ノンスの説明：ブロックチェーンを正直に保つランダムな数

おそらく「Nonce」という言葉は暗号資産マイニングのサークルでよく耳にするでしょうが、実際には何をするのでしょうか？それを分解してみましょう。

ノンスとは何か？

ノンスは「一度だけ使用される番号」を意味し、それが正確に何をするかを示しています。これは、マイナーがハッシュする前にトランザクションデータに追加するランダムな番号です。新しい封筒を封印するたびに、複製ではなく新しい試みであることを証明するために、ユニークなスタンプが必要なように考えてください。

マイナーがトランザクションを処理する際、彼らはデータにNonceを追加し、それをSHA-256 (暗号学的ハッシュ関数)に通します。これにより、ユニークなフィンガープリントが作成されます。そのフィンガープリントがネットワークの難易度目標を満たす場合、ブロックはブロックチェーンに追加され、マイナーは報酬を獲得します。

なぜノンスが重要なのか？

ノンスなしでは、恐ろしい部分があります：マイナーは同じ取引データを繰り返し提出し、同じ作業に対して何度も支払いを受けることができるのです。それは、同じ小切手を何度も現金化するようなものです。

ノンスは、マイナーが毎回の試行で何かを変更するように強制することによってこれを防ぎます。同じトランザクションを送信しても、ノンスは異なるため、ハッシュは全く異なります。このランダム性が、システム全体を誠実に保つものです。

実際の動作

ステップ1: マイナーは保留中の取引を選択します

ステップ2: ランダムなNonce値を追加します

ステップ 3: データ (transaction + Nonce) を SHA-256 を使用してハッシュします。

ステップ4: 結果がネットワークの難易度目標(を満たしているかどうかを確認します。これは、ハッシュが特定の数のゼロで始まる必要があると考えてください)

ステップ5: 一致した場合 → ブロックが追加され、マイナーは報酬を得る。 一致しない場合 → 新しいノンスで再試行する。

これが、マイニングが基本的に宝くじのようなものである理由です。マイナーは毎秒何百万回もノンスを変更し、その幸運なハッシュを期待しています。

ノンス + プルーフ・オブ・ワーク = ネットワークセキュリティ

プルーフ・オブ・ワーク (PoW)はNonceに大きく依存しています。マイナー間の競争—誰が最初に有効なハッシュを見つけるか—は、各試行が異なるNonceを使用するためにのみ機能します。このランダム性がなければ、PoWは崩壊します。

マイニングの難易度は常にターゲット値を調整します。より多くのマイナーが参加すると、ネットワークは難易度ターゲットを引き上げ、(より多くのゼロから始まるハッシュを要求します)。これにより、マイナーはより多くのノンスを計算する必要があります。これにより、ブロック時間が一貫して保たれ、通常、ビットコインでは約10分ごとに新しいブロックが生成されます。

ボトムライン

ノンスは、魅力に欠けるがブロックチェーンのセキュリティにとって絶対に重要な要素の一つです。これは、マイナーがトランザクションを再送信することでシステムを操作できない理由であり、ビットコインのセキュリティモデルが実際に機能する理由です。ブロックチェーン上のすべての有効なブロックは、何千もの失敗したノンスの試行によって裏付けられています。それが「プルーフ・オブ・ワーク」における計算的証明です。