暗号におけるプルーフ・オブ・ステーク（PoS）の意味とは？

プルーフ・オブ・ステーク（Proof-of-Stake）では、ステーキングと同様に、取引を検証することで報酬を得るために暗号通貨をロックすることができます。この記事では、私たちの専門家がPoSについて詳しく説明し、その例、利点、欠点を提供します。

ブロックチェーンにおけるプルーフ・オブ・ステークとは？

プルーフ・オブ・ステーク（PoS）とは、ブロックチェーンの状態に関する合意を達成するためにブロックチェーンネットワークで使用される合意メカニズムです。マイナーがトランザクションを検証し、新しいブロックを作成するために複雑な数学的パズルを解く必要があるプルーフ・オブ・ワーク（PoW）とは異なり、PoSは、新しいブロックを作成し、検証するバリデーターを、彼らが保有し、担保として「ステーク」する意思がある暗号通貨の量に基づいて選択します。

以下にPoSに関するいくつかの重要なポイントを示します。

• よりエネルギー効率が良い:総当たり的な計算力に依存しないため、PoSはPoWよりもはるかに少ないエネルギーを消費します。
• トランザクション時間が速い：検証プロセスが簡略化されているため、PoSブロックチェーンはPoWチェーンよりも速くトランザクションを処理できることが多い。
• アクセシビリティの向上： 特殊なハードウェアを必要とするPoWとは異なり、十分な暗号通貨があれば誰でもステーキングに参加できます。
• セキュリティへの懸念：PoSシステムは、大きな利害関係者が潜在的にネットワークを操作する可能性があるため、PoWよりも安全性が低いと主張する人もいます

プルーフ・オブ・ステーク（Proof-of-Stake）はどのように機能するのか？

以下はその内訳である。

• ステーキング：PoSシステムでは、しばしばバリデータと呼ばれる参加者は、ブロックチェーンのネイティブ暗号通貨を一定量「ステーキング」しなければならない。このステークが担保となり、指定されたウォレットまたはスマートコントラクトに保管される。ステークされる暗号通貨の量は、特定のブロックチェーン・プロトコルによって異なります。

• ブロックの作成と検証:バリデータは、選択アルゴリズムに基づいて、新しいブロックの作成とトランザクションの検証に選ばれます。バリデーターとして選ばれる可能性は、多くの場合、賭けられた暗号通貨の量に比例します。

• Block Proposal:新しいブロックを作成するために選択されたバリデータは、一連のトランザクションを持つ新しいブロックを提案します。この提案されたブロックには、前のブロックの暗号ハッシュが含まれ、ブロックの連鎖（ブロックチェーン）を形成します

• 投票: ネットワーク内の他のバリデータは、提案されたブロックの妥当性を評価します。彼らは提案されたブロックが有効であるかどうかを投票することができる。バリデータには直接投票するオプションがある場合もあれば、ステークが自動的に投票を代行する場合もあります

• 合意： コンセンサスは、提案されたブロックの妥当性についてバリデータの超多数（多くの場合3分の2以上の多数）が合意したときに成立する。コンセンサスが達成されると、ブロックはブロックチェーンに追加され、次のブロックのために再びプロセスが開始されます。

• 報酬の分配: ブロックの作成と検証に参加したバリデータには、取引手数料や、時には新しく鋳造されたコインで報酬が支払われる。報酬は、ステークとネットワークへの参加に基づいてバリデータに分配されます。

• 罰則:悪意を持って行動したり、不正な取引を検証しようとしたりした検証者は、賭けられたコインの一部を削減されたり、一時的または永久的に賭けられる権利を失うなどの罰則を受ける可能性があります。

• セキュリティ: PoSシステムには、ネットワークのセキュリティを確保し、集中化を防ぐメカニズムが組み込まれていることがよくあります。これには、バリデータの選択のランダム化、不正行為に対する罰則、および単一のエンティティがネットワークの大部分を制御するのを防ぐメカニズムが含まれる。

全体として、PoSはPoWコンセンサスメカニズムに代わるエネルギー効率のよい代替手段を提供し、検証者がネットワークの安全性を確保するために誠実に行動するインセンティブを与えます。

Proof-of-StakeはProof-of-Workとどう違うのか？

Proof-of-Stake（PoS）とProof-of-Work（PoW）は、ブロックチェーンでトランザクションを検証し、ネットワークを保護するために使用される2つの基本的な合意メカニズムです。どちらも同じ目標を達成していますが、そのアプローチは大きく異なり、明確な利点と欠点があります。

主な違いの内訳は以下の通りです。

特徴	プルーフ・オブ・ステーク（PoS）	プルーフ・オブ・ワーク（PoW）
検証プロセス	暗号通貨のステーキング	コンピューティング・パワーで複雑なパズルを解く
エネルギー消費	非常に低い	非常に高い
アクセシビリティ	十分な暗号通貨があれば誰でも参加可能	特殊なハードウェアが必要
セキュリティ	進化中、大規模な利害関係者との潜在的な懸念	確立されているが、マイニングプールの攻撃に弱い
取引速度	一般的に速い	一般的に遅い
分散化	マイニングプールが集中しているため、分散化されていない可能性がある	高度に分散化できる
環境への影響	低い	高い
参入コスト	低い	高い
報酬	ブロックの検証で獲得	ブロックのマイニングで獲得
成熟度	新しい技術	確立された技術

バリデーション・プロセス

• PoW： マイニングは、複雑な数学的パズルを解き、トランザクションを検証し、新しいブロックを作成することで、ブロックチェーンネットワークを保護します。

• PoS： ユーザーは既存の暗号通貨を「ステーク」し、一定期間ロックします。賭けた金額によって、次のブロックのバリデーターとしてランダムに選ばれる確率が決まる。バリデータはトランザクションを検証し、チェーンに新しいブロックを追加し、その作業に対して報酬を得る。

エネルギー消費

• PoW： 競争的な採掘プロセスのため、ビットコインのようなPoWブロックチェーンは膨大なエネルギーを消費し、環境への懸念を高めています

• PoS：強力なマイニング・ハードウェアを必要としないため、PoSブロックチェーンはエネルギー効率が大幅に向上し、環境への影響を軽減します。

アクセシビリティ

• PoW：多くの参加者がいる分散マイニングの性質により、PoWブロックチェーンは一般的に攻撃に強くなっています。しかし、大規模なマイニングプールが支配権を得る可能性があるため、セキュリティ上の懸念が生じます

• PoW： PoWマイニングに参加するには、高価な専用ハードウェアが必要になることが多く、リソースが限られている個人にとってはアクセスしにくいものとなっています
• PoS： 十分な暗号通貨があれば誰でもステーキングに参加でき、より身近で民主的なものになります。

セキュリティー

• PoS： PoSは適切なセキュリティを提供する一方で、大量の暗号をステイクした大規模なステークホルダーがネットワークを操作する可能性があるという意見もある。これは現在進行中の議論と研究のトピックである。

トランザクション速度

• PoW： PoWの複雑な検証プロセスは、特にネットワークが活発に動いている時間帯に、トランザクションの時間を遅くする可能性があります

• PoS:PoSはPoWに比べて検証プロセスが単純なため、トランザクションのスピードが速くなります。

PoWとPoSのどちらを選ぶかは、ブロックチェーンプロジェクトの特定の優先順位によります。PoWは実証済みのセキュリティを提供しますが、エネルギー消費が大きな欠点です。PoSはより環境に優しく、より包括的な選択肢を提示しますが、まだ開発中であり、その長期的なセキュリティへの影響は評価中です。

プルーフ・オブ・テイクの主な目標

• 安全で分散化されたネットワーク： PoWと同様、PoSもブロックチェーン・ネットワークの安全性と分散性の維持を主な目的としている。これは、取引データの正確性と不変性を確保する一方で、単一のエンティティによる操作やコントロールに耐性を保つことを意味します
• 効率性の向上： PoSは、PoWよりも効率的にセキュリティと分散化を実現しようとしている。エネルギーを大量に消費するマイニングが不要になり、トランザクション処理の高速化と環境への影響の低減につながります
• アクセシビリティの向上： PoSは、PoWマイニングに関連するハードウェアの障壁を取り除くことで、ブロックチェーンへの参加をより身近なものにすることを目指しています。十分な暗号通貨があれば誰でもステーキングに参加することができ、より広範なネットワークへの参加を促進します
• 持続可能な成長： PoSは、PoWの高いエネルギー消費の懸念に対処することで、ブロックチェーンエコシステムの持続可能な成長を確保しようと努めています。これにより、より広範な採用と実世界での応用の可能性が可能になります。
• ダイナミックなインセンティブ： PoSは、トランザクションの検証やネットワークの安全確保に対して動的な報酬を提供することで、参加を促します。これは誠実な行動を奨励し、間違った行動を抑制します。

セキュリティが中核的な目的であることに変わりはありませんが、PoSはより効率的でアクセスしやすく、持続可能な方法でそれを達成することを目指しており、ブロックチェーン技術の幅広い採用と進化への道を開くものです。

プルーフ・オブ・ステーク・セキュリティ

この2つは、誠実な行動が報われ、悪意のある行動が罰せられるシステムを作るために一緒に働きます。

この2つは、誠実な行動が報われ、悪意のある行動が罰せられるシステムを作るために一緒に働きます。

経済的インセンティブ

• ステーキング： ユーザーは自身の暗号通貨を「ステーク」し、基本的に一定期間ロックする。これは担保として機能し、保証金のようなものです。
• スラッシング: バリデータが不正を行った場合、賭けた暗号通貨の一部を失うため、不正行為への強い衝動が生まれます。
• 報酬： ネットワークの安全確保に貢献した正直なバリデータは報酬を得ることができ、正直に行動するモチベーションをさらに高めることができます
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ランダム検証

• バリデータ:誰もがトランザクションのバリデーションを行えるわけではありません。その代わり、バリデータは賭け金の大きさなどに基づいてランダムに選ばれます。
• 攻撃されにくい：このランダム性は、バリデータが誰であるかを事前に知ることができないため、単一のエンティティがネットワークを制御したり、トランザクションを操作したりすることを困難にします。
• Byzantine Fault Tolerance (BFT)： 一部のPOSシステムではBFTが使われており、少数のバリデータが悪意を持っていたり、利用できなかったりしても、ネットワークが機能するようになっています。

課題と考察

• ステークの集中： もし小さなグループがステークされたコインの大部分をコントロールした場合、彼らは潜在的にネットワークを操作する可能性があります。これは大きな懸念であり、活発な研究分野です。
• 新しいテクノロジー: PoSはPoWよりも新しく、その長期的なセキュリティへの影響はまだ研究され議論されています。
• ソーシャルエンジニアリング: 標的を定めた攻撃は、バリデータを騙して悪さをさせる可能性があります
• スマート・コントラクトの脆弱性： ブロックチェーン上に展開されたスマートコントラクトの脆弱性は、コンセンサスメカニズムに関係なく悪用される可能性があります

PoSはブロックチェーンのセキュリティに有望なアプローチを提供しますが、完璧ではありません。セキュリティは継続的なプロセスであり、進化する脅威に対処するための絶え間ない監視、更新、研究が必要です。PoSとPoWのどちらを選択するかは、ブロックチェーン・プロジェクトの具体的なニーズとセキュリティの優先順位によります。

PoSの利点

• エネルギー効率：PoSは、エネルギーを大量に消費するマイニング・ハードウェアの必要性を排除し、ブロックチェーン技術の環境への影響を大幅に削減します。これは、ビットコインのようなPoWシステムの持続可能性に対する懸念の高まりと一致しています。
• より速いトランザクション: PoSは一般的に、PoWと比較してより速いトランザクション処理時間を提供します。これは、バリデータが複雑な計算によって競合する代わりにランダムに選ばれる、単純化されたバリデーションプロセスによるものです。
• アクセシビリティの向上:十分な暗号通貨があれば誰でもステーキングに参加できるため、PoSは特殊なハードウェアを必要とするPoWよりもアクセシビリティが高くなります。この幅広い参加により、ネットワークの分散化とセキュリティが強化されます。
• 低い取引手数料：エネルギー消費の削減と検証プロセスの簡素化により、PoSブロックチェーンはPoWブロックチェーンに比べて取引手数料が低くなることがよくあります。これは、マイクロトランザクションや日常的なユースケースにとって特に有益です。

杭の欠点を証明する

• 集中：
• Delegation and Pooling:バリデーターはステーキングの権限を第三者に委譲し、ステーキング・プールを作ることができます。
• 新しい技術: PoWと比べると、PoSは比較的新しい技術であり、その長期的なセキュリティへの影響は、まだ活発に研究され議論されています。
• ソーシャルエンジニアリング攻撃： 標的を絞ったソーシャルエンジニアリング攻撃は、バリデーターを騙して悪さをさせる可能性があります
• スマート・コントラクトの脆弱性:ブロックチェーン上に展開されたスマート・コントラクトの脆弱性は、コンセンサス・メカニズムに関係なく悪用される可能性があります
• 初期コインの配布:初期暗号通貨がどのように配布されたかによりますが、大きなシェアが少数の手に集中した場合、公平性や潜在的な中央集権化についての懸念が生じる可能性があります
• Nothing-at-Stake Attacks： PoSの実装によっては、「nothing-at-stake」攻撃に対して脆弱である場合があります。
• 規制の不確実性：暗号通貨とPoSシステムを取り巻く規制はまだ発展途上であり、ユーザーに不確実性をもたらしています。

どの暗号通貨がプルーフ・オブ・ステークを採用しているか？

イーサリアム（ETH）、カルダノ（ADA）、バイナンスコイン（BNB）、ポルカドット（DOT）、ソラナ（SOL）、テゾス（XTZ）、コスモス（ATOM）、アルゴランド（ALGO）など、いくつかの著名な暗号通貨がプルーフ・オブ・ステーク（PoS）のコンセンサスメカニズムを採用しています。

• イーサリアム（ETH）:現在、イーサリアム2.0へのアップグレードにより、PoWからPoSへ移行中で、スケーラビリティと効率性の向上を目指している
• カルダノ（ADA）:最初に広く採用されたPoSブロックチェーンの1つで、研究ベースのアプローチとスマートコントラクトへのフォーカスで知られています
• バイナンスコイン（BNB）：バイナンス取引所のネイティブトークンで、PoSとProof-of-Authority（PoA）のハイブリッドシステムを実装し、トランザクションを高速化。
• Polkadot (DOT):独自のシャーディング・アーキテクチャを持つマルチチェーン・ネットワークで、メインチェーンにPoSを利用し、個々のパラチェーンで異なるコンセンサス・メカニズムを柔軟に利用できます。
• ソラナ（SOL）： 高速取引と低手数料で知られる高性能ブロックチェーンで、バリデータノードとプルーフ・オブ・ヒストリーを用いた独自のハイブリッドPoSメカニズムを採用しています。
• Tezos（XTZ）:正式な検証プロセスと修正で知られるオンチェーンガバナンスプラットフォームで、委任されたPoSシステムで運用されています
• Cosmos (ATOM):独立したブロックチェーンを接続するハブブロックチェーンで、メインチェーンにビザンチンフォールトトレランス（BFT）ベースのPoSシステムを使用しています。
• アルゴランド（ALGO）： 効率的で安全なコンセンサスメカニズムで知られる純粋なPoSブロックチェーンで、高速かつスケーラブルに設計されています。

プルーフ・オブ・ステーク(PoS)についての最後の言葉

PoSはPoWに代わる有望な選択肢を提供し、その主要な制限に対処します。しかし、安全で分散化された未来を確実にするためには、その課題と現在進行中の開発努力を認識することが不可欠です。

プルーフ・オブ・ステーク(PoS)についてのFAQ