ステークの証明 (proof of stake)

Proof of Stakeとは何ですか？

Proof of Stake（PoS）は、暗号通貨取引や投資の世界で人気のある選択肢となった代替のコンセンサスアルゴリズムです。計算能力の使用ではなく、ステーキングされたコインに基づいて、バリデーターによって提供されます。このメカニズムにより、エネルギー消費が大幅に削減され、分散化とセキュリティが向上します。

Proof of Stakeの利点と欠点

Proof of Stakeはエネルギーの節約に効果的であり、高いスケーラビリティを提供しますが、暗号通貨を持たないユーザーにとっては使い勝手が悪いかもしれません。また、低い時価総額を持つブロックチェーンでは51％攻撃のリスクがあります。

Proof of Stakeの仕組み

Proof of Stakeアルゴリズムでは、バリデーターの選択がノードグループからランダムに行われます。ブロックのフォージング（作成）に参加するには、一定量のコインをステーキングし、その後ネットワークに追加する必要があります。ステーキングされているコインの量が多いほど、ノードがバリデーターとして選択される可能性が高くなります。

ランダム選択とステーキング期間による選択

バリデーターの選択は2つの方法で行われます：ブロックのランダム選択またはステーキング期間による選択。前者の方法では、最小のハッシュ値と最大のステーキング金額を持つバリデーターが決定されます。後者の場合は、コインがステーキングされていた期間に応じて選択されます。

トランザクションの検証とバリデーターへの報酬

選択されたバリデーターはトランザクションの妥当性を検証し、ブロックに署名してブロックチェーンに追加します。彼らはトランザクション手数料と追加のコインを報酬として受け取ります。バリデーターが参加したくなくなった場合、その報酬とコインは一定の期間ブロックされ、システムによって検証されます。

Proof of Stakeの利点

Proof of Stake（PoS）は多くの面でProof of Work（PoW）を上回り、新しいブロックチェーンで積極的に使用されています。その利点には次のものが含まれます：

1. 適応性: PoSはユーザーのニーズやブロックチェーンの要件の変更に柔軟に対応し、さまざまなアルゴリズムの作成につながります。このメカニズムは、幅広いブロックチェーンの課題に適しています。

2. 分散化: ノードの起動がより簡単になり、システムはユーザーによるノードの作成を奨励します。ランダム化プロセスとインセンティブシステムにより、ネットワークはより分散化されます。これにより、ステーキングプールへの依存が減少し、個々の参加者によるブロックの成功確率が高まります。

3. エネルギー効率: PoSはPoWと比較してエネルギー消費がはるかに効率的です。このコンセンサスメカニズムの作業には、ステーキングにかかる経済的コストに依存するため、計算コストではなくエネルギーが少なくなります。

4. スケーラビリティ: PoSは巨大なマイニングファームや大きなエネルギー投資を必要とせずにコンセンサスを達成します。複数のバリデーターの使用により、ネットワークはよりスケーラブルで利用可能であり、費用がかかりません。

5. セキュリティ: ステーキングメカニズムは検証済みのブロックの作成を促進します。バリデーターが不正行為を発見した場合、その一部のステーキングとブロック作成権限が失われます。これにより、ネットワークの51％攻撃の成功率が低下します。なぜなら、ネットワークの制御を取るにはすべてのコインの半分以上を所有する必要があるためです。

Proof of Stakeの欠点

多くの利点があるにもかかわらず、PoSにはいくつかの欠点があります：

1. フォーク: 標準的なPoSメカニズムでは、両方のフォークでのマイニングに障害がないため、問題が発生する可能性があります。PoWとは異なり、両方の側面でのマイニングには大きなエネルギー投資が必要ですが、PoSではユーザーが両方に「賭ける」ことができます。

2. 利用可能性: ステーキングに参加するには、ブロックチェーンのネイティブトークンが必要ですが、これにはかなりの投資が必要です。PoWでは安価なマイニング装置を使用したり、それをレンタルしたりできますが、PoSではネイティブトークンが必要です。

3. 51％攻撃: PoWとPoSの両方が51％攻撃のリスクにさらされていますが、PoSのブロックチェーンはこれに対してより脆弱です。時価総額が低い場合やトークン価格が下落している場合、悪意のある者が安価に50％以上のトークンを購入し、ネットワークを制御することができます。

Proof of Stakeの欠点にもかかわらず、その利点は多くの新しいブロックチェーンにとって魅力的な選択肢としています。

Proof of Stakeのメカニズムの変種

Proof of Stakeは非常に適応性が高く、開発者がブロックチェーンの特定のニーズに合わせて調整できるため、いくつかの一般的な変種があります：

委任型Proof of Stake (DPoS)

DPoSは、ユーザーがバリデーターとして立候補することなく、コインをステーキングできるようにします。彼らは代わりに、バリデーターを通じて資金を提供し、ブロックごとに報酬の一部を受け取ります。特定のバリデーターをサポートするデリゲートが多いほど、その選択される可能性が高くなります。デリゲートは、提案されたインセンティブとバリデーターの評判に基づいて決定を下すことができます。

指名型Proof of Stake (NPoS)

Polkadotによって開発されたNPoSは、DPoSと似ていますが、1つの重要な違いがあります。それは、バリデーターを介してステーキングに資金を追加するノミネートが、悪意のあるバリデーターの行動の場合にそれらを失うリスクを負うということです。ノミネートは、ステーキングに資金を提供する最大16のバリデーターを選択し、ネットワークはこれらの間でコインを均等に配布します。

Staked Authority Proof (PoSA)

NB Smart ChainはPoSAを使用し、Proof of AuthorityとProof of Stakeを組み合わせています。21のアクティブなバリデーターグループが、ステーキングまたは委任されたBNBの量に基づいて順番にブロックを作成します。このグループは毎日更新され、BNB Chainが関連情報を保持します。

結論

Bitcoinの登場により、ブロックの追加方法が大きく変化しました。Proof of StakeはProof of Workと比較してその効率性と利点を証明しています。将来的には、Proof of Stakeが主要なコンセンサスメカニズムとなり、Proof of Workが一部のネットワークでのみ使用される可能性があります。ただし、変更があるにせよ、Proof of Stakeはブロックチェーン技術の重要な要素として残るでしょう。