すべてのブロックチェーンは、非常にシンプルな質問に答えるための合意メカニズムに依存しています：現在、ブロックチェーンがどのように見えるかを決定するのは誰ですか？合意は新しいブロックがどのように追加されるか、トランザクションがどのように確認されるか、ネットワークがどのように自らを再書き換えや操作から保護するかを決定します。ハイブリッドProof of WorkおよびProof of Stakeシステムは、2つのよく知られたモデルの強みを組み合わせながら、それぞれの弱点を軽減しようとする試みとして登場しました。
Proof of Work: コストによるセキュリティ
Bitcoinなどの純粋なProof of Workに依存するブロックチェーンでは、マイナーのみが新しいブロックを作成できます。マイナーは、専門のハードウェアを使用して暗号パズルの解決策を繰り返し推測することで競争します。各正しい解決策により、マイナーは新しいブロックを提案でき、ネットワークの残りがルールに従っている場合は受け入れられます。
最も多くの累積作業を持つチェーン、つまり最も多くのハッシュ作業を行ったチェーンが有効と見なされます。このデザインは、マイナーが常に最も長いチェーンの上に構築するように促し、歴史を再書き換えることを試みるのではなく、新しいブロックを追加することを奨励します。トランザクションの上により多くのブロックが追加されるにつれて、それを反転させるコストは急速に増加し、確認されたトランザクションはますます安全になります。
しかし、Proof of Workには構造的な欠点があります。単一のエンティティが十分なハッシュパワーを制御している場合、秘密裏に別のチェーンをマイニングし、後でそれを公開することで、いわゆる多数攻撃を試みることができます。そのようなシナリオでは、マイナーもガバナンスに対して大きな影響力を持つことになり、プロトコルへの変更はハッシュパワーの過半数がそれを強制することに同意しなければ成功しません。
Proof of Stake: 所有権による影響
Proof of Stakeは非常に異なるアプローチを取ります。マイナーがエネルギーを消費する代わりに、検証者は彼らがロックアップする暗号通貨の量に基づいて選ばれます。リスクの高いものが多いほど、誠実に行動するための強いインセンティブがあると見なされます。なぜなら、不誠実な行動はペナルティをもたらす可能性があるからです。
このモデルはエネルギー消費を劇的に削減しますが、それ自体の課題も引き起こします。最も議論されている問題の一つが、「何も失うことがない」という問題です。フォークが発生すると、検証者は複数の競合チェーンを同時にサポートする誘惑に駆られるかもしれません。なぜなら、それを行うことは非常に少ないコストで可能であり、報酬を最大化するからです。また、大規模な保有を持つ参加者がネットワークの報酬のシェアを継続的に増やし、時間の経過とともに影響力を徐々に高めるため、富の集中に関する懸念もあります。
なぜハイブリッドPoW/PoSが存在するのか
ハイブリッドProof of WorkおよびProof of Stakeシステムは、これら2つのアプローチを統合するように設計されており、それぞれが他を補完することを可能にします。目標は一方を他方で置き換えることではなく、絶対的な支配を持つ単一のグループが存在しないように、重ね合わせることです。
このデザインの最も顕著な例の一つはDecredであり、PoWマイニングとアクティブなPoS投票レイヤーを統合しています。一部のネットワークは、マスターノードベースのシステムなど、ハイブリッドとして説明されることが多いですが、異なる哲学に従っています。たとえば、DashはProof of Workを担保付きサービスノードと組み合わせていますが、このモデルは真のPoSベースの投票とは異なります。ここでの焦点は、Proof of Stakeをブロック検証とガバナンスに意味のある形で埋め込んだハイブリッドにあります。
Decredのハイブリッド合意がどのように機能するか
DecredのProof of Workコンポーネントは、従来のPoWシステムと非常に似た機能を持っています。マイナーはコンピューティングパワーを使用して、有効なブロックを見つけてネットワークに提案します。Decredを特異なものにするのは、その次に起こることです。
Proof of Stakeに参加するために、Decredの保有者は自分のコインをロックして投票チケットを購入します。これらのチケットは時間とともにランダムに選ばれ、呼び出されると投票に使用されます。ロックされた資金はチケットが使用されるか期限切れになるまでアクセスできないため、実際の経済的コストが生じ、投票者はネットワークの長期的な健全性に対する真のエクスポージャーを持つことが保証されます。
利害関係者は複数の役割を果たしますが、最も重要なのはブロック投票です。マイナーが新しいブロックを発見すると、それは自動的にブロックチェーンの一部にはなりません。代わりに、そのブロックはランダムに選ばれたPoSチケットの過半数によって承認されなければなりません。これらの投票がない場合、そのブロックは無効と見なされ、構築することはできません。
このデザインは、利害関係者がマイナーを直接監視することを可能にします。マイナーが悪意のある行動や非効率的な行動をとった場合、投票者は単に彼らのブロックを拒否できます。重要なのは、ブロックを拒否することがマイナーの報酬を取り除き、投票者の報酬はそのままにすることです。これにより、権力のバランスが単にマイナーだけから移行し、合意規則が最終的にはコイン保有者によって強制されることが保証されます。
攻撃に対する強力な防御
ハイブリッド合意は攻撃のコストを大幅に引き上げます。従来のProof of Workシステムでは、攻撃者はハッシュパワーの過半数を制御する必要があります。Decredのモデルでは、彼らはまた、ライブステーキングチケットの相当部分を制御する必要があります。チケットはゆっくりと取得され、資金は長期間ロックされる必要があるため、攻撃者は資本制約と市場リスクの両方に直面します。
各ブロックはランダムに選ばれた利害関係者によって承認される必要があるため、マイナーは広範な協力なしに秘密裏に代替チェーンを構築することができません。この要件は透明性を強制し、歴史を書き換える攻撃を実行するのをはるかに困難にします。
利害関係者投票によるガバナンス
ブロック検証を超えて、Decredはガバナンスをその合意規則に直接埋め込んでいます。プロトコルへの変更は、利害関係者からの強い超過多数の承認を必要とする正式な投票プロセスを通過しなければなりません。投票が始まる前でさえ、多くのマイナーと投票者はすでに更新されたソフトウェアを実行している必要があり、ネットワーク全体の広範な準備を保証します。
投票が始まると、提案は固定された期間の間に評価されます。厳格な承認閾値を満たすものだけが有効化され、その場合でも、有効化は参加者が準備する時間を与えるために遅れます。このアプローチにより、合意の変更は意図的で透明であり、マイナーによって指示されるのではなく、コミュニティ主導になります。
財務およびプロジェクト管理
Decredはまた、長期的な持続可能性を強化する方法でブロック報酬を配分します。報酬はマイナー、利害関係者、および開発財団の間で分割されます。財団はチケット保有者によって管理され、彼らはPoliteiaを通じて資金提案に投票します。これにより、貢献者は意義のある作業のために報酬を得ることができ、意思決定はコミュニティの手に委ねられます。
最終的な考え
ハイブリッドProof of WorkおよびProof of Stake合意は、セキュリティ、分散化、およびガバナンスのバランスを取るための思慮深い試みを表しています。マイナーと利害関係者の協力を必要とすることにより、Decredのようなシステムは純粋なPoWまたは純粋なPoSデザインに関連するリスクを減少させます。
単一のグループに権力を集中させるのではなく、ハイブリッド合意は複数のレイヤーに影響を分散させ、攻撃のコストを高くし、ガバナンスをより包括的にします。将来のハイブリッドシステムはDecredとは非常に異なるかもしれませんが、基本的なアイデアは同じです：レジリエントなブロックチェーンは、共有責任と慎重に調整されたインセンティブから利益を得ます。