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暗号通貨におけるProof-of-Stake(プルーフ・オブ・ステーク)とは何か?:初心者向けに解説

プルーフオブステークのアイキャッチ画像

Proof-of-Stakeって何なの?

Proof-of-Workと何が違うの?分かりやすく教えて!

この記事ではこのような疑問にお答えます。

本記事の内容

  • プルーフ・オブ・ステーク(POS)とは
  • Proof-of-Stake(PoS)の仕組み
  • POSの特徴
  • POSの安全性
  • 次のブロックの書き手の選び方

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Proof-of-Stake(PoS)とは?

Proof-of-Stake(PoS)とは、暗号通貨の取引を処理し、ブロックチェーンに新しいブロックを作るための合意形成メカニズムです。

合意形成メカニズムとは、分散型データベースにエントリーを検証し、そのデータベースを安全に保つ方法です。

暗号通貨の場合、このデータベースはブロックチェーンと呼ばれています。

つまり、合意形成メカニズムはブロックチェーンを安全に保つためにあります。

Proof-of-Stake(PoS)の仕組み

Proof-of-Stake(PoS)は、ブロックや取引を確認するために必要な計算作業を減らします。以前のProof-of-Workでは、多くの計算能力を使ってブロックチェーンを安全に保っていました。しかし、Proof-of-Stakeでは、コインの所有者のコンピューターを使ってブロックの確認方法を変えるので、それほど多くの計算作業は必要ありません。コインの所有者は、ブロックを確認する機会を得るために、自分のコインを担保(ステーキング)として提供します。

トランザクションを確認し、ブロック情報を検証する検証者はランダムに選ばれます。このシステムは、誰が手数料を受け取るかをランダムに決めるので、Proof-of-Workのような競争的な報酬ベースのメカニズムとは異なります。 検証者になるためには、コイン所有者は特定量のコインを「ステーク」する必要があります。例えば、Ethereumでは、ユーザーがノードを操作する前に32 ETHをステークする必要があります。

複数の検証者によってブロックが検証され、特定数の検証者がブロックが正確であることを確認すると、ブロックは最終確定されて閉じられます。 異なるProof-of-Stakeメカニズムは、合意に達するために様々な方法を使用することがあります。たとえば、Ethereumがシャーディングを導入する場合、検証者はトランザクションを確認し、それをシャードブロックに追加します。これには、投票する「委員会」を形成するために128人以上の検証者が必要ではありません。

シャードが検証され、ブロックが作成されると、検証者の三分の二がそのトランザクションが有効であると同意する必要があります。そして、ブロックが閉じられます。

Proof-of-StakeとProof-of-Workの違い

Proof-of-Stake(PoS)とProof-of-Work(PoW)はどちらも、ブロックチェーンのデータを同期させ、情報を検証し、取引を処理するための合意形成メカニズムです。それぞれの方法はブロックチェーンを維持するために成功していますが、利点と欠点があります。しかし、これら二つのアルゴリズムは非常に異なるアプローチを取っています。

PoSでは、ブロックを作る人を「検証者」と呼びます。検証者は取引をチェックし、活動を確認し、結果に投票し、記録を維持します。一方、PoWではブロックを作る人を「マイナー」と呼びます。マイナーは、取引を検証するために、暗号学的な数値であるハッシュを解く作業を行います。ハッシュを解くことに成功すると、コインで報酬を得ます。

PoSブロックチェーンの検証者になるためには、十分な量のコインやトークンを所有している必要があります。一方、PoWでは、マイナーは処理装置に投資し、計算を解こうとする機械を動かすために大量のエネルギー費用を負担する必要があります。

PoWメカニズムの下では、装置とエネルギーのコストが高く、マイニングへのアクセスを制限し、ブロックチェーンのセキュリティを強化しています。PoSブロックチェーンは、ブロック情報と取引を検証するために必要な処理能力を減らします。このメカニズムはまた、ネットワークの混雑を減らし、PoWブロックチェーンが持つ報酬ベースのインセンティブを取り除きます。

Proof-of-Stakeの目標

Proof-of-Stake(PoS)は、ネットワークの混雑を減らし、Proof-of-Work(PoW)プロトコルに関連する環境持続可能性の懸念に対処するように設計されています。Proof-of-Workは取引を検証するための競争的なアプローチであり、特にお金が絡むので、人々は利点を得る方法を探しやすくなります。

ビットコインのマイナーは、取引やブロックを検証することでビットコインを稼ぎます。しかし、彼らは電気代や家賃などの運営費を通貨で支払います。つまり、実際にはマイナーがエネルギーを暗号通貨と交換していることになり、そのためPoWのマイニングは小国並みのエネルギーを使用することになります。

PoSメカニズムは、これらの問題を解決するために、計算能力の代わりにステーキングを効果的に使用し、ネットワークが個人のマイニング能力をランダムに決定することを目指しています。これは、マイナーがもはや単一用途の大規模なハードウェア農場に依存して利点を得ることができなくなるため、エネルギー消費の大幅な削減が期待されます。たとえば、EthereumのPoWからPoSへの移行は、ブロックチェーンのエネルギー消費を99.84%削減しました。

Proof-of-Stakeのセキュリティ

Proof-of-Stake(PoS)は、暗号通貨ファンにとって長い間脅威とされてきた51%攻撃に関する懸念がありますが、それが起こる可能性は低いとされています。Proof-of-Work(PoW)の下では、51%攻撃とは、ネットワーク内のマイナーの50%以上をコントロールし、その多数派を利用してブロックチェーンを変更することです。PoSでは、グループまたは個人がステークされた暗号通貨の51%を所有する必要があります。

ステークされた暗号通貨の51%をコントロールするのは非常に高価です。EthereumのPoSの下で51%攻撃が発生した場合、ネットワーク内の正直な検証者は、変更されたブロックチェーンを無視し、違反者がステークしたETHを焼却することに投票することができます。これは、検証者に暗号通貨とネットワークの利益のために善良に行動するよう動機づけます。

PoSのほとんどの他のセキュリティ機能は広告されていません。なぜなら、これはセキュリティ対策を迂回する機会を作るかもしれないからです。しかし、ほとんどのPoSシステムには、ブロックチェーンとPoSメカニズムの背後にあるセキュリティを強化するための追加のセキュリティ機能が備わっています。

Proof-of-Stakeのよくある質問

Q
Proof-of-StakeとProof-of-Workの違いは何ですか?
A

Proof-of-Stake(PoS)は、ランダムに選ばれた検証者が取引を確認し、新しいブロックを作る方法です。Proof-of-Work(PoW)は、競争的な検証方法を使って取引を確認し、ブロックチェーンに新しいブロックを追加します。

Q
Proof-of-Stakeは証明書ですか?
A

Proof-of-Stakeは、暗号通貨の検証者が取引の検証作業を共有する合意形成メカニズムです。現在、証明書は発行されていません。

Q
Proof-of-Stakeをどうやって得るのですか?
A

Proof-of-Stake(PoS)は、ブロックチェーンネットワークに組み込まれた合意形成メカニズムです。直接「得る」ことはできませんが、PoS検証に参加する暗号通貨クライアントを使用することで、ネットワークのセキュリティに貢献し、報酬を得ることができます。

Q
ビットコインをProof-of-Stakeに変換することは可能ですか?
A

ビットコインをProof-of-Stakeに変更することは理論上可能です。しかし、成功するためには数年を要し、コミュニティがその変更に同意する必要があります。

まとめ

この記事のまとめ

  • プルーフ・オブ・ステーク(POS)とは:POSでは、ブロックチェーン上での取引を確認したり、新しいブロックを開くために使われる方法です。この方法で、どの人が次のブロックの内容を決めるかが選ばれます。
  • 選ばれる基準:選ばれる人は、ブロックチェーン上で保持し、賭けたコインの数に基づいて選ばれます。
  • POSの特徴:POSは、最初の確認方法であるプルーフ・オブ・ワーク(POW)の代わりとして作られました。POWでは、複雑なパズルを解く必要がありますが、POSでは、トークンを持って賭けることで、取引手数料を稼ぐことができます。
  • POSの安全性:POSは、ネットワークへの攻撃のリスクが少ないとされています。これは、攻撃するメリットが少ないように報酬が設定されているからです。
  • 次のブロックの書き手の選び方:ブロックチェーン上で次にブロックを書く人はランダムに選ばれますが、より多くのコインを賭けている人に高い確率が与えられます。

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ponoblog

ともさか

web3関連ライター兼ブロガー。「web3でFIRE」を目指し中。仮想通貨・NFT・メタバース・AIで稼ぐを実験。海外の最新情報を常に追いかけ、初心者にも分かる解説してます。仮想通貨を7桁運用。NFTコレクター。ブログ開始3か月で0→1達成。 ※当ブログで使用している「仮想通貨」は「暗号資産」の事を指します。

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