プルーフ・オブ・ステーク(Proof of Stake)とは何ですか?プルーフ・オブ・ワーク(Proof of Work)とどのように異なりますか?

Marcus Chapman
Marcus Chapman
Decentralized finance researcher.

はい、もちろんです!難しい専門用語は抜きにして、ざっくばらんにこの話題について話しましょう。


ねえ、みんな!PoSとPoWについて話そう、全然難しくないからね

おそらく、ビットコインやイーサリアム、そして「マイニング」といった言葉をよく耳にするでしょう。これらはすべて、ある一つの核心的な問題と関連しています。それは、銀行のような中央機関が帳簿を記録しない状況で、多くの人々がその帳簿が本物であり、改ざんされていないとどうすれば信じられるのか、という問題です。プルーフ・オブ・ワーク(PoW)プルーフ・オブ・ステーク(PoS) は、この問題を解決するための二つの「ゲームのルール」、つまり私たちがよく言う「コンセンサスアルゴリズム」なのです。

プルーフ・オブ・ワーク (Proof of Work, PoW) - 「たくさん働いた者勝ちのマイナー」

このルールは最も古く、最も有名で、ビットコインが採用しているものです。

これは巨大で、公開された数学コンテストだと想像してください。

  • 目標: ネットワーク内で一定時間ごと(例えば10分ごと)に、非常に難しい数学の問題が出題されます。
  • 参加者: 世界中の何千何万もの「マイナー」(実際には専門のコンピューター)が狂ったように計算し、最初に答えを見つけ出した者が勝ちとなります。
  • 報酬: 勝者は、その10分間に発生したすべての取引を「ブロック」(帳簿の一ページのようなもの)としてまとめ、それを全体のブロックチェーン(大きな帳簿)に連結する権利を得ます。報酬として、彼は新規発行されたコイン(例えばビットコイン)と取引手数料を受け取ります。

このプロセスが「プルーフ・オブ・ワーク(仕事の証明)」と呼ばれるのは、あなたが本当に努力したことを証明するために、莫大な「作業量」(大量の電力と計算能力)を投入しなければならないから、帳簿を記録する資格を得られるのです。これは、金鉱を掘りたいなら、最高の掘削機を買い、最も多くの人を雇い、最も多くの燃料費をかけ、努力すればするほど金を見つける可能性が高くなる、というようなものです。

  • 長所: 非常に安全です。人を騙して帳簿を改ざんしたいなら、世界中の他のすべてのマイナーを合わせたよりも強力な計算能力を所有する必要があります(これは51%攻撃と呼ばれますが)、そのコストはほぼ天文学的な数字です。
  • 短所:
    1. 電力消費が激しい! 何千何万台もの高性能コンピューターが24時間体制で「無駄な」数学の問題を解き続けていると想像してください。その電力消費は中規模国家に匹敵し、非常に環境に優しくありません。
    2. 効率が悪い。 みんなが問題を解くのを待つため、取引の承認速度が非常に遅いです。
    3. 参入障壁が高い。 今では一般の人のコンピューターでは全く太刀打ちできず、プロの「マイニングファーム」に独占されています。

プルーフ・オブ・ステーク (Proof of Stake, PoS) - 「お金持ちは株主になって、配当と投票権を得る」

後に、PoWがあまりにも無駄だと感じた人々は、より賢く、より環境に優しい方法を考案しました。イーサリアムが現在採用しているのがこのルールです。

これは会社の株主総会だと想像してください。

  • 参加方法: もうマイニングマシンを買って問題を解く必要はありません。代わりに、このブロックチェーンのコイン(例えばETH)を保有する必要があります。そして、あなたのコインを「ステーク」(Staking)します。これは銀行に定期預金をするか、会社の株を買うようなもので、ネットワークの安全維持に貢献する意思があることを示します。
  • 選出方法: システムは、あなたがステークしたコインの量や期間などの要素に基づいて、「バリデーター」(Validator)をランダムに選び、次のブロックを作成する(帳簿を記録する)責任を負わせます。ステークするコインが多ければ多いほど、大株主のようなもので、選ばれる確率が高くなります。
  • 報酬とペナルティ: あなたが選ばれて正直に帳簿を記録した場合、ネットワークから報酬(取引手数料の配当)を受け取ります。しかし、もし不正をしようとした場合、例えば偽の取引を作成しようとすると、ステークしたコインはシステムによって没収されます(これは「スラッシング」と呼ばれます)。

このプロセスが「プルーフ・オブ・ステーク(権益の証明)」と呼ばれるのは、あなたが自分の「権益」(保有資産)を使って、自身の行動を保証するからです。あなたの大金がそこに賭けられているため、あなたは自然とこのシステムを破壊しようとはしません。そうでなければ、あなた自身のお金が水の泡となってしまいます。

  • 長所:
    1. 超省エネ! 狂ったような数学コンテストがなくなるため、エネルギー消費が99%以上削減されます。
    2. 効率がさらに高い。 取引速度が速くなり、ネットワークのパフォーマンスが向上します。
    3. 参加の敷居が比較的低い。 データセンターを建設する必要はなく、トークンを保有するだけで参加できます。
  • 短所:
    1. 「富める者がさらに富む」という結果を招く可能性。 多くのコインを保有する人が選ばれやすく、より多くの報酬を得ることで、コインがさらに増える可能性があります。
    2. 安全性は比較的新しい。 PoWが10年以上の試練を経てきたのに比べ、PoSの安全性はさらに長い時間をかけて証明される必要があります。

核心的な違い:一枚の図で理解

特性プルーフ・オブ・ワーク (PoW)プルーフ・オブ・ステーク (PoS)
誰が帳簿を記録するか計算能力競争、速く計算できた者が記録するランダムに選出、多くのコインをステークした者が有利
エネルギー消費非常に高い、重工業のよう非常に低い、軽資産のインターネット企業のようなもの
ネットワーク攻撃コストネットワーク全体の51%以上の計算能力を掌握する必要がある大量のトークンを購入し、ステークする必要がある
参加者への要件プロのマイニングマシン、場所、電力トークンを保有し、ロックすることに同意する
イメージの例えマイナーによるマイニング競争株主総会での投票

簡単にまとめると

  • PoWはタフな道筋で、腕力(計算能力)に頼り、力のある者が発言権を持つが、非常に多くのリソースを消費します。
  • PoSは賢い道筋で、資本(権益)に頼り、このシステムと最も深く利益が結びついている者が最も信頼され、より効率的で環境に優しいです。

イーサリアムがPoWからPoSへ移行した「The Merge(マージ)」は、ブロックチェーン史上画期的な出来事であり、主にPoWのエネルギー消費と効率の問題を解決するために行われました。

この説明がお役に立てれば幸いです!