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出典: 暗号通貨の本質とは何か? 》
クリス・ダネン、レオ・チャン、マーティン・ボーシャン（全員イテレーティブ・キャピタル）
編集者: Katt Gu
この記事は、「暗号通貨現象の本質とは何か？」というレポートからの抜粋です。暗号通貨管理会社Iterative Capitalが執筆。 Iteration Capital は、マイニングに特化した投資管理会社であり、北米の暗号通貨 OTC 取引プラットフォームである i2 Trading を運営しています。
暗号通貨エッセンスシリーズ:
1. 「0から1までの暗号通貨の歴史的背景」
2. ハッカーとサイファーパンク文化の誕生と発展
3. 半減理論とは何ですか? 》
トークン発行、ベンチャーキャピタル、ボラティリティ取引と比較すると、マイニング業界は資本市場のさまざまなマーケティングにほとんど登場しないため、最も予測可能な暗号通貨投資活動となっています。マイニングの収益性は、半導体サイクル、エネルギーコスト、暗号通貨市場全体のパフォーマンスによって影響を受けます。マイニング投資は本質的に長期投資ですが、マイナーが経費を最適化し、公正な市場価格でマシンを購入できる限り、マイニングのコストを削減できます。マイナーがハードウェアを購入したり、特定のネットワークをサポートしたりする決定は、ネットワーク プロトコルの特性や購入したハードウェアの技術的ライフサイクルよりも、短期的な市場動向にあまり影響されません。マイナーが考慮する基本的な要素には、以下のものが含まれますが、これらに限定されません。
実行可能なネットワークを選択します。
適切なハードウェアメーカーから適正な価格でハードウェアを購入します。
ハードウェアサイクルに応じて購入タイミングを調整します。
ホスティング施設のエネルギーコストおよびその他の諸経費。
ホスティング施設のセキュリティと人員配置。
流動的な報酬管理。
地方の規制と税金。
マイニング市場の動向を牽引する主な要因は、ハッシュレートの増加と価格変動の 2 つです。基本的に、これら 2 つの要素は密接に関連しています。ハッシュレートが高くなるとブロックチェーンのセキュリティが強化され、ネットワークの価値が高まります。次に、関連通貨の価格が上昇するにつれて、マイニング機器の需要も増加し、その需要を獲得するためにマイニングハードウェアサプライヤー間の競争が激化することを意味します。
今年これまでのビットコインのスポット価格の劇的な下落にもかかわらず、ビットコインネットワークのハッシュレートは驚異的な速度で成長しています。 2018 年 1 月以来、ビットコインのマイナーとトレーダーは完全に別の世界に住んでいます。マイナーは、コア プロトコル レベルでのエンジニアリングの進歩が次の価格上昇をもたらすと予想し、ハードウェアと設備に継続的に再投資してきました。マイナーが流動性を制御するため、これはほぼ自己達成的予言です。 （価格動向に関する一般的な概念を説明する付録が、この記事の最後に含まれています。） 図11: ビットコインの価格が下落しているにもかかわらず、ハッシュレートは増加し続けています。 (出典: bitinfocharts.com)
ハッシュレートの伸びと価格変動の不一致は、ハードウェア市場と資本市場が同期していないことが原因です。通常の状況では、マイニングの難易度は半導体メーカーTSMC（ビットコインASIC生産の90％を占める）からのウエハー出荷によって予測できます。ファウンドリのリードタイム（通常 3 か月）はビットコインの価格サイクルよりも長いため、ビットコインの価格が下落しているときにすでに生産中のウェハーは過剰生産能力につながります。
図12: 持続不可能な採掘利益により、TSMCウェーハの需要が減少する可能性があります。 （出典：モルガン・スタンレー・リサーチ）
一方、プルーフ・オブ・ワークの累積的な性質により、ネットワークに流入するハッシュレートが高くなると、システムの安全性と信頼性が向上します。ファイナリティが高くなると、トランザクションを処理する際のシステムの安定性が向上し、サードパーティの開発者がシステム上で開発しやすくなります。
プルーフ・オブ・ワークを使用する暗号通貨は、設計上、資本市場と分散型ネットワークを密接に結び付けます。ビットコインの価格は過去10年間上昇し続けており、マイニング産業は巨大な産業に発展しました。 2018年上半期、最大の暗号通貨ASICメーカーであるBitmainは、25億ドルの収益と11億ドルの利益を報告した。
図13: 近年のビットコインマイナーの収入。 （出典：フロスト＆サリバン）
専用ハードウェアの台頭
長年にわたり、暗号通貨マイニング ツールは、CPU から GPU、さらには FPGA (フィールド プログラマブル ゲート アレイ) や ASIC などの特殊なハードウェアへと進化してきました。業界の競争的な性質により、マイナーは、たとえそれらのマシンに高い初期費用を支払うことになったとしても、より効率的なハードウェアを購入するよう動機づけられます。一部のハードウェアメーカーがより高速で効率的なマシンにアップグレードすると、他のメーカーもアップグレードを余儀なくされ、ギア競争が始まりました。現在、より有名なネットワークでは、マイニングは主に ASIC を使用して行われています。 Bitcoin の sha256d は比較的単純な計算です。ビットコイン ASIC の役割は、1 秒あたり数兆回の SHA256d ハッシュ関数計算を実行することですが、これは他の種類の半導体では実行できません。
ASIC は 1980 年代に初めて市場に導入され、チップ業界に変革をもたらしました。暗号通貨の世界では、Bitmain などの ASIC メーカーが、特定のネットワークの特定のハッシュ アルゴリズムに基づいてチップ アーキテクチャを設計します。数多くの反復とテストを経て、回路フォトマスクの設計は「テープアウト」と呼ばれるプロセスの一環として TSMC や Intel などのファウンドリに送られます。チップの実際のパフォーマンスは、ファウンドリーから戻ってくるまでわかりません。この時点で、ASIC メーカーは、製品を量産に使用できる状態にする前に、ハッシュ ボード上の熱設計とチップ配置を最適化する必要があります。
アプリケーション固有のハードウェアの台頭は避けられず、コンピューティング ハードウェア サイクルにおける自然な進歩です。基礎となる商品の価値が上昇するにつれて金採掘や石油掘削技術が進化したのと同様に、暗号通貨の重要性が高まるにつれて、暗号通貨用のアプリケーション固有のハードウェアも急速に進歩しています。短期的な価格変動は主に投機によって左右され、ハッシュレートとは無関係であることが観察されていますが、長期的にはこれら 2 つの要因が好循環のフィードバック ループを形成します。
図 14: 2012 年から 2020 年までの世界のブロックチェーン ハードウェア市場の市場規模 (収益および成長率別)。 （出典：フロスト＆サリバン） 図15：中国のブロックチェーン ハードウェア市場規模（収益および成長率別、2013～2020年）。 （出典：フロスト＆サリバン） ASIC 製造: 過去、現在、そして未来
暗号通貨マイナーは異種コンピューティング システム、つまり複数の種類のプロセッサを使用するシステムです。ムーアの法則が鈍化するにつれて、異機種コンピューティングがより一般的になりつつあります。この法則の考案者であるゴードン・ムーアは、半導体製造におけるトランジスタ密度によってハードウェアは継続的かつ予測可能な改善がもたらされるが、こうした改善は根本的な物理的限界に達するまで 10 ～ 20 年しか続かないだろうと予測しました。
第一世代のビットコイン ASIC には、中国の BakeCat、スウェーデンの KNC、米国の Butterfly Labsh および Cointerra が含まれます。アプリケーション固有のハードウェアはすぐにその可能性を示しました。 Avalon マイナーの最初のバッチは 2013 年 2 月に利用可能になりました。5 月までに、ネットワークの約 3 分の 1 が、その比類のない計算能力によってサポートされるようになりました。
集積回路における競争は、企業がいかに早く製品を反復し、規模の経済を達成できるかにかかっています。十分なハードウェア製造経験がなかったため、Baked Cat は遅延と一連の重大な技術的エラーにより急速に市場シェアを失いました。
2013年の同じ時期に、Jihan Wu氏とZhan Ketuan氏がBitmainを設立しました。ビットコイン ASIC の初期の頃は、前世代のチップの密度 (つまりテクノロジー ノード) を改善するだけで、即座に効果的なアップグレードが可能になりました。ファウンドリから高度なテクノロジーノードを入手するのは常に高価であるため、課題は優れたテクノロジー設計ではなく、資金調達能力にあります。 Bitmainは設立後まもなく、TSMCの55nmチップを使用したAntminer S1を発売した。
2014年、暗号通貨市場は長期の弱気相場に入り、ビットコインの価格が90%近く下落しました。 2015年に市場が回復した時点では、Antminer S5（当時のBitmainの最新マシン）のみがまだ生産されていた。 Bitmainはすぐにその優位性を確立しました。その後、Baked Cat のエンジニアが Bitmain に加わり、S7 と S9 を開発しました。これら 2 台のマシンは、これまでで最も売れた暗号通貨 ASIC 製品となりました。
半導体産業は急速に発展しています。競争の激化、生産技術の革新、規模の経済により、チップの価格は引き続き下落するでしょう。大規模な ASIC マイニング企業が利益率を維持するためには、常に設計の改善を追求しなければなりません。
ハードウェア業界の変化
以前は、より高速なチップを作るには、チップ基板上でトランジスタをより接近させて配置するだけで済みました。トランジスタ間の距離はナノメートル単位で測定されます。チップ設計者がトランジスタ間隔が 10nm または 7nm という最先端のテクノロジ ノードを使用し始めると、チップのパフォーマンスの向上はトランジスタ間隔の短縮に比例しなくなる可能性があります。 2018 年 3 月現在、Bitmain は 16nm、12nm、10nm の新しい Bitcoin ASIC チップのテープアウトを試みていると報じられています。これらのチップはすべてテープアウトの問題を抱えていたとされ、同社に約5億ドルの損害を与えた。
2017 年の強気相場の後、多くの新しい OEM (相手先ブランド供給) 企業がビットコイン ASIC 分野に参入しています。ビットメインは規模と製品販売の面では依然として明確なリーダーであるが、コア製品のパフォーマンスの面では明らかに遅れをとっている。 InnoSilicon、Canaan、Whatsminer、Bitfury などが急速に追い上げ、市場のすべてのプレーヤーの利益を圧迫しています。
テクノロジー ノードの改善が鈍化するにつれて、ASIC のパフォーマンスは企業のアーキテクチャ設計能力にますます依存するようになります。したがって、完全にカスタマイズされたチップ設計を実装できる経験豊富なチームを持つことは、ASIC メーカーの将来の成功にとって非常に重要です。長期的には、ASIC 設計はよりオープンソース化され、よりアクセスしやすくなり、コモディティ化が進むでしょう。
図 16: マイニング ハードウェアとマイニングの難易度 (出典:「ビットコイン ハードウェアの進化」)
ビットコインのマイニングは、ラップトップで実行できる趣味の活動として始まりました。上のグラフから、鉱業産業の発展が加速していることがわかります。今日では、産業マイニンググループ、クラウドマイニングプロバイダー、ハードウェアメーカーは、ガレージや地下室でマイニング機器を稼働させるのではなく、暗号通貨マイニング専用のデータセンターを構築または改修しています。四川省、内モンゴル自治区、カナダのケベック州、米国のワシントン州など、電力が豊富な地域では、何千台もの機械を備えた大規模な施設が年間365日、24時間稼働しています。
熾烈な採掘競争では、インフラストラクチャの継続的なアップグレードにより、オペレーターは迅速に展開の決定を行う必要があります。産業鉱山労働者は、オーバークロック、メンテナンス、交換に関して鉱山機械メーカーと直接連携します。マイニング マシンをホストする施設は、マシンをフル稼働させて最大限の稼働時間を確保できるように最適化されています。同時に、大手鉱山会社は安価な電力を得るためにいくつかの発電所と長期契約を結んでいる。それは双方にとって有利な状況です。マイナーはほぼゼロの価格で大量の電力にアクセスでき、発電所はグリッド電力に対する安定した需要を得ることができます。
時間が経つにつれて、暗号通貨ネットワークは進化する生物のように機能し、安価で十分に活用されていないエネルギー源を継続的に探し、既存の産業中心地の外にある遠隔施設の有用性を高めていきます。プルーフ・オブ・ワークを使用する暗号通貨は、コンセンサスを維持するためにブロックチェーンに新しいブロックを追加することに依存しています。 。
長年にわたり、ビットコインの生産に大量のエネルギーが消費されることについて多くの人が懸念を表明してきました。 2010年にサトシ・ナカモト自身がこの質問に次のように答えています。
「金と金採掘についても同じことが言えます。金採掘の限界費用は金の価格に近い傾向にあります。金採掘は無駄ですが、その無駄は金を交換手段として使うことの効用に比べればはるかに小さいものです。ビットコインについても同じことが言えると思います。ビットコインが実現する取引の効用は電気代をはるかに上回ります。したがって、ビットコインがないことは純然たる無駄です。」
鉱山労働者が支配する「微妙な恐怖のバランス」
ビットコインなどの許可のない暗号通貨システムでは、大規模なマイナーも潜在的な攻撃者となります。ネットワークとの協力は収益性を前提としています。攻撃が利益を生むようになれば、大規模なマイナーが攻撃を試みる可能性があります。近年のビットコインの発展を追ってきた人なら、マイナーの独占という話題が物議を醸していることを知っています。
一部の参加者は、ASIC がさまざまな方法でネットワークの健全性を損なうと考えています。ハッシュレートの集中の場合、マイナーが団結していわゆる 51% 攻撃を仕掛ける可能性があることをコミュニティは懸念しています。この攻撃では、ハッシュレートの過半数を持つマイナーがその計算能力を使用してトランザクションを書き換え、同じ資金を 2 回使う可能性があります。このタイプの攻撃は、ハッシュ レートの 51% を達成する方が安価な小規模ネットワークでよく見られます。
ハッシュ レートが 51% を超えるマイニング プール (またはマイニング プールのアライアンス) は、ネットワーク内に「核兵器」を保有していることになります。これは事実上、ハッシュレートを使用してコミュニティを人質に取っていることになります。このシナリオは、冷戦時代の核戦略家アルバート・ウォルセッターの「テロの微妙な均衡」についての考えを思い起こさせる。
「バランスは自動的には生まれません。第一に、熱核兵器は侵略者に多大な利点をもたらすため、核技術のどのレベルにおいても安定したバランスを実現するには、多大な知恵と現実主義が必要です。第二に、技術自体が驚くべき速度で変化しています。抑止には緊急かつ継続的な努力が必要です。」
大規模マイナーは理論的にはコンセンサス履歴を自分たちに有利に逆転させる攻撃を仕掛けることができるが、自分たちに不利な点まで市場を押し下げ、トークン価格を突然急落させることもできる。このような価格暴落は、マイナーのハードウェアへの投資や、彼らが獲得し長期保有してきたコインの価値を失わせるだろう。製造の集中化が進んでいる状況では、秘密裏に 51% 攻撃を実行するのがはるかに容易になります。
図17: マイニングプールにおけるマイナーの集中度 (出典: blockchain.com)
過去数年間、Bitmain はハッシュ レートの集中化と製造の集中化という形で市場を支配してきました。本稿執筆時点で、サンフォード・C・バーンスタイン社のアナリストは、ビットメインが暗号通貨マイニングチップ市場の85%を支配していると推定している。 。
コア開発者の支配による構造化の欠如の暴政
悪意のあるマイナーが許可のない暗号通貨システムに常に脅威を与える一方で、コアソフトウェア開発者の優位性もシステムの整合性に同様に悪影響を及ぼす可能性があります。少数のエリート技術者グループによって制御されるネットワークでは、コードを実行するマイナーやフルノードオペレーターは、コードへの不正な変更を簡単に検出できない可能性があります。
コミュニティは、鉱山労働者の過大な影響力に対抗するためにさまざまなアプローチを採用してきました。 Siacoin チームは、Bitmain の Sia マイナーについて学んだ後、独自の ASIC マイナーを製造することを決定しました。 Zcash などのコミュニティは、ASIC を慎重に歓迎してきました。 GRIN などの新しいプロジェクトでは、ハッシュ アルゴリズムを RAM (ランダム アクセス メモリ) 集約型に設計しているため、ASIC の製造コストが高くなります。 Monero のような一部のプロジェクトでは、ハッシュ アルゴリズムを変更するなど、さらに強力な対策を講じており、あるメーカーの ASIC マシンを無効にするためだけにハッシュ アルゴリズムを変更しています。ここでの根本的な意見の相違は「分散化」についてではなく、市場が評価するコインベースの報酬を生み出す手段をどの派閥が管理しているかについてです。それは「金の卵」を握るための闘争である。
分散型ネットワークの非常に動的な性質により、マイナーへの権力の集中に対して迅速な措置を講じると、反対の極端な結果、つまりトップ開発者への権力の集中につながる可能性があります。両方の力が集中することは極めて危険です。後者の極端な例は、正式な権威の階層という誤った前提なしに、コミュニティが個人崇拝の中で主要な実行者を崇拝する、構造のない専制政治につながる可能性があります。この用語は、1972 年に次のように書いた社会理論家ジョー・フリーマンに由来しています。
「グループの構造が非公式である限り、意思決定のルールは少数の人しか知らず、権力の認識はルールを知っている人だけに限られます。ルールを知らず、入会者に選ばれていない人は、混乱したままになるか、何かよくわからないことが起こっているという偏執的な妄想に陥ることになります。」
正式な構造が欠如していると、新しい貢献者にとって目に見えない障壁になる可能性があります。暗号通貨の文脈では、これは、より多くの開発者の才能をチームにもたらすインセンティブ（それによってプロジェクト開発をスピードアップし、ネットワークの価値を高める）があるにもかかわらず、前のセクションで説明したオープン割り当てガバナンス システムが依然として失敗する可能性があることを意味します。
マイナーまたは開発者の優位性により開発ロードマップが変更され、システム全体が混乱する可能性があります。一例として、「大きなブロッカー」による誤った決定が挙げられます。一部のマイナーがより大きなブロックサイズをサポートしたいという意志により、ビットコイン ネットワークは 2017 年 8 月 1 日に 2 つに分割され、フルノード オペレーターのコストが増加しました。そして、プルーフ・オブ・ワークを使用するブロックチェーンでは、これらのオペレーターがルールの施行において重要な役割を果たします。コストが高くなると、ネットワーク上のフルノードオペレーターが減る可能性があり、その結果、マイナーが自分の利益のために力のバランスを崩しやすくなる可能性があります。
不均衡のもう一つの例は、イーサリアム財団です。 Ethereum には強力な DAPP (分散型アプリケーション) 開発者のコミュニティがありますが、コア プロトコルは少数のプロジェクト リーダーによってのみ決定されます。イーサリアムのコンスタンティノープルハードフォークに備えて、開発者はマイナーに相談することなくマイニング報酬を33%削減することを決定しました。時間が経つにつれて、マイナーの疎外により、ネットワークは主要な利害関係者グループ (マイナー自身) からのサポートを失い、マイナーが利益や復讐のためにネットワークを攻撃する新たな動機が生まれます。
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