まとめ
Proof of Stake は、Proof of Work の一般的な代替手段です。バリデーターはトランザクションを検証するためにコンピューティング能力を必要としませんが、トークンをステークする必要があるため、必要なエネルギー消費が大幅に削減されます。 Proof of Stake により、分散化、セキュリティ、スケーラビリティも向上します。
ただし、暗号通貨にアクセスできなければ、プルーフ・オブ・ステークにアクセスすることは困難です。時価総額が低いブロックチェーンを選択すると、51% 攻撃も発生しやすくなります。 Proof of Stake は汎用性が高いため、さまざまなブロックチェーンやユースケースに適した複数のバリエーションもあります。
導入
Proof of Stake は現在、ブロックチェーン ネットワークで最も人気のあるオプションです。しかし、バリエーションが非常に多いため、中心となる概念を理解するのが難しい場合があります。現在、そのオリジナルの形で見ることはほとんどありません。ただし、すべてのタイプのプルーフ・オブ・ステークは同じ中心概念を共有しています。これらの類似点を理解することは、どのブロックチェーンを使用するか、またその動作方法についてより適切な選択をするのに役立ちます。
プルーフ・オブ・ステークとは何ですか?
プルーフ オブ ステーク コンセンサス アルゴリズムは、プルーフ オブ ワークの問題を解決するために、2011 年に Bitcointalk フォーラムを通じて開始されました。どちらのアルゴリズムもブロックチェーンのコンセンサスに達するという同じ目標を持っていますが、目標を達成するためのプロセスはまったく異なります。参加者は計算負荷の高い証明を提供する必要はなく、トークンをステーキングしたことを証明することだけが必要です。
プルーフ・オブ・ステークはどのように機能しますか?
プルーフ・オブ・ステーク アルゴリズムは、擬似ランダム選出方法を使用してノードのグループからバリデータを選択します。このシステムでは、ステーキング年齢 (ランダム化要素) やノードの資産など、さまざまな要因が考慮されます。
プルーフ・オブ・ステーク システムでは、ブロックはマイニングされるのではなく「鍛造」されます。それでも、「マイニング」という言葉を時々聞くことがあります。ほとんどのプルーフ・オブ・ステーク暗号通貨は、ノードをすぐに起動できるように、起動時に「事前に偽造された」トークンを提供します。
偽造プロセスに参加するユーザーは、一定数のトークンを自分の資産としてネットワークにロックする必要があります。エクイティのサイズによって、次のバリデータとしてノードが選択される可能性が決まります。エクイティが大きいほど、その機会も大きくなります。このプロセスがネットワーク内で最もリッチなノードだけを優先しないようにするために、選択プロセスにいくつかの特別な工夫が追加されています。最も一般的に使用される 2 つの方法は、「ランダム化ブロック選択」と「コイン年齢選択」です。
ランダムなブロック選択
ランダム ブロック選択方法では、最も低いハッシュ値と最も高いステークの組み合わせを持つノードを探すことによってバリデーターが選択されます。賭け金の規模は公開されているため、他のノードは多くの場合、次の偽造者が誰になるかを予測できます。
コインの年齢の選択
通貨年齢選択方法では、トークンのステーキング期間に基づいてノードが選択されます。コインの存続期間は、トークンが株式として保持されていた日数とステーキングされたトークンの数を乗算して計算されます。
ノードがブロックを鍛造すると、そのコイン年齢はゼロにリセットされ、別のブロックを鍛造するまで一定期間待機する必要があります。これにより、大きなステークを持つノードがブロックチェーンを支配するのを防ぐことができます。
トランザクションの確認
プルーフ・オブ・ステークアルゴリズムを使用する各暗号通貨は、ネットワークとユーザーに、ルールとメソッドの最適な組み合わせと思われるものを提供します。
次のブロックを作成するためにノードが選択された場合、このブロック内のトランザクションが有効かどうかがチェックされます。次に、ブロックに署名し、ブロックチェーンに追加します。このノードは、ブロックからのトランザクション手数料と、一部のブロックチェーンではトークンからの報酬を受け取ります。
ノードが偽造者になることを望まなくなった場合、ネットワークはそのノードがブロックチェーンに偽のブロックを追加したかどうかを検証し、検証が正しければ、一定期間後にノードの権利と獲得した報酬が解放されます。
どのブロックチェーンがプルーフ・オブ・ステークを使用していますか?
イーサリアム以降のほとんどのブロックチェーンは、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しています。通常、これらのメカニズムはネットワークのニーズに合わせて変更されます。これらの変更については、この記事の後半で説明します。イーサリアム自体は現在、イーサリアム 2.0 によるプルーフ・オブ・ステークに移行中です。
プルーフ・オブ・ステークまたは関連フォームを使用するブロックチェーン ネットワークには次のものがあります。
1. バイナンスコイン（BNB）チェーン
2. バイナンスコイン（BNB）スマートチェーン
3. ソラナ
4. 雪崩
6.水玉模様
プルーフ・オブ・ステークの利点
プルーフ・オブ・ワークと比較すると、プルーフ・オブ・ステークには明らかな利点があります。このため、新しいブロックチェーンではほぼ常にプルーフ・オブ・ステークが使用されます。その利点は次のとおりです。
適応性
ユーザーのニーズとブロックチェーンの変化に応じて、プルーフ・オブ・ステークも変化します。これは、多数のデバッグ アプリケーションからはっきりとわかります。このメカニズムは多用途であり、ほとんどのブロックチェーンのユースケースに簡単に適応できます。
分散化
この方法はコスト効率が高いため、多数のユーザーがノードを実行することをお勧めします。このインセンティブとランダム化のプロセスにより、ネットワークの分散化レベルが高まります。ステーキングプールはありますが、プルーフオブステークメカニズムに基づいて個人がブロックの鍛造に成功する可能性ははるかに高くなります。全体的に、これによりステーキングプールの必要性が減ります。
エネルギー効率
Proof of Stake は、Proof of Work と比較して非常にエネルギー効率が高くなります。参加コストは、パズルを解くための計算コストではなく、トークンをステーキングする経済コストによって決まります。このメカニズムにより、コンセンサスメカニズムの実行に必要なエネルギーが大幅に削減されます。
スケーラビリティ
Proof of Stake はコンセンサス生成に物理マシンに依存しないため、よりスケーラブルです。巨大な鉱山や大量のエネルギーの購入は必要ありません。ネットワークにバリデータを追加すると、より安価で、よりシンプルで、実装が簡単になります。
安全性
ステークは、バリデーターが偽のトランザクションを処理しないようにするための金銭的インセンティブとして機能します。ネットワークが偽のトランザクションを検出した場合、バリデーターはその権利と利益の一部、および将来の活動に参加する権利を失います。したがって、エクイティが報酬より高い限り、検証者が不正行為を試みた場合、受け取った報酬よりも多くのトークンを失うことになります。
ネットワークを効果的に制御し、不正なトランザクションを承認するには、ノードがネットワークの過半数の株式を所有する必要があります。これは 51% 攻撃とも呼ばれます。暗号通貨の価値に基づくと、ネットワークを制御するには流通供給量の 51% を獲得する必要がありますが、これを達成することはほぼ不可能です。
ただし、以下で説明するように、これは欠点になる可能性もあります。
プルーフ・オブ・ステークのデメリット
Proof of Stake には Proof of Work に比べて多くの利点がありますが、それでもいくつかの欠点があります。
分岐
標準のプルーフ オブ ステーク メカニズムを使用しても、フォークの両側でのマイニングが制限されることはありません。 proof-of-work を使用する場合、両側をマイニングするとエネルギーの無駄が発生します。プルーフ・オブ・ステークを使用すると、コストが大幅に削減されるため、人々はフォークの両側に「賭ける」ことができます。
アクセシビリティ
ステーキングを開始するには、ブロックチェーンのネイティブ トークンの供給が必要です。これには、取引所またはその他の手段を通じてトークンを購入する必要があります。必要な金額によっては、ステーキングを効果的に開始するには多額の投資が必要になる場合があります。
作業証明があれば、マイニング機器を安価に購入したり、レンタルしたりすることもできます。このようにして、マイニングプールに参加して、すぐに検証してお金を稼ぎ始めることができます。
攻撃力51%
proof-of-work も 51% 攻撃の影響を受けやすいですが、proof-of-stake を使用する方が明らかに簡単です。トークンの価格が暴落した場合、またはブロックチェーンの時価総額が低い場合、理論的にはトークンの 50% 以上を購入してネットワークを制御した方が安くなる可能性があります。
プルーフ・オブ・ワークとプルーフ・オブ・ステーク
これら 2 つのコンセンサス メカニズムを比較すると、いくつかの重要な違いが見つかります。
ただし、ブロックチェーンごとにさまざまなプルーフ・オブ・ステークのメカニズムがあります。違いの多くは、使用される正確なメカニズムに依存します。
ステーク証明に基づくその他のコンセンサスメカニズム
プルーフ・オブ・ステークは非常に適応性があります。開発者は、ブロックチェーンの特定のユースケースに合わせて正確なメカニズムを調整できます。最も一般的なメカニズムのいくつかを次に示します
委任されたプルーフ・オブ・ステーク (DPoS)
委任された Proof-of-Stake を使用すると、ユーザーはバリデーターにならずにトークンをステーキングできます。この場合、バリデーターとステークしてブロック報酬を共有できます。候補となるバリデータの背後に委任者が多いほど、選択される可能性が高くなります。通常、検証者は報酬として委任者と共有する金額を変更できます。バリデーターの評判も、委任者が選択する際の重要な要素です。
指名されたプルーフ・オブ・ステーク (NPoS)
Nominated Proof of Stake は、Polkadot によって開発されたコンセンサス モデルです。 Delegated Proof of Stake と多くの類似点がありますが、重要な違いが 1 つあります。指名者 (委任者) も、ステーキングにおいて悪意のあるバリデーターに従っている場合、ステークを失う可能性があります。
推薦者は最大 16 人の検証者を選択し、彼らをフォローして利益を賭けることができます。その後、ネットワークは選択されたバリデーター間でステークを均等に分配します。 Polkadot はまた、ゲーム理論と選挙理論からのいくつかの方法を使用して、誰が新しいブロックを構築するかを決定します。
権威あるプルーフ・オブ・ステーク (PoSA)
Binance Coin (BNB) スマート チェーンは、権威あるステーク証明を使用してネットワークのコンセンサスを生成します。このコンセンサスメカニズムは、Proof of Authority と Proof of Stake を 1 つに組み合わせ、バリデーターが交代でブロックを偽造できるようにします。参加資格のある 21 人のアクティブなバリデーターのグループは、バリデーターによってステーキングされた、またはバリデーターの背後から委任されたバイナンス コイン (BNB) の量に基づいて選択されます。このコレクションは毎日決定され、選択されたものはバイナンス コイン (BNB) チェーンに保存されます。
結論は
トランザクションのブロックをネットワークに追加する方法は、ビットコイン以降大きく変わりました。私たちはもはや、暗号通貨のコンセンサスを生成するためにコンピューティング能力に依存する必要はありません。プルーフ・オブ・ステーク システムには多くの利点があり、プルーフ・オブ・ステークが有効であることは歴史が証明しています。時間が経つにつれて、ビットコインは、数少ない残っている作業証明ネットワークの 1 つとなっているようです。今のところ、Proof of Stake は存続するようです。
