概要
プルーフ・オブ・ワーク (PoW) とプルーフ・オブ・ステーク (PoS) は、最も一般的なコンセンサスメカニズムです。主要な仮想通貨に採用され、ネットワークの安全性を確保しています。
プルーフ・オブ・ワークは、Bitcoinにおいて、取引の検証とネットワークの安全性確保のために使用されています。他にも、PoWは二重支出を防ぐ効果があります。ブロックチェーンは、マイナーと呼ばれる参加者が計算能力を駆使して、新しいブロックを確認する権利やブロックチェーンを更新する権利を競い合うことで保護されています。成功したマイナーは、ネットワークからBTCで報酬を得ることができます。2021年12月現在、マイナーはBitcoinブロックのマイニングに成功すると、6.25 BTCのブロック報酬と取引手数料を得ることができます。
PoWとPoSの大きな違いは、誰がトランザクションのブロックを検証するかを決定する方法です。プルーフ・オブ・ステークは、プルーフ・オブ・ワークの代替品として最も人気があります。スケーラビリティの問題やエネルギー消費など、PoWの限界を改善することを目的としたコンセンサスメカニズムです。PoSでは、参加者をバリデーターと呼びます。強力なハードウェアを使わなくても、ブロックを検証するチャンスを競うことができます。その代わりに、ブロックチェーンのネイティブな仮想通貨をステーク (ロック) する必要があります。その後、ネットワークはステークした仮想通貨の量に応じて勝者を選び、勝者は自分が検証したブロックの取引手数料の割合で報酬を得ることができます。ステークされたコインが多ければ多いほど、バリデーターとして選ばれる確率が高くなります。
はじめに
ブロックチェーンに記録された取引が有効であることを保証するために、これらのネットワークは異なるコンセンサスメカニズムを採用しています。プルーフ・オブ・ワーク (PoW) は最も古いものです。サトシ・ナカモトによって作られ、多くの人が最も安全な代替手段の1つと考えています。プルーフ・オブ・ステーク (PoS) は後に作られたものですが、今ではほとんどのアルトコインのプロジェクトで見られます。
Bitcoin以外にも、Ethereum (ETH) やLitecoin (LTC) などの主要な仮想通貨でもPoWが使用されています。一方、PoSはBinance Coin (BNB)、Solana (SOL)、Cardano (ADA)などのアルトコインで使用されています。注目すべきは、Ethereumが2022年にPoWからPoSへの切り替えを計画していることです。
プルーフ・オブ・ワーク (PoW) とは、どのような仕組みなのでしょうか?
要するに、PoWはBitcoinのブロックチェーンがどのようにして分散型コンセンサスを実現するかを決めるものです。これは、第三者の仲介者を必要としない、信頼性の高い方法でピア・ツー・ピアのトランザクションを検証するために使用されます。
プルーフ・オブ・ステーク (PoS) とは何か、どのように機能するのか?
PoWとPoSは、ブロックチェーンのコンセンサスを得るという点では共通していますが、PoSは、トランザクションブロックを検証する人を決定する方法が異なります。PoSブロックチェーンには、マイナーは存在しません。PoSのバリデーターは、強力なコンピュータに頼ってブロック検証権を争うのではなく、自分の保有する仮想通貨に頼っています。
プルーフ・オブ・ワークとプルーフ・オブ・ステークの違い
どちらもブロックチェーンネットワークのセキュリティを確保するためのコンセンサスメカニズムであるにもかかわらず、両者には一定の違いがあります。もちろん、PoWとPoSの大きな違いは、どの参加者が新しいトランザクションを検証するかを決定する方法です。より分かりやすくするために、下の表を見てみましょう。
プルーフオブワーク (PoW) | プルーフオブステーク (PoS) | |
ブロックのマイニング/検証できるのは誰ですか? | 計算能力が高ければ高いほど、あるブロックをマイニングできる確率は高くなります。 | ステークされたコインが多ければ多いほど、新しいブロックを検証できる可能性が高くなります。 |
ブロックのマイニング/検証方法 | マイナーは、自分の計算機資源を使って複雑な数学的パズルを解くことを競います。 | 通常、アルゴリズムは、ステークされたコインの量を考慮して、ランダムに勝者を決定します。 |
マイニング機器 | ASIC、CPU、GPUなどのプロフェッショナルなマイニングハードウェア | インターネットに接続されたすべてのコンピュータまたはモバイルデバイス |
トークンの分配方法 | ブロックを最初にマイニングした人がブロック報酬を受け取る | バリデーターは、検証したブロックから徴収した取引手数料の一部を受け取ることができます。 |
ネットワークを保護する方法 | ハッシュが大きいほど、ネットワークの安全性が高まる | ステーキングは、ネットワークを保護するために、ブロックチェーン上に仮想通貨をロックします。 |
プルーフ・オブ・ステークはプルーフ・オブ・ワークよりも優れていますか?
プルーフ・オブ・ステークを支持する人たちは、PoSがPoWに比べて、特にスケーラビリティとトランザクションのスピードに関して、いくつかの利点があると主張しています。また、PoSコインはPoWと比較して環境への負荷が少ないと言われています。一方、PoW支持者の多くは、PoSは新しい技術であり、ネットワークセキュリティの観点からその可能性を証明するには至っていないと主張しています。PoWネットワークは大量のリソース (マイニング用ハードウェア、電力など) を必要とするため、攻撃するにはコストがかかります。これは、最大のPoWブロックチェーンであるBitcoinに特に当てはまります。
PoSはPoWよりも優れていますか?時価総額2位の仮想通貨に、新たなコンセンサスメカニズムを採用させた理由とは?
集権化リスク
プルーフ・オブ・ワークブロックチェーンでは、有効な解決策が見つかるまで、コンピューティングパワーを使ってブロックのデータをハッシュ化するマイニングが行われます。現在の主要な仮想通貨では、解決策を見つけるのが難しくなってきており、大量のハッシュを推測するプロセスは、ハードウェアや電力の面でコストがかかります。
2021年12月現在、上位4つのマイニングプールは、Bitcoinの総ハッシュパワーの約50%をコントロールしています。マイニングプールの支配により、個人の仮想通貨愛好家が自分でブロックをマイニングすることは難しくなっています。
では、マイニングはどのくらい分散化されているのでしょうか?一方では、ネットワーク上の確認作業をコントロールできる単一のエンティティはまだ存在しません。これが発生すると、51％の攻撃が可能となり、ネットワークの価値が失われてしまいます。マイニングはまだ分散化されていますが、もはや重度の分散化ではないという意見もあります。特定の地域、マイニング機器メーカー、エネルギーメーカーが依然としてマイニングを独占しており、プルーフ・オブ・ワーク型ブロックチェーンの全体的な分散性を低下させています。
プルーフ・オブ・ステークのコンセンサスメカニズムは、これまでとは異なるアプローチで、マイニングパワーをステーキングに置き換えます。この仕組みにより、個人が取引を確認する際の参入障壁が下がり、場所や機器などの要素が重視されなくなります。ステークは、単純にあなたが持っているトークンの量で決まります。
しかし、ほとんどのPoSネットワークでは、トランザクションの確認を開始するためにバリデーター・ノードを実行する必要があります。これはランニングコストがかかりますが、何台ものマイニングリグに比べればそれほどでもありません。ユーザーは、自分のトークンを特定のバリデーターに預けてステークすることで、マイニングプールに似たモデルを実現しています。そのため、プルーフ・オブ・ステークは一般ユーザーが参加しやすい反面、マイニングプールと同様に中央集権的な問題を抱えています。
セキュリティリスク
一方、PoSブロックチェーンを攻撃しようとすると、ネットワーク上のコインの50%以上を所有していなければなりません。そうなると、市場の需要とコインの価格が上昇し、数百億円のコストがかかることになります。仮に51%の攻撃を受けたとしても、ネットワークが危険にさらされることで、ステークされたコインの価値は急激に低下します。そのため、PoSコンセンサスを利用している仮想通貨に51%の攻撃が行われる可能性は、特に時価総額の大きい仮想通貨ではあまり高くありません。
プルーフ・オブ・ステークの欠点
プルーフ・オブ・ステークはプルーフ・オブ・ワークよりも優れていると多くの人が見ていますが、PoSのアルゴリズムにも欠点があることは知っておいた方がいいでしょう。報酬分配の仕組みにより、より多くの資産をステークしているバリデーターは、次のブロックを検証するチャンスを増やすことができます。検証者がコインを貯めれば貯めるほど、より多くのコインをステークして稼ぐことができるのですが、これを「金持ちを金持ちにする」と批判する人もいます。PoSブロックチェーンではバリデーターにガバナンス権を付与することが多いため、このような「リッチな」バリデーターはネットワーク上の投票にも影響を与えることができる。
また、PoSを採用する時価総額の小さい仮想通貨のセキュリティリスクも懸念されます。前述したように、ETHやBNBなどの人気の高い仮想通貨で51％の攻撃が起こる可能性はあまり高くありません。しかし、価値の低い小さなデジタル資産は、攻撃を受けやすい。攻撃者は、他のバリデーターに対して優位に立てるだけのコインを獲得できる可能性があります。彼らは、PoSシステムを利用して、頻繁にバリデーターに選ばれる可能性があります。獲得した報酬は、さらなるステーキングに使用することができ、次のラウンドで選ばれるチャンスを増やすことができます。
まとめ
プルーフ・オブ・ワークとプルーフ・オブ・ステークは、どちらも仮想通貨のエコシステムの中でその役割を担っており、どちらのコンセンサス・プロトコルが優れているかを明確に言うことはできません。PoWは、マイニング時に大量の二酸化炭素を排出すると批判されるかもしれませんが、ブロックチェーンネットワークを保護する安全なアルゴリズムであることは証明されています。とはいえ、EthereumがPoWからPoSへと移行していく中で、プルーフ・オブ・ステークシステムは今後、新しいプロジェクトでより好まれる可能性があります。