が固定されていました。
その固定難易度が比較的高く設定されていたとしたら、初期の採掘は非常に費用がかかり、ブロックは早い段階で非常に遅いペースで入っていたでしょう。明らかに、それは新しいネットワークをブートストラップするのに理想的ではなく、そもそも成功しなかったことを意味する可能性があります。
逆に、初期のネットワーク参加者に参加を促すために難易度を比較的低く設定した場合、より多くのマイナーがネットワークに参加するにつれてブロック間隔が短くなり、ブロックがますます速いペース。それは、その供給発行スケジュール全体を迅速に実行したであろう。これが起こったとしたら、ビットコインネットワークは、ブロック補助金がなくなった後、トランザクションを処理してネットワークを保護するために、マイニングブロックを維持するようにマイナーに十分なインセンティブを与えるために必要なブロックスペース市場を開発するのに十分な時間がなかったでしょう。
要約すると、ビットコインの供給発行を時間の経過とともに分散させるには、比較的安定したブロック間隔が必要です。これは、比較的長いブートストラップ期間にわたってネットワークに参加し続けるように鉱夫を動機付けるために必要です。 、およびブロック補助金の報酬がなくなった後もライトをオンに保つことができるブロックスペース市場を徐々に開発する。
ブロック間隔が数十年にわたって比較的安定していることを保証するために、ビットコインには難易度調整メカニズムがあります。図2に示されているように、この組み込みの難易度メカニズムを使用しても、ブロック間隔はあまり安定しておらず、最初の1年間はブロックあたり平均10分をはるかに超えていました。ビットコインが最初の市場価格を設定した後、ブロック間隔はより安定しました 2010年7月で、5年以上10分弱で比較的安定しています（図2のオレンジ色の線に構造的な上昇または下降傾向はありません）–魅力のように機能します。
図2：ビットコインの平均ブロック間隔の14日間の移動平均
ビットコインの難易度調整メカニズム
ビットコインをマイニングするために、マイナーは高度に専門化されたものを使用しますコンピュータは基本的に特定の数を推測します（少し簡略化された説明）。マイナーがネットワークが現在探している番号を見つけると、そのマイナーはビットコインブロックチェーン上に新しいブロックを作成し、そのブロック補助金を受け取り、そのブロックに含めるトランザクションを選択し、それらのトランザクションの料金を徴収する権利を獲得します。これを書いている時点で、ビットコインネットワークでアクティブなすべてのマイナーは、1秒あたり170エグザハッシュ（EH/s）の合計容量（ハッシュレート）を持っていると推定されています。これは、1秒あたり170,000,000,000,000,000,000ハッシュです。
ビットコインの存在の最初の年（2009年）でも、中央処理ユニット（CPU;基本的にコンピューターの中央チップ）でビットコインをマイニングすることは可能でしたネットワークのハッシュレートは1秒あたりわずか数百万ハッシュであったため、これは平均的な消費者向けコンピューターの多くのことを処理します。時間が経つにつれて、より多くのコンピューターがネットワークに参加し、最終的にはグラフィックスプロセッシングユニット（GPU）、グラフィカルタスクや線形代数に適用されるコンピューターのチップ、またはビットコインマイニング用にカスタムメイドされたハードウェアを介して大量の処理に優れたチップが追加されました（ASIC、または特定用途向け集積回路）が使用されました。
ご想像のとおり、ネットワークのハッシュレートが最初の年から現在まで数兆倍に増加したため、比較的安定させるために、特定の数を推測するのを非常に難しくする必要がありました。各約10分のブロック間隔
ビットコインでは、「難易度」は、ネットワークが探しているその番号を見つけるのがどれほど難しいかを示す尺度です。ビットコインソフトウェアは、2,016ブロックごと（ブロック間隔が10分であれば14日）、基本的にその期間のブロック間隔を計算し、現在の容量で平均ブロック間隔が再び約10分になるように難易度を調整します。
ビットコインの難しさの相互作用過去3か月間のハッシュレートとブロック間隔（の14日間の移動平均）を図3に視覚化します。最初の視覚化された難易度調整期間（左側の赤い列）の間、ハッシュレートは低下していました（下降傾向黒線）。ネットワーク容量が減少すると、ブロック間隔が増加し（青い線で上昇）、難易度を下げる必要があります（この期間後のオレンジ色の線の小さな低下）。
後の3つの難易度調整期間（図3の最初の緑色の列）で、ハッシュレートが再び増加し、ブロックが計画よりも速く到着し、難易度が3回上方修正されました。 2021年4月中旬（真っ赤な列）、中国で大規模な停電が発生したため、ビットコインのハッシュレートが大幅に低下し、ブロックの速度が大幅に低下し、期間後に大幅な下方難易度の調整が必要になりました。これが起こった後（右の緑色の列）、停電自体が解決され、下向きの難易度調整により、鉱夫がブロックを再度作成するのがはるかに簡単になりました。その結果、ハードウェアの効率が低下したり、エネルギーが高価になったりする一部のマイナーは、利益マイニングを再び獲得し、以前のハッシュレートの損失を実際に過大に補償し、これを史上最高値に更新する可能性があります。
図3：ビットコインの難易度調整（オレンジ）と、ハッシュレート（黒）とブロック間隔（青）の14日間の移動平均
この最新のハッシュレートの低下と回復は、ネットワークを離れるマイナーがネットワークを離れるマイナーのカスケード効果を持たない理由の良い例です（場合によっては）批評家からは「マイニングデススパイラル」と呼ばれていますが、ソフトウェアは残りのマイナーの利益率を上げるだけで、他のマイナーがネットワークに（再）参加するように促します。
取引手数料
私たち全員が感じるこのメカニズムの副作用は、取引手数料への影響です。ハッシュレートが増加し、ブロックが計画よりも速く到着するとき（図4の緑色の列）、トランザクションは比較的簡単にブロックに含めることができます。これは、次のブロックに含まれる（ビットコインでは「mempool」と呼ばれる）列に並んでいるトランザクションが少ないことを意味するため、トランザクション料金は比較的低くなる可能性があります。
ハッシュレートが低下し、ブロック間隔が増加する期間では、逆のことが当てはまります（図4の赤い列）。ブロックがゆっくり入ってくると、含まれるのを待っているトランザクションのキューが混雑し、人々は基本的にラインをジャンプするためにトランザクション料金を入札する必要があります。そのため、特にネットワーク容量が減少した場合（ハッシュレートが低下した場合）にトランザクション料金が急上昇し、次の難易度調整によって救済されるのを待っています。
図4：ビットコインハッシュレート（黒）、ブロック間隔の中央値（青）、トランザクション料金の中央値（オレンジ）の14日間の移動平均
このセクションでは、ブロックに含まれるトランザクションの料金について説明しました。ビットコインネットワークでの取引を検討している人にとっては、将来のブロックに含まれるのをまだ待っているすべての取引が、必要なブロックスペースにどれだけ入札しているかを把握することがさらに重要です。
メムプール
前述のように、ビットコインメムプールは、ネットワーク上でブロードキャストされたが、将来のブロックに含まれるのをまだ待っているすべてのトランザクションの合計として解釈できます。技術的には、ネットワーク上の数千のビットコインノードのそれぞれに独自のmempoolがありますが、それらはほとんど相互接続されているため、一般的な説明の目的で単一の待機ラインとして視覚化することは問題ありません。
Mempool.space は業界標準のウェブサイトで、自分のノードを実行していない人や、mempoolに関連するすべてのデータを簡単に確認したい人に提供しています。例としては、待機ラインの合計サイズ（mempoolサイズ）、キューに参加しているトランザクションの数（着信トランザクション）、ブロックが予想よりも速いまたは遅い場合（推定難易度調整）、およびトランザクション料金の見積もりなどがあります。新しいトランザクションは、低、中、または高の優先度で含める必要があります。
図5は、mempoolを視覚化したものです。過去3か月の。ご想像のとおり、図4で説明されているパターンもここに表示されます。 2021年2月下旬から4月上旬にかけて、ビットコインネットワークのハッシュレートが増加し、計画よりも多くのブロックが作成されたとき、mempoolサイズ（待機ラインのサイズ）が減少し、それに応じて取引手数料が減少しました。 4月中旬のハッシュレートの低下後、mempoolは急速に増加し、取引手数料は急騰しましたが、4月30日の難易度調整後、両方とも非常に急速に低下し、その後ハッシュレートは史上最高に上昇しました。
図5：mempool.spaceによるビットコインmempool
将来のブロックスペース市場
前述のとおりこの記事では、ビットコインのブロック補助金は時間の経過とともに衰退するように設計されており、取引手数料が鉱夫の主な収入源となる健全なブロックスペース市場の開発は、鉱夫が取引を処理し、ネットワークを長期間保護するように動機付けるために不可欠です-実行します。
これはおそらくビットコインを待つ最も重要なテストであり、以前のビットコインマガジンの記事「
免責事項：この記事は教育および娯楽目的でのみ作成されたものであり、投資アドバイスとして解釈されるべきではありません。
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