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Proof of Stake は、Proof of Work コンセンサス アルゴリズムの一般的な代替手段です。このメカニズムは、トランザクションを確認するためにコンピューティング能力を使用するのではなく、バリデーターによって提供されるコインを賭けます。 Proof of Stake は、エネルギー消費を大幅に削減するだけでなく、分散化、セキュリティ、スケーラビリティを向上させることができます。
ただし、プルーフ・オブ・ステークは、暗号通貨にアクセスできないユーザーにとってはそれほど便利ではない可能性があり、時価総額が低いブロックチェーンに対する 51% 攻撃のリスクも伴う可能性があります。 Proof of Stake は非常に汎用性が高いため、さまざまなブロックチェーンやタスクに合わせて幅広いバリエーションがあります。
導入
Proof of Stake は、今日多くのブロックチェーン ネットワークで最も人気のあるコンセンサス アルゴリズムですが、バリエーションが多いため、理解するのが難しい場合があります。さらに、このメカニズムを元の形で見つけることはほとんど不可能です。ただし、すべてのタイプのプルーフ オブ ステークは同じ概念に基づいて機能し、ブロックチェーンを選択する際にどちらが最善の決定を下すのに役立つかを理解します。
プルーフ・オブ・ステークとはどういう意味ですか?
Proof of Stake コンセンサス アルゴリズムは、Proof of Work の問題を解決することを目的として、2011 年に Bitcointalk フォーラムに導入されました。これらのメカニズムはどちらもブロックチェーン上で合意を達成しようと努めていますが、その方法は異なります。 Proof of Work ユーザーが計算作業を実行する場合、Proof of Stake 参加者はコインをステーキングするだけで済みます。
プルーフ・オブ・ステークはどのように機能しますか?
Proof of Stake メカニズムは、ノードのグループからバリデータを決定するランダム選択プロセスに基づいています。これを行うために、システムはコインのステーキング期間、ランダム化、ノードの財務的安全性などの要素の組み合わせを使用します。
Proof of Stake システムでは、ブロック作成の文脈ではマイニングではなくフォージングという用語が使用されますが、両方のオプションが存在します。ほとんどの Proof of Stake 暗号通貨は、ノードがすぐに動作し始めることができるように、事前に作成されたコインの供給とともに起動されます。
ブロック作成プロセスに参加するには、ユーザーはネットワーク上で多数のコインをロックし、それらをステーキングに追加します。ステークされたコインの数により、各ノードが次のバリデーターとして選択される可能性が高くなります。ステークされた金額が大きいほど、その可能性は高くなります。最も裕福なノードを優先せずにノードを公平に選択するために、選択プロセスではランダムなブロック選択やステーキング期間選択などの独自の方法が使用されます。
ランダムなブロック選択
ランダムなブロック選択では、最小のハッシュ値と最大のステーキング量を持つノードを検索することによってバリデーターが決定されます。この場合、各参加者が賭けたコインの量は公開されているため、通常、誰が次のバリデーターになるかを事前に予測することが可能です。
ステーキング期間による選択
ステーキング期間によって選択する場合、バリデーターはトークンがステーキングされている期間に基づいて決定されます。期間は、コインがステーキングされた日数とステーキングされたコインの数を乗算して計算されます。
ブロックが作成されると期間はゼロにリセットされるため、次のブロックを作成するために同じノードが選択されるまでに時間がかかり、リッチノードがブロックチェーンを支配するのを防ぎます。
トランザクションの検証
Proof of Stake コンセンサスアルゴリズムを備えた各暗号通貨には、ネットワークの効率を確保する独自のルールとメソッドのセットがあります。
新しいブロックを作成するために選択されたノードは、トランザクションの有効性を検証し、ブロックに署名して、ブロックチェーンに追加します。報酬として、バリデーターは追加されたブロックから取引手数料の一部を受け取り、一部のブロックチェーンではコインの形で報酬も受け取ります。
参加者がイニシエーターになることを望まなくなった場合、獲得した報酬とステーキングコインはしばらくブロックされます。これにより、開始者がブロックチェーンに不正なブロックを追加したかどうかをシステムに確認する機会が与えられます。
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?
イーサリアム後に登場したブロックチェーンのほとんどは、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、各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。次に、それらをさらに詳しく見ていきます。イーサリアム自体は現在、イーサリアム 2.0 アップデートを通じて Proof of Stake への移行過程にあります。
Proof of Stake またはそのバリエーションを使用するブロックチェーン ネットワークには、次のようなものがあります。
1. BNBチェーン
2. BNBスマートチェーン
3. ソラナ
4. 雪崩
5.水玉模様
プルーフ・オブ・ステークのメリット
Proof of Stake は多くの点で Proof of Work よりも優れているため、ほぼすべての新しいブロックチェーンで使用されています。その利点は次のとおりです。
適応性
Proof of Stake は、ユーザーの変化するニーズと進化するブロックチェーンに対応するよう努めており、これはアルゴリズムの新しく多様なバリエーションの出現に反映されています。このメカニズムは多機能であり、ほとんどのブロックチェーン タスクに適しています。
分散化
ノードの実行はよりアクセスしやすくなり、ネットワークはユーザーにノードの実行を奨励することを目的としています。インセンティブ システムとランダム化プロセスにより、ネットワークがより分散化されます。ステーキングプールの存在にもかかわらず、個人がプルーフオブステークに基づいてブロックを作成できる可能性ははるかに高くなります。これにより、ステーキング プールを作成する必要性が減ります。
エネルギー効率
Proof of Work と比較すると、Proof of Stake は信じられないほどエネルギー効率が優れています。このようなメカニズムでは、参加コストは、パズルを解くための計算コストではなく、ステーキングの経済コストによって決まります。したがって、この合意メカニズムを実行するのに必要なエネルギーコストははるかに少なくなります。
スケーラビリティ
Proof of Stake はコンセンサスを達成するために物理マシンに依存しないため、よりスケーラブルなメカニズムです。巨大なマイニングファームを購入したり、大量のエネルギーを消費したりする必要はありません。ネットワーク上で複数のバリデータを使用すると、はるかに安価で簡単でアクセスしやすくなります。
安全性
ステーキング メカニズムにより、イニシエーターは検証済みのブロックのみを作成するようになります。ネットワークが不正なトランザクションを検出した場合、バリデーターはステークの一部と、将来的にブロックを作成する権利を失います。したがって、ステーキングシェアが報酬よりも大きい場合、不正なバリデーターは受け取るコインよりも多くのコインを失うことになります。
ネットワークを制御して不正なトランザクションを実行するには、ノードがネットワークのより大きなシェアを所有する必要があります。これは 51% 攻撃と呼ばれます。ただし、これは流通しているコインの 51% を獲得した場合にのみ可能であり、実際には不可能です。
それでも、場合によってはこれが欠点になる可能性があります。これについては次に見ていきます。
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。
フォーキー
標準のプルーフ オブ ステーク メカニズムでは、フォークのどちらの側でもマイニングに対する障壁はありません。ただし、Proof of Work では、両側でマイニングを行うとエネルギー コストが高くなります。 Proof of Stake を使用するとコストを大幅に削減でき、ユーザーはフォークの両側で「ステーキング」できるようになります。
可用性
ステーキングの場合、ユーザーはネイティブ ブロックチェーン トークンが必要になります。これらは取引所またはその他の方法で購入できます。場合によっては、効果的なステーキングには多額の投資が必要となる場合があります。
Proof of Work メカニズムにより、安価なマイニング機器で作業したり、レンタルしたりすることもできます。このおかげで、ユーザーはプールに参加して、すぐにトランザクションを検証して収益を得ることができます。
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 メカニズムを備えたブロックチェーンはそれらに対してより脆弱です。トークンの価格が暴落したり、ブロックチェーンの時価総額が低い場合、理論的には攻撃者が低価格でトークンの 50% 以上を取得し、ネットワークの制御を掌握す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明らかになります。
ただし、ブロックチェーン上の Proof of Stake にはさまざまなバージョンがあります。多くの違いは、メカニズムの特定の目的によって異なります。
プルーフ・オブ・ステークメカニズムのバリエーション
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仕様に応じて仕組みを変更できます。以下は、最も一般的なバリエーションの一部です。
委任型プルーフオブステーク（DPoS）
委任されたプルーフ・オブ・ステークを使用すると、ユーザーはバリデーターにならずにコインをステーキングできます。この場合、彼らはデリゲートとして機能します。彼らはバリデーターを通じてステーキングに資金を寄付し、ブロックの報酬の一部を受け取ります。候補となるバリデーターを支持する代表者が多いほど、そのバリデーターが選ばれる可能性が高くなります。通常、デリゲートはバリデーターが提供するインセンティブの量と評判によって決まります。
指名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。これは多くの点で委任されたプルーフ オブ ステークと似ていますが、1 つの重要な違いがあります。それは、指名者 (委任者) が悪意のあるバリデーターを通じて資金をステークした場合、資金を失うリスクも伴うということです。
候補者は、ステーキングに資金を提供する最大 16 人のバリデーターを選択できます。その後、ネットワークは選択されたバリデーター間でコインを均等に分配します。 Polkadot はまた、誰が新しいブロックを構築するかを決定するために、いくつかのゲーム理論と選挙理論のアプローチを使用します。
ステーク権限証明 (PoSA)
BNB スマート チェーンは、Proof of Staked Authority を使用してネットワークのコンセンサスを達成します。このコンセンサスメカニズムは、Proof of Authority と Proof of Stake を組み合わせたもので、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。 21 人のアクティブなバリデーターのグループが参加できます。参加するグループは、ステークまたは代理で委任した BNB の量によって選択されます。このグループは毎日選択され、BNB チェーンはこの選択に関する情報を保管します。
結論
ネットワークにブロックを追加する方法は、ビットコインの誕生以来大幅に変化しました。ユーザーは、暗号化のコンセンサスを作成するためにコンピューティング能力に依存する必要がなくなりました。代わりに、多くの利点があり、効果的であることが証明されているプルーフ・オブ・ステークアルゴリズムを使用できます。おそらく、時間の経過とともに、その代替手段である Proof of Work メカニズムは、ビットコインとその他の少数のネットワークでのみ使用されるようになるでしょう。いずれにせよ、Proof of Stake は間違いなく長期にわたって存在します。
