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プルーフ・オブ・ワークとプルーフ・オブ・ステークの議論に興味がありますか？ もしくは、イーサリアム、ビットコイン、ダッシュ、そしてプルーフ・オブ・ワークを使用する他の人気のブロックチェーンでマイニングする方法のプロセスについてもう少し知りたいだけですか？ いずれにせよ、本ページが正しい場所です。
これらのモデルは両方とも「コンセンサスメカニズム」と呼ばれ、ブロックチェーン上で行われるトランザクションを第三者を介さずに承認するための現在の要件です。ただし、これについては下記で詳しくご説明します。
この プルーフ・オブ・ワークとプルーフ・オブ・ステークのガイドでは、まず各モデルの基本をご説明し、次にどの人気のあるブロックチェーンがこれらを採用しているかについて見ていきます。
それに続いて、このテクノロジーの仕組み、また人々がマイナーになることでどのように仮想通貨をさらに獲得できるのかについて、非常にシンプルにご説明します。
最後に、プルーフ・オブ・ステークがプルーフ・オブ・ワークよりもはるかに優れたモデルであると筆者が考える理由をご説明し、各モデルの実例をいくつかご紹介します。
このガイドを最初から最後まで読み終える頃には、各コンセンサスメカニズムが何であるか、どのように機能するか、そしてどれがより優れているかを友人にも自信を持って説明できるようになります！
注：Ledger Nano X、 Ledger Nano S Plus、 Trezor Model Tなどの安全なウォレットに仮想通貨を保管することを強くお勧めします。また、仮想通貨を取引する際には、信頼できる仮想通貨取引所を選ぶようにしてください。Binance、 Kraken、 Coinbase、 KuCoinは、最も人気があり信頼できるオプションです。
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さっそく、基本から見ていきましょう。
James Aman
Web3研究者、トプル・プロトコル共同創設者
仮想通貨のプルーフ・オブ・ステーク・コンセンサス・メカニズムの主なメリットは何だと思いますか?
プルーフ・オブ・ステーク (PoS) コンセンサス メカニズムには、他の注目すべきコンセンサス・アルゴリズムと比較して、いくつかの重要な違いがあります。 最も注目すべき点は、PoSがネットワークを保護する経済的セキュリティ直接的に測ることができるということです。 一定量の仮想通貨をステーキングすることをバリデーターに義務付けることで、経済的インセンティブがネットワークのセキュリティと一致し、攻撃者がシステムを侵害するコストが高くなります。
知っていましたか？
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目次
プルーフ・オブ・ステークとプルーフ・オブ・ワーク: 基本
サトシ・ナカモトが史上初の仮想通貨であるビットコインを開発していたとき、第三者を利用せずにトランザクションを認証する方法を見つける必要がありました。彼は、 プルーフ・オブ・ワーク・システムを作成したときにこれを達成しました。
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基本的に、プルーフ・オブ・ワークは、ブロックチェーンがどのようにコンセンサスに達するかを決定するために使用されます。言い換えれば、ネットワークは、トランザクションが有効であること、そして誰かが同じ資金を2回使うなど不正をしようとしていないことをどのようにして確認できるのでしょうか？
後ほど詳しくご説明しますが、プルーフ・オブ・ワークは「暗号解読法」と呼ばれる高度な数学形式に基づいています。これが、ビットコインやイーサリアムのようなデジタルコインが「仮想通貨」と呼ばれる理由です。
暗号化では、非常に難しい数式が使用されるため、強力なコンピューターのみが解くことができます。同じ方程式は存在しません。つまり、方程式が解かれると、ネットワークはトランザクションが本物であると判断します。
他の多くのブロックチェーンは元のビットコインのコードをコピーしており、同様のプルーフ・オブ・ワークモデルを使用しています。プルーフ・オブ・ワークは驚くべき発明ですが、完璧とは言えません。大量の電力を必要とするだけでなく、同時に処理できるトランザクションの数も非常に限られています。
その結果、他のコンセンサスメカニズムが作成されました。その中で最も人気のあるものの1つがプルーフ・オブ・ステーク・モデルです。プルーフ・オブ・ステークは、2012年にScott NadalとSunny Kingという2人の開発者によって初めて開発されました。創設当時、ビットコインとそのプルーフ・オブ・ワーク・モデルには毎日の電気代として15万ドル相当が必要だと主張されていました。
それ以来、この数字は数百万ドルにまで増加しました。これについては、この記事の後半でさらに詳しくご説明します。
プルーフ・オブ・ステーク・モデルを使用した史上初のブロックチェーンプロジェクトはPeercoinでした。初期のメリットには、より公平で平等なマイニングシステム、よりスケーラブルな取引、電力への依存度の低下などがありました。
その結果、世界で2番目に人気のある仮想通貨であるイーサリアムは、プルーフ・オブ・ワークからプルーフ・オブ・ステークへの移行を試みている最中です。イーサリアムのプルーフ・オブ・ステークの時期はまだ確定していませんが、チームはできるだけ早く達成できるよう努力しています。
基本が理解できたところで、この「プルーフ・オブ・ワークとプルーフ・オブ・ステーク」ガイドでは、次にどのブロックチェーンが2つのモデルを採用しているかを見ていきます。
PoW導入とPoS導入
最も明白な出発点は、 プルーフ・オブ・ワークの最初の採用者となったビットコインブロックチェーンについて議論することでしょう。トランザクションが送信されるたびに、ネットワークがトランザクションを認証するまでに約10分かかります。さらに、ビットコインブロックチェーンは1秒あたり約7件のトランザクションしか処理できません。
これにより、2009年のプロジェクト開始時と比べて取引手数料が大幅に増加しました。たとえば、ビットコインの手数料は当初は1セントに満たないほど低額であったため、このネットワークは少額の送金に便利でした。ただし、以下のグラフからわかるように、2017年12月のピーク時には、一取引あたり40ドルにも増加しました。
出典:privacypros.io
この手数料はその後引き下げられましたが、依然として高額で、グローバルな決済システムとして適していません。このような問題のほとんどは、主にプルーフ・オブ・ワークの制限が原因です。
世界で2番目に人気のある仮想通貨であるイーサリアムもプルーフ・オブ・ワークを使用しています。興味深いことに、開発者は元のコードに変更を加え、ネットワークがわずか16秒でトランザクションを処理できるようにしました。これは業界最速ではありませんが、ビットコインにかかる10分に比べれば、大変高速です。
それにもかかわらず、 プルーフ・オブ・ワークがビットコインに引き起こしたスケーラビリティの問題は、イーサリアムにとっても問題なのです。イーサリアムブロックチェーンが処理できるトランザクションの最大量は15件ですが、これもネットワークが必要とする量より大幅に少ないです。ただし、イーサリアムのプルーフ・オブ・ステーク導入の日付はまだ公式ではありませんが、1秒あたり数千のトランザクションを処理することが期待されています。
イーサリアムと同様に、他のブロックチェーンでも、トランザクションの認証プロセスに対応するアルゴリズムの種類を変更することで、プルーフ・オブ・ワークのバリエーションを使用することがあります。プルーフ・オブ・ワークがインストールされている他の人気のあるブロックチェーンには、ビットコインキャッシュやライトコインなどがあります。
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一方、一部の非常に人気のある仮想通貨は現在、プルーフ・オブ・ステークを使用しています。その1つがDashで、ユーザーはわずか数秒で資金の送受信を行うことができます。
プルーフ・オブ・ステーク・モデルを使用するもう1つのよく知られたブロックチェーンはNEOです。この中国のスマートコントラクトプロトコルは、2016年にリリースされて以来、驚くべき発展を遂げ、そのコインの価値は100,000%以上増加しました。
さて、一般的にどのブロックチェーンがプルーフ・オブ・ワークを使用し、どのブロックチェーンがプルーフ・オブ・ステークを使用するかがわかったところで、この「プルーフ・オブ・ワークとプルーフ・オブ・ステーク」ガイドでは、次に、トランザクションがどのように認証されるかを見ていきます。まずはプルーフ・オブ・ワークから始めましょう！
プルーフ・オブ・ワーク: トランザクションはどのように認証される？
ご想像のとおり、何千もの人々がビットコイン、イーサリアム、およびプルーフ・オブ・ワークモデルを使用するその他のブロックチェーンを使用しています。以下の例ではビットコインを使用しますが、プロセスは他のプルーフ・オブ・ワークのブロックチェーンでも同様です。
ビットコインのトランザクションは有効であると認証されるまでに10分かかると前述しました。これは10分ごとに新しい「ブロック」と呼ばれるものが作成されることを意味します。
すべてのブロックには異なるトランザクションが記録されており、それぞれを個別に認証する必要があります。ビットコインネットワークが第三者なしでこれを実現するには、誰かが計算能力を駆使して、プルーフ・オブ・ワークとも呼ばれる暗号アルゴリズムを解かなければなりません。
これが達成されると、トランザクションは有効としてマークされるだけでなく、誰もが閲覧できるようにパブリックブロックチェーンに投稿されます。なぜ誰かがハードウェアを購入し、大量の電気代を払ってまで、ビットコイン取引の認証作業を支援するのか、不思議に思われるかもしれません。
簡単にお答えすると、人々の努力に対して追加のビットコイン(またはプルーフ・オブ・ワーク対応の仮想通貨)が報酬として与えられるのです。理解しておくべき重要なことは、誰もが報酬を得られるわけではないということです。何千もの個々のデバイスがすべて、暗号アルゴリズムを最初に解決できるかどうかを競うためです。最初に解決できた場合にのみ、報酬を獲得できます。
これについては後ほど詳しく説明しますが、プルーフ・オブ・ワークの大きな問題の1つは、これが公平なシステムではないということです。なぜなら、最も強力で高価なハードウェアデバイスを使用している人が、常に報酬を得られる高いチャンスがあるからです。
次に、暗号パズルの作られ方が理由ですが、このようなパズルを解く唯一の方法は”trial”または”error”を使用することです。大幅に簡略化したものですが、次の例をご覧ください。
1. プルーフ・オブ・ワークの数学的合計 = 5+7
2. 答えは12 。
3. 最初に答えを見つけた人がマイニングの報酬を獲得します。
4. マイナー1とマイナー 2が互いに競い、結果が以下のよにに表示されます。
- マイナー 1
Attempt(試行) 1: 5+7 = 10 *Incorrect(不正解)*
Attempt(試行) 2: 5+7 = 13 *Incorrect(不正解)*
Attempt(試行) 3: 5+7 = 9 *Incorrect(不正解)*
- マイナー 2
Attempt(試行) 1: 5+7 = 17 *Incorrect(不正解)*
Attempt(試行) 2: 5+7 = 8 *Incorrect(不正解)*
Attempt(試行) 3: 5+7 = 12 *Correct(正解)*
上の例からわかるように、3回目のAttempt(試行)で正解を推測したのはマイナー2でした。つまり、マイナー2が報酬を得ることができるということになります。実世界では、コンピューターは1秒間に何百万もの異なる組み合わせを推測できるため、非常に大量の電力が必要になります。
一般に、ハードウェアが強力であればあるほど、または所有するハードウェアデバイスの数が多いほど、最初にパズルを解く可能性が高くなります。これについては後ほど詳しく説明しますが、これらが公平なシステムとは言えない理由です。
プルーフ・オブ・ステークに進む前に、上記の例はほとんどの プルーフ・オブ・ワークモデルに類似していますが、一部のブロックチェーンでは若干異なるプロセスを使用していることを明確かつシンプルにしておきたいと思います。
イーサリアム、ビットコイン、その他のプルーフ・オブ・ワークのブロックチェーンのマイニングがどのように動作するか簡単に理解できたかと思います。この「プルーフ・オブ・ワークとプルーフ・オブ・ステーク」では、次に、プルーフ・オブ・ワークがどのように機能するかをご説明します。
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プルーフ・オブ・ステーク: トランザクションはどのように認証される？
プルーフ・オブ・ステーク・モデルでは、トランザクションを認証し、コンセンサスに達するために別のプロセスが使用されます。システムは依然として暗号アルゴリズムを使用していますが、メカニズムの目的は異なります。
プルーフ・オブ・ワークでは複雑な方程式を解くマイナーに報酬が与えられますが、プルーフ・オブ・ステーク では、次のブロックを作成できるかどうかは、どれだけ「ステーキング」したかに基づいて決まります。シンプルに言うと、ステーキングは、その人がマイニングしようとしている特定のブロックチェーンのコインの数に基づいています。
しかし、厳密に言えば、ブロック報酬がないため、個人はマイニングをしません。プルーフ・オブ・ワークモデルを採用するビットコインでは、新しいブロックが認証されるたびにブロック報酬が与えられますが、プルーフ・オブ・ステーク・システムに貢献する人は、単に取引手数料を得るだけです。
「偽造者」がどのようにしてトランザクションを正常に認証しようとするかを調べてみましょう。
まず、トランザクションを認証する機会を得るには、ユーザーは仮想通貨を特定のウォレットに入れる必要があります。このウォレットは仮想通貨を凍結し、ネットワークのステーキングに使用されることを意味します。ほとんどのプルーフ・オブ・ステークのブロックチェーンには、ステーキングを開始するために必要な仮想通貨の最低要件があり、もちろん多額の先行投資が必要になります。
たとえば、Dashネットワークのトランザクションを認証するには、最低1,000 Dashをステーキングし、凍結する必要があります。2017年12月にダッシュが1コインあたり1,500ドル以上に達し、仮想通貨の史上最高値を記録したとき、実世界では150万ドル相当の費用がかかったでしょう。
ですが、必要な最低額をステーキングするとします。そうすると、報酬(取引手数料)を獲得するチャンスは、保有する仮想通貨の合計パーセンテージに連動します。次の例をご覧ください。
1. プルーフ・オブ・ステークの報酬を獲得するために仮想通貨をステーキングすることにしました。
2. ブロックチェーンには合計1000枚の通貨が流通しています。
3. 100通貨を購入してステーキングします。
4. これは、流通している合計の10%をステーキングしたことになります。
5. すべての報酬を獲得できる確率は10%になります。
したがって、まとめると、
- プルーフ・オブ・ワークでは、すべてのマイナーが複雑な合計を解くことを試みる必要があり、勝者は最も強力かつ最も多くのハードウェアデバイスを所有する人になります。
- プルーフ・オブ・ステークのモデルでは、ステーキングした額に基づいて勝者がランダムに選択されます。
出典: blockgeeks
プルーフ・オブ・ステークのコンセンサスメカニズムを裏付ける最も重要な理論は、ステーキングを行う人々は、物事を正しく行うことでネットワークの安全性を保つことに協力しようとする、ということです。もし偽造者がネットワークをハッキングしようとしたり、悪意のある取引を処理しようとすれば、彼らはステーキングをすべて失うことになりかねません。
これが、このモデルがうまく機能している理由です。ステーキングの金額が多ければ多いほど、収益も増えます。しかし同時に、システムに逆らえば、失うものも大きくなります。
各コンセンサス メカニズムがどのようにトランザクションを確認および認証するかがわかったところで、この「プルーフ・オブ・ワークとプルーフ・オブ・ステークガイド」の次の項目は、なぜ プルーフ・オブ・ステーク・モデルが プルーフ・オブ・ワークよりも優れていると筆者が考えるのかをご説明します。
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プルーフ・オブ・ステークがプルーフ・オブ・ワークよりも優れているのはなぜ？
プルーフ・オブ・ステーク・モデルが多くの問題を解決するため、 プルーフ・オブ・ワークよりもはるかに優れたモデルであると筆者は信じています。その理由を以下で詳しくご説明します。
集中化
「プルーフ・オブ・ワークとプルーフ・オブ・ステーク」ガイドをここまで読んだ方は、プルーフ・オブ・ワークのブロックチェーンにより、強力なハードウェアデバイスを使える人がマイニング報酬を獲得する大きなチャンスがあるとお伝えしたのを覚えているでしょうか？
中央集権的な組織が、ASICと呼ばれる最も高いマイニング能力を生み出すデバイスを数千台購入することになりました。このタイプの操作は「マイニングプール」として知られており、人々が自分のリソースを一緒に「プール」することで、最初に暗号の合計を解決できる最大のチャンスを得ることができます。
その結果、わずか4つのマイニングプール(大部分は電力が安い中国にある)が、ビットコインのマイニング総電力の50%以上を支配しています。
これは、一般の人にはマイニング報酬を獲得するチャンスがないことを意味するため、不公平なシステムといえます。ここがプルーフ・オブ・ステークの異なる点です。このモデルは、利益を上げるためだけにネットワークを支配しようとする集団が力を合わせるのを防ぎます。代わりに、コインを凍結することでネットワークに貢献した人には、投資額に比例した報酬が支払われます。
この「プルーフ・オブ・ワークとプルーフ・オブ・ステーク」ガイドの次の例では、電力消費についてご説明します。
電力消費量
この「プルーフ・オブ・ワークとプルーフ・オブ・ステーク」ガイドでは、ビットコインのような一部のプルーフ・オブ・ワークブロックチェーンは大量の電力を消費するとお伝えしました。これは、マイナーが解かなければならない暗号合計が信じられないほど難しいためです。
最近の研究では、ビットコインネットワークの機能を維持するために必要な電力の総量は、159以上の国で使用される電力量よりも多いことが判明しました。
これは環境に悪いだけでなく、仮想通貨が現実世界で普及する速度も遅くなります。なぜなら、電気料金はフィアット通貨で支払わなければならないからです。
一方、プルーフ・オブ・ステークでは、非常に複雑な計算をする必要がないため、トランザクションを認証するための電気代が大幅に安くなります。
51%攻撃
51%攻撃は、グループまたは1人の個人が総マイニング能力の50%以上を取得するという不幸な出来事を表すのに使用されます。ビットコインのようなプルーフ・オブ・ワークブロックチェーンで起こった場合、その人は特定のブロックに変更を加えることができてしまいます。この人が犯罪者であれば、自分の利益のためにブロックを変更する可能性があるのです。
最近の51%攻撃の例はVergeブロックチェーンに発生し、ハッカーは3,500万XVGコインを盗むことができました。これは当時、総額175万ドル相当の被害でした。
プルーフ・オブ・ステークのコンセンサスメカニズムを使用する場合、51％の攻撃を試みることは経済的に意味がありません。これを達成するためには、悪質な行為者は流通する仮想通貨の総量の少なくとも51％をステーキングする必要があるからです。これができる唯一の方法は、コインを公開市場で購入することです。
これほどの金額を購入すると決めた場合、仮想通貨の実質の価値は途中で増加することになります。その結果、攻撃で得られる以上の費用を費やすことになりかねません。これだけでなく、ネットワークの他のユーザーが何が起こったのかに気づいたら、悪意のある者はすべてのステーキングを失うことになります。
プルーフ・オブ・ワークの問題と、プルーフ・オブ・ステークがそのような問題をどのように解決するかがわかったところで、このプルーフ・オブ・ワークとプルーフ・オブ・ステークガイドの最後のセクションでは、 プルーフ・オブ・ステークを使用することにデメリット があるかどうかについて見ていきます。
プルーフ・オブ・ステークモデルの欠点は？
プルーフ・オブ・ステークとプルーフ・オブ・ワークについて議論するときの最初の懸念は、プルーフ・オブ・ステークが富裕層がさらに裕福になるのを助けることについてです。これは、購入できる仮想通貨が多ければ多いほど、より多くをステーキングできるためです。
このように考えてみてください。もし、ステーキングの最低金額の条件を満たすだけの資金を持っていれば（ほとんどの人は持っていないでしょうが）、非常に良い投資のリターンが保証されるでしょう。最も多くのお金を持っている人は、常に報酬を勝ち取る最高のチャンスを手にすることができ、お金持ちはよりお金持ちになるのです。
ただし、これは、裕福なマイナーが数千のASICデバイスを簡単に購入できるプルーフ・オブ・ワークのコンセンサスメカニズムとほとんど変わりません。
プルーフ・オブ・ステークに関して一部の人々が抱いている2番目の懸念は、 プルーフ・オブ・ワークではできない、複数のチェーンでのトランザクションの認証が可能になることです。これが問題となる理由は、ハッカーが二重支払いの攻撃を実行できる可能性があるためです。
これが何かというと、誰かが資金を他の人に送金したものの、トランザクションが認証される前に再び資金を使ってしまうことです。通常であれば、このような試みはネットワーク上の他のマイナー全員が見れば阻止できます。さらに、プルーフ・オブ・ワークは1つのチェーンでしかマイニングできないため、不正なチェーンは単に拒否されます。
一方、プルーフ・オブ・ステークモデルでは、偽造者が複数のチェーンでマイニングするのにお金はかからないため、おそらく誰かが二重支払いを成功させることができます。これは「"Nothing at stake"問題」として知られています。
実際には、プルーフ・オブ・ステークとプルーフ・オブ・ワークの議論は常に人々の意見を二分します。しかし、イーサリアムのマイニングの本来の方法が変更されようとしているのを見れば、どのメカニズムが最も好まれているかは明らかです。
最も徹底的な仮想通貨関連の記事、ガイド、チュートリアルのコレクションをご参照ください。常に情報を入手し、情報に基づいた判断をしましょう！
プルーフ・オブ・ワークとプルーフ・オブ・ステーク: 結論
このプルーフ・オブ・ワークとプルーフ・オブ・ステークのガイドはこれで以上となります！このガイドを最初から最後までお読みいただければ、各コンセンサスメカニズムがどのように機能するか、そして互いにどのように異なるのかを十分に理解できるはずです。
プルーフ・オブ・ワークは、イーサリアム、ビットコイン、ダッシュ、その他の仮想通貨をマイニングする現在の方法です。ただし、プルーフ・オブ・ワークに関連する多くの問題を十分に認識しておくことも大切です。このような問題は、必要な電力量、現在マイニングプールが抱える電力の集中化、そして51%攻撃の脅威です。
また、 プルーフ・オブ・ステーク・モデルが仮想通貨業界にもたらすソリューションのいくつかもご紹介しました。しかし、ブロックチェーン技術がより高度になるにつれて、他の多くのコンセンサスアルゴリズムも市場に出てきていますが、どれも長所と短所があります。
かなりの量の仮想通貨をマイニングすることになった場合、仮想通貨を安全なウォレットに保管することをお忘れなく！Ledger Nano XとTrezor Model Tは最もお勧めのオプションです。また、他の仮想通貨に交換する際には、KuCoin、Coinbase、Kraken、Binanceなど、信頼できる仮想通貨取引所を選ぶようにしましょう。
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| 24語のリカバリーフレーズまたはNano S Plus | 12-24文字と数字のコード | |
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