ブロックチェーンにおけるプルーフ・オブ・ワークとプルーフ・オブ・ステーク

ブロックチェーン技術は、分散型ネットワーク全体のトランザクションを検証し、保護するためにコンセンサス メカニズムに依存しています。 最も一般的な 2 つのコンセンサス メカニズムは、プルーフ オブ ワーク (PoW) とプルーフ オブ ステーク (PoS) です。 どちらの方法も、ブロックチェーンの整合性とセキュリティを確保するという同じ目的を果たしますが、動作方法は根本的に異なります。 この記事では、PoW と PoS の主な違いについて説明し、それぞれの仕組みと、それぞれの利点と欠点を理解できるようにします。

プルーフ・オブ・ワーク（PoW）とは何ですか？

プルーフ オブ ワーク (PoW) は、ビットコイン ブロックチェーンや他の多くの暗号通貨で使用されているオリジナルのコンセンサス メカニズムです。PoW システムでは、マイナーは複雑な数学パズルを解くために競い合います。これにはかなりの計算能力が必要です。パズルを最初に解いたマイナーは、ブロックチェーンに新しいブロックを追加する権利を獲得し、新しく発行された暗号通貨と取引手数料で報酬を得ます。

パズルの難易度は、新しいブロックが一定の速度で追加されるように定期的に調整されます。PoW は、ブロックを変更するには後続のすべてのブロックに対して作業をやり直す必要があるため、事実上不可能であるため、セキュリティレベルが高いことで知られています。

プルーフ・オブ・ステーク（PoS）とは何ですか？

プルーフ オブ ステーク (PoS) は、PoW に比べてエネルギー効率の高いソリューションとして開発された代替コンセンサス メカニズムです。PoS システムでは、保有するコインの数と担保としてステークする意思のあるコインの数に基づいて、新しいブロックを作成するバリデータが選択されます。選択プロセスには、公平性を確保するためにランダム化やその他の要素も含まれる場合があります。

PoS システムのバリデーターは、新しく発行されたコインではなく、取引手数料で報酬を得ます。バリデータが悪意を持って行動したり、ブロックを正しく検証できなかったりすると、ステークしたコインを失うリスクがあるため、正直に行動する強い動機となります。

プルーフ・オブ・ワークとプルーフ・オブ・ステークの主な違い

PoW と PoS はどちらも分散型ネットワークでコンセンサスを達成することを目的としていますが、そのアプローチは大きく異なります。

• エネルギー消費: PoW は膨大な計算能力を必要とするため、エネルギー消費が高くなります。マイナーはパズルを解くためにエネルギーを大量に消費するハードウェアを実行する必要があります。対照的に、PoS は複雑なパズルを解く必要がないため、はるかにエネルギー効率が高く、代わりにバリデータはステークに基づいて選択されます。
• セキュリティ: PoW は、ブロックチェーンの変更に伴う計算上の難しさから、非常に安全であると考えられています。ただし、PoS も安全ですが、その方法は異なります。つまり、ステークされたコインを失うリスクは、悪意のある行為に対する抑止力として機能します。PoS システムでは、不正なバリデーターにペナルティを課すために、スラッシングなどの追加のメカニズムが使用されることがよくあります。
• 集中化リスク: PoW は集中化につながる可能性があります。より強力なハードウェアを持つマイナーはパズルを解いて報酬を獲得する可能性が高くなり、マイニングの独占につながる可能性があります。PoS では、コインを多く持つマイナーほど影響力が大きくなりますが、過度の集中化を防ぐためにランダム化などのメカニズムがよく使用されます。
• 報酬システム: PoW では、マイナーはブロックチェーンにブロックを追加することで、新しく発行された暗号通貨と取引手数料で報酬を得ます。PoS では、バリデーターは主に取引手数料から報酬を得ており、ステーキング プロセスを通じて新しいコインは作成されません。
• ハードウェア要件: PoW は競争力を維持するために特殊なハードウェア (ASIC など) を必要とするため、参入コストが高くなります。一方、PoS ではノードを実行するために基本的なコンピューターのみが必要なので、より幅広い参加者が利用しやすくなります。

プルーフ・オブ・ワークのメリットとデメリット

プルーフ・オブ・ワークには長所と短所があります。

• 利点:
• 高いセキュリティと攻撃に対する耐性。
• ビットコインやその他の主要な暗号通貨での実績が証明されています。
• デメリット:
• 非常に高いエネルギー消費。
• 採掘力の集中による中央集権化のリスク。
• 必要なエネルギーによる環境への影響。

プルーフ・オブ・ステークのメリットとデメリット

Proof of Stake にも独自の利点と欠点があります。

• 利点:
• PoW に比べてエネルギー消費量が大幅に低くなります。
• マイニングパワーの集中がないため、中央集権化のリスクが軽減されます。
• 参加者にとっての参入障壁が低くなります。
• デメリット:
• コインを多く持つ人ほど影響力が大きくなるため、富が集中する可能性があります。
• PoW に比べて実戦テストが少ないため、長期的なセキュリティに関する懸念が生じます。

結論

プルーフ オブ ワークとプルーフ オブ ステークは、どちらもブロックチェーン技術の進化に欠かせないものですが、それぞれに長所と短所があります。PoW は、最も安全で広く採用されている暗号通貨のバックボーンとなっていますが、環境と経済に大きな負担がかかっています。 一方、PoS はより持続可能でアクセスしやすい代替手段を提供しますが、特に分散化とセキュリティに関して独自の課題があります。 ブロックチェーン技術が進化し続けると、PoW と PoS の両方の長所を組み合わせたハイブリッド システムや新しいコンセンサス メカニズムが登場する可能性があります。