PoSはどのように機能しますか？このコンセンサスアルゴリズムは、計算能力の代わりに、参加者がネットワークにロックする準備ができているコインのサイズに依存します。これにより、PoSは従来のProof of Workとは根本的に異なり、ブロックチェーンのエネルギー効率、スケーラビリティ、およびセキュリティに新しい可能性を開きます。
動作原理:理論から実践へ
2011年にProof of Workの問題を解決するために導入されたProof of Stakeは、ネットワークからバリデーターをランダムに選出する原則に基づいています。システムは、ロックされたコインの量、ステーキングにおける滞在時間、ランダム化、ノードの資金提供など、いくつかの要因を考慮します。
ビットコインの時代とその計算能力から、ブロックチェーンコミュニティは経済的コンセンサスへと移行しました。Proof of Stakeがどのように機能するかは、このアプローチの効果を証明しています：ネットワークは経済性、スケーラビリティ、公平性を得ました。Proof of Workは依然としてビットコインやいくつかの他のプロジェクトで使用されていますが、Proof of Stakeは次世代のブロックチェーンの標準となりつつあり、この変化は長い間私たちと共にあるでしょう。
Proof of Stakeの仕組み：次世代コンセンサスメカニズムについて知っておくべきこと
PoSはどのように機能しますか？このコンセンサスアルゴリズムは、計算能力の代わりに、参加者がネットワークにロックする準備ができているコインのサイズに依存します。これにより、PoSは従来のProof of Workとは根本的に異なり、ブロックチェーンのエネルギー効率、スケーラビリティ、およびセキュリティに新しい可能性を開きます。
動作原理:理論から実践へ
2011年にProof of Workの問題を解決するために導入されたProof of Stakeは、ネットワークからバリデーターをランダムに選出する原則に基づいています。システムは、ロックされたコインの量、ステーキングにおける滞在時間、ランダム化、ノードの資金提供など、いくつかの要因を考慮します。
参加者がバリデーションプロセスに参加したい場合、彼はネットワーク内で特定の数量のコインをロックします。ステーキングに多くのコインがあればあるほど、次のブロックを作成するために選ばれる可能性が高くなります — このプロセスはフォージングと呼ばれます。しかし、システムは「富があればあるほど可能性が高い」という原則には従いません：特定のランダム化メカニズムとステーキングの長さによる選択が使用され、一部の参加者の支配を防ぎます。
バリデーターの選定方法
ランダムブロック選択は、最小のハッシュと同時に最大のステーキング合計を持つノードを検索することを意味します。このアプローチは公平ですが、予測可能です：各参加者のコインの量は公開されています。
ステーキングの時間選択は異なります: バリデーターは、ブロックチェーンにトークンが存在する期間に基づいて選ばれます。期間は、日数と賭けのサイズの積として計算されます。ブロックが作成された後、カウンターはリセットされ、同じ参加者の再選出を防ぎます。
バリデーションプロセスと報酬
選択されたバリデーターはトランザクションの正当性を検証し、ブロックに署名してチェーンに追加します。これに対して、彼はブロック内のトランザクションから一部の手数料を受け取り、時にはコインで追加の報酬を得ることもあります。
バリデーターがシステムから退出したい場合、彼の報酬とステークは一定の期間ブロックされます — これはネットワークが参加者が偽のブロックを追加していないかを確認することを可能にします。詐欺が発見されると、バリデーターは資金の一部を失います (このプロセスは「スラッシング」と呼ばれます)。こうした経済的インセンティブは、ネットワークを不正な行為から保護します。
どのネットワークがProof of Stakeを使用していますか
Ethereum 2.0へのアップグレードの一環として、EthereumがPoSに移行した後、このメカニズムは新しいブロックチェーンの標準となりました。今日、PoSは次のように適用されています:
各ネットワークは自分のニーズに合わせてメカニズムを適応させ、アルゴリズムの独自のバリエーションを作成します。
PoWに対するPoSの利点
エネルギー効率は主な利点です。参加費用は、数学的なパズルを解くためのエネルギーコストではなく、ステーキングの経済的コストに依存します。これはProof of Workよりも比べ物にならないほど経済的です。
より手頃な分散化。ノードの立ち上げは、高価なマイニング機器を必要としなくなりました。誰でもコインをロックしてバリデーションに参加できるため、参入障壁が下がり、ネットワークの分散化が進みます。
制限のないスケーラビリティ。ネットワークはマイナーの物理的な能力に依存しないため、新しいバリデーターを追加することははるかに簡単で安価です。
経済的安全性。バリデーターは自らの資金をリスクにさらします — ネットワークが詐欺を発見した場合、彼は得る以上の損失を被ります。このように、不正行為は経済的に非合理的になります。
適応性。Proof of Stakeは、さまざまなブロックチェーンの異なるタスクやニーズに簡単に適応できるため、多くのバリエーションが作成されました。
PoSの欠点とリスク
利点があるにもかかわらず、そのメカニズムには重大な欠点があります。
フォークの問題。PoSではフォークの両側を検証することに対する経済的な罰がない — PoWとは異なり、これは膨大なエネルギーコストを必要とします。これにより、悪意のある攻撃者が分岐中にネットワークを攻撃しやすくなります。
ステーキングへの参入障壁。PoSはPoWよりもアクセスしやすいですが、参加者は依然としてブロックチェーンのネイティブトークンが必要です。効果的なステーキングにはしばしば多額の投資が必要であり、これが資本のないユーザーを排除する可能性があります。PoWでは、誰でも安価な機器で作業するか、プールに参加することができました。
51%攻撃への脆弱性。両方のメカニズムが脆弱である一方、PoSはこのリスクに対してより敏感です。トークンの価格が下落するか、ブロックチェーンの時価総額が低くなると、敵は理論的にトークンの過半数を安く買い占め、ネットワークを掌握することができます。
PoSのバリエーション
各ブロックチェーンにおけるProof of Stakeの働きは、その特性によって異なります。アルゴリズムのさまざまな修正が進化しました:
デリゲーテッド・プルーフ・オブ・ステーク (DPoS)
ユーザーが完全なバリデーターになることなく、コインをステーキングすることを可能にします。その代わりに、彼らはデリゲートとして機能します：選択したバリデーターを通じて資金を提供し、彼の報酬の一部を受け取ります。デリゲートは、提供されるインセンティブのサイズと評判に基づいてバリデーターを選択します。
ノミネーテッド・プルーフ・オブ・ステーク (NPoS)
Polkadotで使用されます。DPoSに似ていますが、重要な違いがあります：ノミネート者は、選んだバリデーターが不正である場合、資金を失うリスクがあります。各ノミネート者は最大16のバリデーターを選ぶことができ、ネットワークは彼のコインを均等に分配します。Polkadotはバリデーターの選択にゲーム理論を適用しています。
ステークされた権限の証明 (PoSA)
BNBスマートチェーンを使用しています。権威証明（PoA）とステーク証明（PoS）を組み合わせています：21名のアクティブなバリデーターのグループが、委任されたBNBの数に基づいて選ばれ、交代でブロックを作成します。このリストは毎日更新されます。
まとめ
ビットコインの時代とその計算能力から、ブロックチェーンコミュニティは経済的コンセンサスへと移行しました。Proof of Stakeがどのように機能するかは、このアプローチの効果を証明しています：ネットワークは経済性、スケーラビリティ、公平性を得ました。Proof of Workは依然としてビットコインやいくつかの他のプロジェクトで使用されていますが、Proof of Stakeは次世代のブロックチェーンの標準となりつつあり、この変化は長い間私たちと共にあるでしょう。