ブロックチェーンと仮想通貨におけるコンセンサスメカニズムとは？基本から理解する

コンセンサスメカニズムってどういう意味？

初心者にもわかるように教えて！

こんな疑問にお答えします。

本記事の内容

• コンセンサスメカニズムとは？
  • コンセンサスメカニズムは、分散したコンピューターネットワーク上で合意、信頼、安全を達成するための方法
  • 例えば、たくさんのコンピューターが一緒に「この情報が正しい」と決める仕組み
• ブロックチェーンと暗号通貨での使われ方
  • ブロックチェーンや暗号通貨では、「プルーフ・オブ・ワーク（PoW）」と「プルーフ・オブ・ステーク（PoS）」がよく使われる
• 情報の安全性を確保する役割
  • 情報を暗号化し、自動的にグループで確認することで、情報を安全に保つ

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コンセンサスメカニズムとは？

ビットコインのような暗号通貨には、どのようにして取引が正しいかを確認する方法があります。

これを『コンセンサスメカニズム（合意形成メカニズム）』と呼びます。

この仕組みは、ブロックチェーンという技術で使われていて、多くのコンピューターやユーザーが一緒に、取引の記録が正しいかどうかを確認します。

この方法は、人間が一つ一つ確認するよりもずっと早いのが特徴です。

たとえば、ビットコインでは「プルーフ・オブ・ワーク」という方法を使っています。

この方法では、難しいパズルを解くためにたくさんの計算力が必要です。

このパズルを解くことを「マイニング」と言います。

パズルが解けると、ビットコインのネットワーク上のすべてのコンピューターが、次のようなチェックリストを使って、取引が正しいかを確認します。

1. データの構造
2. ブロックヘッダーのハッシュ（これはパズルの答えみたいなものです）
3. ブロックのタイムスタンプ（取引の日時です）
4. ブロックのサイズ
5. 最初の取引

この確認は、パズルを解くより早く行われます。

コンセンサスメカニズムの歴史

コンピューターやネットワークが1980年代と90年代に普及し始めた時、多くの人が同じ情報にアクセスできるように、共有データベースが作られました。

最初は、中央にあるデータベースがあり、そこに色々な場所からアクセスできるようになっていました。

これは、データを管理する人がユーザーの権限を決め、データの正確さを守る中央集権的なネットワークへと進化しました。

この共有データベースは、「分散型元帳」とも呼ばれるようになり、たくさんの場所にいるユーザーが、情報にアクセスできるようになりました。

しかし、大きな問題もありました。

それは、データの改ざんや、悪意があるかどうかにかかわらず、不正なアクセスを許してしまうことがあるのです。

この問題を解決するために、データが変更されないように、分散型データベースを自動で管理する方法が必要でした。

この必要性から、「分散型自律合意形成」というものが生まれました。

これは、ネットワーク上のプログラムが、暗号技術を使ってデータベースの状態について合意するというものです。

合意は、暗号アルゴリズムを使って、長い英数字の文字列（これを「ハッシュ」と呼びます）を作り、その後、ネットワーク上で動くプログラムがこれを検証することで達成されます。

ハッシュは、入力された情報が変わらない限り変わりません。

そのため、プログラムはハッシュを比較して、一致しているかを確認するように設計されました。

ネットワーク上で動く各プログラムが同じ英数字の文字列を作り出したとき、そのデータはネットワークの合意によって承認されたと言われます。

このようにして、「コンセンサスメカニズム（合意形成メカニズム）」が作られました。

この考え方といえばビットコインの匿名の創造者であるサトシ・ナカモトが有名です。

実際は彼がビットコインを発表する何年も前から、多くの人々が合意形成メカニズムに取り組んでいました。

コンセンサスメカニズムの種類

合意形成メカニズムには、いくつかの種類があり、それぞれ異なる原則に基づいて動作します。

プルーフ・オブ・ワーク（PoW）

まず、「プルーフ・オブ・ワーク」（PoW）は、ビットコインやライトコインなどの人気のある暗号通貨ネットワークで使われる一般的な合意アルゴリズムです。

この方法では、参加するノードが行った作業が、ブロックチェーンに新しい取引を追加する権利を得るのに十分であることを証明する必要があります。

しかし、ビットコインのマイニングメカニズムは、高いエネルギー消費と長い処理時間を必要とします。

プルーフ・オブ・ステーク（PoS）

次に、「プルーフ・オブ・ステーク」（PoS）は、PoWアルゴリズムに代わる低コストで低エネルギー消費の方法として進化しました。

これには、仮想通貨トークンの数に比例して、公共の元帳を維持する責任を参加ノードに割り当てるということが含まれます。

ただし、これには、使うよりも貯めることを奨励するという欠点があります。

プルーフ・オブ・キャパシティ（PoC）

PoWとPoSは、ブロックチェーン領域で最も普及していますが、他にも「プルーフ・オブ・キャパシティ」（PoC）のような合意アルゴリズムがあります。

これは、ブロックチェーンネットワークに参加するノードのメモリスペースを共有することを可能にします。

ノードが持つメモリやハードディスクスペースが多いほど、公共の元帳を維持するための権利が多く与えられます。

プルーフ・オブ・アクティビティ（PoA）

デクレッドブロックチェーンで使用されているこの方式は、PoWとPoSの両方の側面を利用するハイブリッド方式です。

プルーフ・オブ・バーン（PoB）

「プルーフ・オブ・バーン」（PoB）では、トランザクターが少量の暗号通貨をアクセスできないウォレットアドレスに送り、事実上「消滅」させることが求められます。

コンセンサスメカニズム（合意形成メカニズム）の未来

コンセンサスメカニズム（合意形成メカニズム）は、すべての暗号通貨に使われていますが、企業が使用する分散型元帳ネットワークでも同じくらい重要です。

ビジネスや政府の使用のためにプラットフォームが作られており、それぞれの団体が自分たちのニーズに合わせて作られたモジュールを選べるようになっています。

これらはコンセンサスメカニズムに支えられています。

よく知られている分散型元帳プラットフォームの一つであるHyperledger Fabricは、異なる合意形成メカニズムを提供しています。

暗号通貨の未来は未知で不安定かもしれませんが、コンセンサスメカニズム（合意形成メカニズム）は新しい技術の重要な部分として残ります。

これらはデータの安全性と完全性を保証し、悪意のある人々が分散型元帳から締め出されるようにします。

よくある質問

まとめ

今回はコンセンサスメカニズムについて解説してきました。

コンセンサスメカニズム（合意形成メカニズム）は、分散型台帳、データベース、ブロックチェーンにとって不可欠な要素となっています。

物理的資産の所有権は台帳やブロックチェーン上でトークン化され、金融サービスにアクセスできない人々はブロックチェーンを通じてアクセスできるようになり、企業はこれまで以上にデータセキュリティを必要としているんです。

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