プルーフオブワークとプルーフオブステーク:暗号通貨アルゴリズムの説明

今日の現代経済では、銀行と政府は、米ドルなどの法定通貨を含む取引を承認または拒否する絶対的な権限と権限を持っています。

ビットコインのような暗号通貨は異なるアプローチを取り、そのような当局の必要性を排除します。そのような規制機関がない場合、デジタル通貨は、民主的なシステムと同様に、公正なガバナンスを確保するためにコンセンサスメカニズムを使用します。

プルーフオブワーク(PoW)とプルーフオブステーク(PoS)は、今日使用されている最もよく知られているコンセンサスメカニズムの2つです。これらのコンセンサスメカニズムが現代の暗号通貨でどのように機能するかを探る前に、そもそもなぜそれらが必要なのかを理解する必要があります。

ブロックチェーンとコンセンサスメカニズム:それらは何ですか?

簡単に言えば、ブロックチェーンはトランザクションのデジタル元帳です。世界初のブロックチェーンベースの暗号通貨であるビットコインは、2009年にこの概念を開拓しました。リリース以来、すべてのビットコイン関連のトランザクションはブロックチェーン記録されており、いつでも公開され、検証されています。

元帳に新しいトランザクションを追加することは、表面上は単純な作業のように聞こえますが、実際のプロセスでは、いくつかの保護手段を含める必要があります。これは、不正なトランザクションをブロックチェーンに送信したり、過去のトランザクションを変更したりすることはできないためです。

代わりに、新しいトランザクションを提案し、正確性を検証する必要があります。

暗号通貨のネットワークの他の参加者は、報酬と引き換えに新しいトランザクションの信憑性を検証することを志願します。この検証プロセスは、「コンセンサスメカニズム」またはアルゴリズムと呼ばれるものです。問題の暗号通貨に応じて、新しいトランザクションは数分ごとに検証されます。

ビットコインはプルーフオブワーク(PoW)コンセンサスメカニズムを使用しますが、イーサリアムは現在、プルーフオブステーク(PoS)を優先してPoWから移行しています。

プルーフオブワーク(PoW):はじめに

上記のように、プルーフオブワークは最初のコンセンサスアルゴリズムであり、大多数の暗号通貨で使用されています。 PoWベースの暗号通貨では、取引は報酬を求めて競争する「鉱夫」によって確認されます。

マイナーは、ブロックチェーンにトランザクションの新しいブロックを追加するための難しい「タスク」を完了します。これには通常、暗号化ハッシュ関数などの複雑な数学的問題の解決が含まれます。これには、かなりの計算リソースが必要です。

この「作業」の概念を使用して、ネットワークは悪意のある不正な攻撃者から保護します。 PoWベースの暗号通貨が危険にさらされるためには、攻撃者は膨大な量の計算能力を提供する必要があります。これは、何千人ものユニークで正直な鉱夫がいるビットコインのような大規模で確立されたネットワークでは、単に実行不可能で不可能です。

マイナーが特定のブロックのハッシュ関数の解決策を見つけると、その結果は簡単に検証できます。次に、ネットワーク上の他の参加者は、マイナーの結果を確認し、ブロックチェーンへのブロックの追加を承認します。

鉱山労働者がPoW暗号通貨で利益を上げる方法

世界中の鉱山労働者が互いに競い合い、誰よりも早く解決策を見つけます。最速のマイナーはブロック報酬で報酬を受け取りますが、これは通常かなりの額です。たとえば、ビットコインは現在、成功した鉱山労働者に6.25 BTC(300,000ドルをはるかに超える価値)で報酬を与えています。鉱山労働者が1日にほんの一握りのブロックを採掘するのに十分幸運であるとしても、上振れの可能性は非常に大きいです。

ほとんどの暗号通貨で暗号化ハッシュ関数を解く難しさはさまざまであり、ネットワーク上の計算能力の量に依存します。たとえば、ビットコインは10分ごとにブロックを生成するように設計されています。

ただし、マイナーの数が突然増加した場合は、ブロックの生成が速くなる可能性があります。これに対抗するために、難易度は2016ブロックごとに調整されます。言い換えれば、ネットワークに参加するマイナーが増えると、他のすべての人のブロックを見つける可能性が低くなります。

最近では、1人の個人が、競争の前にブロックを見つけるのに十分な計算能力を所有して操作することはほぼ不可能です。これがマイニングプールの出番です。

マイニングプールは、世界中の何千人もの鉱夫からの計算能力を組み合わせて、ブロックを見つける可能性を高めます。このように、開始予算が少ない愛好家の鉱山労働者でさえ、この活動に有益に参加することができます。プールがブロックを見つけることができた場合、報酬は参加しているすべてのマイナー間で、計算上の貢献度に比例して分割されます。

プルーフオブステーク:より現代的なコンセンサスメカニズム?

2009年にビットコインでデビューしたプルーフオブワークとは異なり、プルーフオブステークのコンセンサスメカニズムは最近まで広く知られていませんでした。世界で2番目に大きい暗号通貨であるイーサリアムは現在、ETH2.0アップグレード戦略の一部としてPoSを採用しています

プルーフオブステークは、ブロックチェーンネットワークでのトランザクション検証に関するまったく異なる考え方です。 PoSネットワークは、計算能力を提供するマイナーに依存する代わりに、暗号通貨の所有者に投票特権を割り当てます。名前が示すように、ユーザーは新しいトランザクションの正当性に投票するために暗号通貨の保有を「賭ける」必要があります。

PoSベースの暗号通貨のトランザクション検証ツールは、自分の保有物を安全に保つことに積極的な関心を持っているため、正直であると見なされます。結局のところ、ネットワークへの攻撃が成功すると、彼ら自身の利益が弱まるだけです。

たとえば、イーサリアムでは、検証者になるためにユーザーは最低32ETHを賭ける必要があります。その時点から、この32ETHは一定期間ロックされます。次に、個人は時々一握りのブロックを検証するように求められます。

しかし、彼らの投票が他の検証者によって悪意があると見なされた場合、彼らの賭けられたETHは悪い行動のために没収されます。一方、正直な検証者には報酬が与えられます。

プルーフオブステークは、PoWと比較した場合、計算要件を大幅に削減します。これにより、検証者の参入障壁が大幅に低下します。実際、RaspberryPiのような小型で低コストのコンピューターを使い始めることもできます。パズルを解いたり困難を伴うことはないので、トランザクションをより迅速に検証することもでき、より迅速な確認につながります。

そうは言っても、比較的裕福な参加者だけがかなりの金額で暗号通貨を賭ける余裕があり、異なるが、それでも重要な参入障壁を生み出します。たとえば、イーサリアムの32 ETHの最小要件は、個人が賭けを開始するために70,000ドル相当のデジタル通貨をロックする必要があることを意味します。

PoSは暗号通貨の未来ですか?

プルーフオブステークの利点にもかかわらず、多くの暗号通貨はすぐに移行することを急いでいません。これらの中で最も重要なのはビットコインであり、その開発者とコミュニティメンバーはPoWから移行する理由がないと考えています。

プルーフオブワークは計算コストの高いメカニズムですが(環境コストが非常に高くなります)、現時点で最も安定していて攻撃に強いメカニズムです。

過去10年間で、ビットコインは十分な戦闘テストが行​​われ、攻撃を恐れることなく1兆ドルの時価総額を維持できるようになりました。この安定性はまた、政府や投資銀行家の間で価値の貯蔵庫として暗号通貨が採用されることに不注意につながっています。

一方、イーサリアムはまったく異なるユースケースを提供するため、革新する必要があります。イーサリアムは創業以来、最初はスマートコントラクトとWeb3.0プラットフォームになることを目的としていました。これを達成するために、イーサリアムはわずかな料金で毎秒数千のトランザクションを処理する必要があります。

結局のところ、両方のコンセンサスメカニズムが暗号通貨エコシステムに位置付けられています。