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「Proof-of-Work」と「Proof-of-Stake」なにが違う？
SBINFT Official
2 years ago
「Proof-of-Work」と
「Proof-of-Stake」なにが違う？
ブロックチェーンという革命。
民主的かつ安全なインターネットとは
ブロックチェーンなどの科学技術を活用して情報や資産を分散管理し、インターネットを民主的にする「WEB3.0」の時代。
ブロックチェーンに担保される分散型ネットワークは、VisaやPayPalのような中央機関を介さずに、誰かと同じ暗号資産を重複して使っていないかどうかなどの、ネットワークの安全性を検証する必要があります。
暗号通貨の取引情報は、ブロックに記録されブロックチェーンに組み込まれることで、データとして保存されます。バリデータがブロックチェーンに参加するノード（＝コンピュータ）の間で承認されてブロックデータとなり、その後ブロックを代表するハッシュ関数で連結されます。
そのために、暗号資産のネットワーク内のすべてのコンピューターには、合法で善良なトランザクション（取引）を保証あるいは同意できるコンセンサスメカニズムが使われています。
合法で善良か？ 暗号通貨取引を
保証する2大コンセンサスメカニズム
Wikipedia Commonsより
主要なコンセンサスメカニズムは、「Proof-of-Stake（プルーフ・オブ・ステーク、以下PoS）」と「Proof-of-Work（プルーフ・オブ・ワーク、以下PoW）」のふたつ。
暗号通貨の世界に足を踏み入れたばかりの方でも、一度は両方耳にしたことがあるのではないでしょうか。
2022年は意向や統合を意味する「The Merge（マージ）」あるいは「ETH2.0」と言われ、まもなく現在のイーサリアムが使用している環境負荷の大きいPoWから、より経済的で環境にも配慮されたPoSに置き換えられる予定です。
BREAKING: Bitcoin uses more energy than some countries, it's resurrecting closed fossil fuel plants and driving climate devastation.
— Greenpeace USA (@greenpeaceusa) March 29, 2022
Now, we're joining with @ewg to reduce Bitcoin’s energy use by 99.9%.#ChangeTheCode: https://t.co/zLUDzvKzsMhttps://t.co/aUdDduI1CA
国際的な自然保護・環境保護団体「GreenPeace」によると、PoSへの移行により、ネットワークのエネルギー使用量は約99%削減できると言われ、イーサリアム史上最大のプロトコル変更を完了させる年になるとして、昨今クリプトシーンの期待を集めてきました。
GreenPeaceは、PoS移行推奨キャンペーンを精力的に行っており、リップル社の共同設立者であるクリス・ラーセン氏もキャンペーンに6億円（500万ドル）の資金を提供するなど、支持の姿勢を示しています。
この記事では、来たる「The Merge」に向けてPoWとPoSの違いを改めて理解すべく、具体的に説明していきます。
Proof-of-Work
長さは、多大な労力の証明。
善良な計算者に守られ続けるブロックチェーン
Wikipedia Commonsより
PoWは、取引の検証とネットワークの安全性確保、二重支出を防ぐために使用されています。
大きな特徴は、ネットワークにブロードキャストされる次のブロックを生成する、特定の閾値以下の値を解くための数学的パズルを使用している点。
PoWは多大な労力をかけてようやく新しいブロックが生成できるため、文字通り「労力をかけたということの証明」であり、最も長いチェーンは、最も多くの計算と電力が寄与しているため識別が容易です。
2008年に発表されたビットコインホワイトペーパーでは、サトシ・ナカモトによって次のように紹介されました。
「プルーフ・オブ・ワークは、多数決における代表性の判断という問題も解決しています。1つのIPアドレスに1票を与えれば、多くのIPを持つ人の意見が最も強くなります。プルーフ・オブ・ワークは、基本的に1つのCPUに対し1票です。多数決は最も長いチェーンで表され、そのチェーンには最大のプルーフ・オブ・ワークが活用されています。CPUパワーの過半数が誠実なノードによって制御されていれば、チェーンは最も速く成長し、競合するチェーンを凌駕することができます」
ブロックチェーンの特性は、イメージとしては過去から現在までひとつながりの取引台帳にできること。
ひとつながりであるために、一部のブロックを改竄する場合は、その部分だけではなく、前後すべての取引が含まれるブロックも計算しつづけなくてはいけません。他のブロックチェーンの参加者たちを上回る速度で再計算し上書きする必要があるのです。
しかしブロックチェーンには多数の優れた計算者がいるため、悪意のある攻撃者や偽造者が参加者全体の計算能力のおよそ過半数の計算能力を持つことは非常に難しいと言われています。
Wikipedia Commonsより
PoW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、ネットワークから暗号通貨の報酬を得ることができます。
このように計算能力に応じてブロックを生成できるインセンティブのような仕組みを採用しているために、PoWブロックチェーンは善良な計算者に守られ、高い安全性を保ってきました。
ブロックチェーンの重さ（電気エネルギー）によって、ビットコインやイーサリアムのようなブロックチェーンに偽造・改竄できないほどのコストを与えるのがPoWです。
Proof-of-Stake
PoWの課題を改善し、
より平等でエコなネットワークに
Wikipedia Commonsより
PoWを用いてきたビットコインやイーサリアムは今後も増え続ける見込みですが、PoWをマイニングするコンピューターの電力は環境にダメージを与えるとして、これまで何度も学術的に争点に上がってきました。
そこでPoWほどの計算と電力を消費しない新たな承認プロセスとして登場したのが、PoSです。
仮想通貨の保有量と保有期間で判断。
省エネで効率的なマイニングを可能に
image credit: Asian Development Bank, CC BY-NC-ND 2.0 license
PoWはコンピューターと電気代を大量に使って毎回計算を行うものでした。マイニングを成功する確率を上げるには、より多くのコンピューターや電気代を投入しなくてはなりません。
多くのパワーを持っている人は、そもそもより多くのお金も持っているはずです。
PoSは、それを前提に、仮想通貨の保有量と保有期間をかけ合わせて計算されるコインエイジが大きくなるほどマイニングの難易度が低くなっていく設計を採用。短時間でマイニングが終わるため、電力消費量は少なく、非常にエコなコンセンサスメカニズムとされています。
PoSでは、お金をより多く持っている人が確率的に報酬を得やすくすることで、高性能なコンピューターや膨大な電気代を費やさなくても良い形でPoWのプロセスを置き換えているのです。
Wikipedia Commonsより
また一部では、PoWは計算能力をマイニングの軸とするために、結果的に優れた採掘者（計算者、トップマイナー）が常に報酬を競い合うため、中央集権化の問題も懸念されています。
一方でPoSは、環境負荷以外に拡張性の問題も改善することを目的として、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機会を競うことができます。
大規模もしくは優れた採掘者だけでなく、より多くのユーザーにとって平等なネットワークへの参加をより現実的なものにするPoS。仮にETHの発行率が低下し、ブロック報酬が小さくなった場合でも、ネットワーク報酬を平等に分配することで、より多くのユーザーに利回りを開放できるように設計されています。
「The Merge」完了となるか？
PoWがクリプトの歴史を切り拓いた偉大な発明であることは確かですが、PoSでガス代の変動が激しいというイーサリアムの課題が改善され、ファイナリティが今より上がってくれたらとても嬉しいですよね。
PoSへの移行は、既存のPoWチェーンを稼働させたまま実行されます。6月8日には、イーサリアム・ブロックチェーンが、「The Merge」に向けた初の本格的な予行練習を成功させたと報じられました。
The Ropsten network just merged!
— Bitfly (@etherchain_org) June 8, 2022
One of the last testnets until we merge on the #Ethereum mainnet🐼https://t.co/3lvlUfcAT4 pic.twitter.com/knd1IBlD8A
イーサリアムのコア開発者の一人であるPreston Van Loon氏は、メインネットでのThe Mergeは暫定的に8月に予定されていると述べましたが、一方でイーサリアムの共同創設者であるVitalik Buterin氏は、5月20日のETH上海サミットで「9月か10月になる可能性がある」との保守的な見解を示しています。
このままうまくいけば、数ヶ月後にはイーサリアムのメインネットワークで実行される「The Merge」。
1ETHの価格は、2022年5月・6月には2021年ぶりの低水準である11万前後まで価格を落としましたが、そんな苦しい状況が続くなかで「The Merge」は一筋の光となってクリプト民の注目を集め、1ETHの価格は7月19日時点で21万円まで回復してきました。
さらに持続可能で平等な分散型ネットワークが始まることを期待して、「The Merge」についてはまた次の記事で詳しくご紹介します！
出典：https://blog.ethereum.org/2022/06/03/ropsten-merge-ttd/
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