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プルーフ・オブ・ワーク(PoW) とプルーフ・オブ・ステーク(PoS)の違い

初心者ガイド


*本記事は、特定の暗号資産を推奨するものではありません。また、特定の暗号資産の取り扱いの開始、中止及び廃止を示唆する意図はありません。

すべての仮想通貨の中核には、攻撃者からソフトウェアを守ることと、新たな仮想通貨の発行について制御しているコンピューターネットワークがあります。

この仕組みをコンセンサス・メカニズムといいます。

広く使用されているコンセンサス・メカニズムには、プルーフ・オブ・ワーク (PoW) とプルーフ・オブ・ステーク (PoS) の2つがあります。どちらもユーザー間のトランザクションが特定の管理者を介さずに検証され、ブロックチェーン上の台帳(Public Ledger)に追加される仕組みです。

プルーフ・オブ・ステーク(PoS)の場合、追加の責務や、それによるメリットもあるので、対象の仮想通貨をポートフォリオに追加する場合、この違いを正しく理解しておくことが重要です。

proof of work vs proof of stake

プルーフ・オブ・ワーク (PoW) とは?


プルーフ・オブ・ワーク(PoW) は迷惑メールを軽減する手段として1990年代初めに導入されました。

それは、Eメールを送信する際、コンピューターにちょっとした作業をさせるというアイデアでした。この作業は普通のEメールを送る人にとっては些細な作業ですが、多量のEメールを送る場合には、莫大な計算処理が必要となります。

ビットコインの発明者であるSatoshi Nakamotoは、この技術を最初にデジタル通貨システムに応用することを考え、ビットコインの ホワイトペーパーを発表しました。

ブロックチェーンの順序

ブロックチェーン は、トランザクションの順序に基づいて時系列に並べられた一連のブロック (トランザクションのグループ) で構成されています。

PoWブロックチェーンの最初のブロックは、そのソフト上に直接コードされており、そのブロックは「ジェネシスブロック(ブロック0)」と呼ばれます。このブロックは直前のブロックは参照しないようになっています。

ブロックチェーンに追加される後続のブロックは常に直前のブロック情報を参照します。それぞれのブロックには全ての、最新の記録(台帳)のコピーが含まれています。

電力消費

PoWのアルゴリズムは、特定の参加者(マイナー)がネットワークのルールを満たす有効なブロックを提案するために莫大な演算処理を行う(計算エネルギーを消費する)という競争を通じて、誰がブロックを生成できかで決定します。

その後、ノード(ビットコインソフトウェアを稼働させている任意のコンピューター)がトランザクションを検証し、二重支払い(二人別々のマイナーに報酬が支払われること)がないことを確認し、生成されたブロックをチェーンに追加する必要があるかどうかを判断します。

新しいブロックを生成するために、PoWネットワーク上のマイナー は、ハッシュ化(Hashing)と呼ばれるプロセスで複雑な数学問題を解くという競争をします。 この問題を解くのは非常に難しいですが、ネットワークが正しい回答を確認することは簡単です。

ネットワークへの参加

PoWでは、計算処理能力と暗号化を組み合わせてコンセンサスを生成し、ブロックチェーンに記録されたトランザクションの有効性を確認します。

ハッシュ化のプロセス中、そして新しいブロックを生成するために、マイナーは複雑な数学の問題の正しい解を見つける競争をします。

この競争において、マイナーはハッシュと呼ばれる擬似乱数の文字列を推測します。この文字列をブロックに含まれるデータと組み合わせ、そしてハッシュ関数のコンピューターを介してプロトコルによって設定された特定の条件と一致する正しい解生成する必要があります。

この競争に勝ち抜いたハッシュは、ネットワークに送信され、その他のマイナーによってその正当性が検証されます。これが正しければこのブロックはブロックチェーンに追加され、マイナーは報酬を得ます。

報酬の付与

ブロック報酬とは、ネットワークにより承認された各ブロック毎にマイナーに対して付与された仮想通貨を指します。

ビットコインのように、一定のブロック数が生成されると、ブロック報酬が減少するものもあります。

Tこれは、仮想通貨の供給量を有限にすることでデフレ期待(通貨価値の上昇期待)を維持するためのものです。

プルーフ・オブ・ステーク (PoS) とは?


プルーフ・オブ・ステーク (PoS) とは、ブロックを生成する上で電力量に依存する問題点を改善するためにPoWを修正して2012年に導入されたものです。

適正ハッシュの生成競争をするコンピュータに依存するのではなく、PoSプロトコルの背景にある考え方としては、発行された仮想通貨の所有権(保有量)によって参加が決まるというものです。

プロトコルによって決定される一連の要素を使用し、PoSアルゴリズムは次のブロックを生成するノード(仮想通貨保有者)をランダムに選択します。

選択されたノードは、ブロック内のトランザクションの有効性を検証し、署名し、ネットワークにそのブロックの承認を提案します。

ブロックチェーンの順序

PoWと同様、PoSブロックチェーンは、トランザクションに基づくブロックが時系列に並べられたものにより構成されるメカニズムです。

PoSブロックチェーンの最初のブロックもソフトウェアに直接書き込まれ、一般的にはジェネシスブロックと呼ばれます。ブロックチェーンに追加される後続のブロックは常に直前のブロック情報を参照します。それぞれのブロックには全ての、最新の記録(台帳)のコピーが含まれています。

注目すべきことに、PoSを採用する仮想通貨では、ブロックの追加者に選択されること自体に競争はありません。そのため、ブロックはマイニング(採掘)されるのではなくミンティング、ないしフォージング(鋳造)されると呼ばれます。

電力の消費

PoWとは異なり、PoSではブロック生成者が電力の消費量に基づいて決められるわけではありません。PoWでのマイニングでは環境に害を与える燃料を使用するとされるため、PoSの支持者はしばしばこのシステムを「より効率的なもの」として評価します。

とはいえ、PoWのマイナーは水力発電、風力発電等の、より環境に優しいエネルギー源を選択することが可能です。

一方で、PoSでも、PoWのマイニング機器(ASIC)やその他のコンピューター機器と同様に、GPUのように特殊な機器を使用する必要があります。

また、PoSマイナーも常時インターネットに接続しておく必要があるため、こちらも電力消費が必要となります。

ブロック生成への参加方法

PoSの場合、ブロックチェーン上でのブロック生成に参加を希望するユーザーは、ある特別な契約に基づき、一定数量の仮想通貨をステーキング、またはロックをする必要があります。

ステーキングした仮想通貨の数量によって、次のブロック生成者として選択されるかどうかが決まります。また、ユーザーが悪意ある行為を行った場合には、ペナルティとしてステーキングした仮想通貨が没収される場合があります。

そして、最も多くの仮想通貨を保有するノードが常に優遇されるということを防ぐため、PoSではその他にもブロック生成者になるための決定要素があります。これには、ノードが仮想通貨をステーキングしている期間や、単にランダムに選択される等の要素も含まれます。

報酬の分配

PoWアルゴリズム同様、PoSのブロック作成時の報酬は、有効なブロックを生成したユーザーに与えられます。

ただし、ブロックの選択は仮想通貨の保有量によって決定されるため、取引所は、定期的に報酬を支払うことと引き換えに、ユーザー個人に代わって ステーキングするサービスを提供することがあります。


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Useful Resources

Since the inception of Bitcoin in 2009, these consensus mechanisms have helped power many blockchain projects. If you are interested in learning more about bitcoin mining, please visit Kraken’s “What is Bitcoin Mining?” page. 

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