重要なポイント
プルーフ オブ ステークは、プルーフ オブ ワークに代わる人気のコンセンサス メカニズムです。トランザクションを検証するために計算能力を必要とする代わりに、バリデーターはコインをステークする必要があります。この事実により、必要なエネルギー消費が大幅に削減されます。プルーフ オブ ステークは、分散化、セキュリティ、およびスケーラビリティも向上させます。
ただし、時価総額の低いブロックチェーンでは、51% 攻撃は比較的簡単に実行できます。Proof of Stake は汎用性が非常に高いため、さまざまなブロックチェーンやユースケースに合わせて幅広いバリエーションがあります。
導入
プルーフ オブ ステークは、今日のブロックチェーン ネットワークで圧倒的に人気のある選択肢です。しかし、非常に多くのバリエーションがあるため、その中核となる概念を理解するのは難しい場合があります。今日では、元の形式で見ることはほとんどないでしょう。しかし、すべての種類のプルーフ オブ ステークは、同じ重要な中核概念を共有しています。これらの類似点を理解することで、使用するブロックチェーンとその動作について、より適切な選択を行うことができます。
Proof of Stake とは何ですか?
プルーフ オブ ステーク コンセンサス アルゴリズムは、2011 年に Bitcointalk フォーラムで導入されました。これは、プルーフ オブ ワークの問題に対する解決策として提案されました。どちらもブロックチェーンのコンセンサスに到達するという同じ目標を共有していますが、そのプロセスはまったく異なります。参加者は、計算集約的な証明を提供する必要はなく、コインをステークしたことを証明するだけで済みます。
ステーク証明はどのように機能しますか?
Proof Of Stake アルゴリズムは、疑似ランダムな選出プロセスを使用して、ノードのグループからバリデータを選択します。このシステムでは、ステーキングの年齢、ランダム化の要素、ノードの資産など、さまざまな要素を組み合わせて使用します。
プルーフ オブ ステーク システムでは、ブロックはマイニングされるのではなく「偽造」されます。ただし、「マイニング」という用語が時々使用されることがあります。ほとんどのプルーフ オブ ステーク 暗号通貨は、ノードがすぐに開始できるように「事前に偽造された」コインの供給とともに開始されます。
フォージング プロセスに参加するユーザーは、一定量のコインをステークとしてネットワークにロックする必要があります。ステークのサイズによって、ノードが次のバリデーターとして選択される可能性が決まります。ステークが大きいほど、可能性は高くなります。ネットワーク内で最も裕福なノードだけでなく、他のノードも優先されるように、選択プロセスに独自の方法が追加されています。最も一般的に使用される 2 つの方法は、ランダム ブロック選択とコイン エイジ選択です。
ランダムブロック選択
ランダムブロック選択方式では、ハッシュ値が最も低く、ステークが最も高いノードを探してバリデータが選択されます。ステークのサイズは公開されているため、通常、次のフォージャーは他のノードによって予測できます。
コインの年齢選択
コイン年齢選択方式では、トークンがステークされている期間に基づいてノードを選択します。コイン年齢は、コインがステークされている日数とステークされているコインの数を掛けて計算されます。
ノードがブロックを偽造すると、そのコインの有効期間はゼロにリセットされ、次のブロックを偽造できるようになるまで一定期間待つ必要があります。これにより、大規模なステークノードがブロックチェーンを支配することが防止されます。
トランザクションの検証
プルーフ・オブ・ステーク・アルゴリズムを使用する各暗号通貨には、ネットワークとそのユーザーにとって最善の組み合わせと考えられる独自のルールとメソッドのセットが組み合わされています。
次のブロックを作成するためにノードが選ばれると、そのノードはブロック内のトランザクションが有効かどうかを確認します。その後、ブロックに署名し、ブロックチェーンに追加します。報酬として、ノードはブロックからトランザクション手数料を受け取り、一部のブロックチェーンではコイン報酬を受け取ります。
ノードが偽造をやめたい場合、そのステークと獲得した報酬は一定期間後に解放され、ネットワークはノードによってブロックチェーンに不正なブロックが追加されていないことを確認する時間が与えられます。
どのブロックチェーンが Proof of Stake を使用していますか?
Ethereum 以降のほとんどのブロックチェーンは、Proof of Stake コンセンサス メカニズムを使用しています。通常、各メカニズムはネットワークのニーズに合わせて変更されます。これらのバリエーションについては、この記事の後半で説明します。Ethereum 自体は現在、Ethereum 2.0 で Proof of Stake への移行を進めています。
Proof of Stake またはその形式を使用するブロックチェーン ネットワークには、次のものがあります。
1. BNBチェーン
2. BNBスマートチェーン
3. ソラナ
4. 雪崩
5.水玉模様
プルーフ・オブ・ステークの利点
プルーフ オブ ステークはプルーフ オブ ワークに比べて多くの明らかな利点があります。このため、新しいブロックチェーンではほぼ常にプルーフ オブ ステークが使用されています。その利点は次のとおりです。
適応性
ユーザーのニーズやブロックチェーンが変化すると、Proof of Stake も変化します。利用可能な適応例が膨大にあることから、これは明らかです。このメカニズムは汎用性が高く、ほとんどのブロックチェーンの使用例に簡単に適合します。
分散化
より手頃な価格であるため、より多くのユーザーがノードを実行するよう奨励されています。このインセンティブとランダム化プロセスにより、ネットワークはさらに分散化されます。ステーキングプールは存在しますが、プルーフオブステークの下では個人がブロックを正常に偽造する可能性がはるかに高くなります。全体として、これによりステーキングプールの必要性が減少します。
エネルギー効率
プルーフ オブ ステークは、プルーフ オブ ワークに比べてエネルギー効率が非常に優れています。参加コストは、パズルを解く計算コストではなく、コインをステーキングする経済的コストに依存します。このメカニズムにより、コンセンサス メカニズムの実行に必要なエネルギーが大幅に削減されます。
スケーラビリティ
Proof of Stake はコンセンサスを生成するために物理的なマシンに依存しないため、よりスケーラブルです。巨大なマイニングファームや大規模なエネルギー供給源の調達は必要ありません。ネットワークにバリデーターを追加する方が安価で、シンプルで、アクセスしやすくなります。
安全
ステーキングは、バリデーターが不正なトランザクションを処理しないようにするための金銭的な動機として機能します。ネットワークが不正なトランザクションを検出すると、バリデーターはステークの一部と将来の参加権を失います。したがって、ステークが報酬よりも高い限り、バリデーターは不正行為で得るコインよりも多くのコインを失うことになります。
ネットワークを効果的に制御し、不正な取引を承認するには、ノードがネットワークの過半数の株式を所有する必要があります。これは 51% 攻撃とも呼ばれます。暗号通貨の価値によっては、流通供給量の 51% を獲得する必要があるため、ネットワークの制御を獲得することはほぼ不可能です。
プルーフ・オブ・ステークのデメリット
Proof of Stake は Proof of Work に比べて多くの利点がありますが、まだいくつかの弱点があります。
フォーク
標準的な Proof of Stake メカニズムでは、フォークの両側をマイニングする意欲をそぐものはありません。Proof of Work では、両側をマイニングするとエネルギーの無駄になります。Proof of Stake ではコストがはるかに少なくなるため、フォークの両側に「賭ける」ことができます。
アクセシビリティ
ステーキングを開始するには、ブロックチェーンのネイティブ トークン供給が必要です。そのためには、取引所またはその他の方法でトークンを購入する必要があります。必要な量によっては、ステーキングを効果的に開始するために多額の投資が必要になる場合があります。
Proof of Work を使用すると、安価なマイニング機器を購入したり、レンタルしたりすることができます。これにより、プールに参加して、すぐに検証と収益化を開始できます。
51%攻撃
プルーフ・オブ・ワークも 51% 攻撃を受けやすいですが、プルーフ・オブ・ステークでは攻撃がはるかに容易になります。トークンの価格が暴落したり、ブロックチェーンの時価総額が低い場合、理論的にはトークンの 50% 以上を購入してネットワークを制御する方が安価になる可能性があります。
プルーフ・オブ・ワークとプルーフ・オブ・ステーク
2 つのコンセンサス メカニズムを比較すると、いくつかの重要な違いがあります。
ただし、ブロックチェーンにはさまざまな Proof of Stake メカニズムがあります。使用されるメカニズムによって、多くの違いが生じます。
プルーフ・オブ・ステークに基づくその他のコンセンサスメカニズム
プルーフ・オブ・ステークは適応性が非常に高いです。開発者はブロックチェーンの特定のユースケースに合わせて正確なメカニズムを変更できます。以下は最もよく見られるものの一部です。
委任型プルーフオブステーク（DPoS）
委任型プルーフ オブ ステークにより、ユーザーはバリデーターにならずにコインをステークできます。この場合、ユーザーはバリデーターの後ろにコインをステークしてブロック報酬を共有します。可能性のあるバリデーターの後ろにステークする委任者が多いほど、そのバリデーターが選ばれる可能性が高くなります。バリデーターは通常、インセンティブとして委任者と共有する金額を変更できます。バリデータの評判も委任者にとって重要な要素です。
指名プルーフオブステーク（NPoS）
ノミネート プルーフ オブ ステークは、Polkadot によって開発されたコンセンサス モデルです。これは委任プルーフ オブ ステークと多くの類似点がありますが、重要な違いが 1 つあります。ノミネーター (委任者) が悪意のあるバリデーターの背後でステークすると、その委任者もステークを失う可能性があります。
ノミネーターは最大 16 のバリデーターを選択してステークすることができます。その後、ネットワークは選択されたバリデーターにステークを均等に分配します。Polkadot は、ゲーム理論と選挙理論のいくつかのアプローチを使用して、誰が新しいブロックを作成するかを決定します。
ステーク権限証明 (PoSA)
BNB スマート チェーンは、Proof of Staked Authority を使用してネットワークのコンセンサスを生成します。このコンセンサス メカニズムは Proof of Authority と Proof of Stake を組み合わせたもので、バリデーターが交代でブロックをフォージできるようにします。21 人のアクティブなバリデーターのグループが参加資格を持ち、ステークした BNB の量または委任した BNB の量によって選択されます。このセットは毎日決定され、BNB チェーンは選択を保存します。
結論
取引ブロックをネットワークに追加する方法も、ビットコイン以降大きく変わりました。今では、暗号の合意を生成するためにコンピューティング能力に頼る必要はなくなりました。Proof of Stake システムには多くの利点があり、Proof of Stake が機能することは歴史が証明しています。時間が経つにつれ、ビットコインは、残された数少ない Proof of Work ネットワークの 1 つに過ぎなくなると思われます。今のところ、Proof of Stake は定着しそうです。
