Proof of Stakeとその動作原理とは？

Proof of Work (PoW) は、ビットコインの全取引の履歴を正確に検証するために使用されます。しかし、エネルギー消費が大きく、取引容量に限りがある。そのため、より時間とエネルギーを消費しないアプローチを重視した新しいコンセンサスメカニズムが生まれ、その中でもProof of Stake（PoS）モデルが最も有望視されています。

この記事では、Proof of Stakeとは何か、どのように機能するのか、史上初のメカニズムであるProof of Workとの違い、その長所と短所、この方式を採用する最も人気のある暗号資産、そしてその将来の展望を知ることができます。

PoS(Proof of Stake)とは？

コンセンサスメカニズム とは、分散型データベースの安全性を確保し、データを検証するための技術である。暗号通貨におけるデータベースはブロックチェーンと呼ばれ、このブロックチェーンを保護するために開発されたのがコンセンサスプロセスである。暗号通貨において取引を完了し、ブロックチェーンに新しいブロックを追加するためのコンセンサス機構をPoS（Proof of Stake）と呼びます。

Proof of Stakeは、ブロックの検証やブロックチェーン、ひいては暗号通貨自体の安全性を確保する操作に関わる計算作業量を減少させるものである。コインの所有者の機器を使用したブロックの検証は、Proof of Stakeによって調整されます。所有者は、ブロックを検証する能力と引き換えに、自分の通貨を担保として提出します。ステークを決定したコインの保有者は、”バリデーター “と呼ばれる。

「そして、ランダムに、あるいはアルゴリズムによって選ばれた検証者によって、ブロックが検証される。最も多く利用されているProof of Workのような競争ベースのプロセスを採用する代わりに、このアプローチでは誰が検証を受けるかを割り当てます。

コインの所有者は、バリデーターになるために一定数の資産を「賭け」なければならない。例えば、あるネットワークでバリデーターになるには、最初に32ETHを投資し、それを賭けなければならない。多くのバリデータがブロックを検証し、そのうちの一定数のバリデータがブロックが正しいことを確認すると、ブロックが完成しロックされたとみなされます。

Proof of Stake の各手法は、ブロックの検証のために複数の方法を利用します。いつか、世界で2番目に大きな暗号資産であるイーサリアムがPoSに完全移行するとき、トランザクションの提出にシャードが使用されるでしょう。バリデーターが操作を認証し、シャードブロックに追加する。シャードブロックは、少なくとも128人のバリデーターによって認証されなければならない。シャードが検証され、ブロックが生成された後、大多数のバリデーターがその結果が有効であることを確認した後、ブロックは永久に閉鎖されることができます。

PoSが実際にどのように見えるか、そして全体のプロセスがどのようなものかを見てみましょう。

Proof of Stake 方式により、暗号通貨保有者は暗号をステークし、独自のバリデーターノードを確立することができます。

暗号の賭けは、取引の検証に使用するためにコインを誓約する行為である。ステークした時点で、資産は基本的にロックされます。しかし、いつでも好きなときに換金し、移動させることができます。

送金のブロックが処理できるようになると、暗号通貨のProof of Stakeメカニズムが、それを確認するバリデータノードを選択する。バリデータは、チェーン内の活動が正当であることを確認する。もしそうであれば、ブロックチェーンにブロックを追加し、その努力に対して暗号通貨のインセンティブを徴収する。逆に、バリデーターが誤った情報でブロックの追加を提案した場合、彼らはペナルティを受けることになる。ここでいうペナルティとは、これらの個人が最終的に賭けた資産の一定額を失うことを意味します。

広く使われている暗号通貨の1つであるカルダノ（AいえsDA）でこのすべてがどう機能しているかを確認してみましょう。この暗号資産は、膨大な顧客ベースとProof of Stakeを活用した時価総額を持つ重要な暗号資産です。仮にADAを購入するとします。カルダノを所持すると、カルダノにはステークされ、その独立した検証ノードを作成する能力があることがわかります。カルダノが取引ブロックを検証しなければならないとき、そのウロボロスプロトコルはバリデーターを選択する。バリデータはブロックを検証し、アップロードし、その努力に対して追加のカルダノ資産で報われます。

「PoSが何であるかがより明確になったところで、Proof of StakeとProof of Workの主な違いを見てみよう。

PoSとPoWの比較

プルーフオブワークとプルーフオブステークを理解することで、ブロックチェーン技術の有用性、様々な合意形成メカニズムの利点と欠点、デジタル通貨の現状を理解するための基礎となるものです。

すべての暗号の父であるビットコインは、Proof of Workを利用している。これは、暗号で報酬を得ることを第一の目的とする鉱山労働者の「仕事」に基づいています。ボーナスは、取引ブロックを採掘することで付与される。新しい取引ブロックはブロックチェーンに追加され、特定のウェブサイト上で誰でも閲覧することができます。

採掘者は、次のブロックを採掘して賞金を受け取るために、信じられないほど複雑な数学の謎を解かなければならない。そのため、24時間365日稼働する最新鋭のマシンを使用します。しかし、エネルギー消費は激しい。

一方、バリデーターやステーキングクリプトがあります。基本的に、PoWとPoSのブロックチェーンの目的は同じです。ただ、開発方法が異なり、ユーザーが他のメリットを享受できるようになっています。Proof of Stakeブロックチェーンに参加しているのは、マイナーではなくバリデーターです。PoSでは、複雑な数学的問題は存在しませんが、それでも賞金があります。一方、Validatorは、一定期間、暗号通貨を賭け、あるいは「ロック」することで、次のブロックの取引を検証する特権を獲得しているのであります。

すでに述べたように、Proof of Stakeコンセンサスプロセスでは、バリデーターをランダムに選択します。しかし、最も多くの資産を長期間保有しているバリデータは、次のブロックを偽造する確率がより高いことを覚えておくことが重要であります。同じように、あまり堅牢でないマイニングマシンを持つマイナーは PoW で暗号をプールし、PoS のバリデータは資産をプールして、より高いブロック生成能力を持つ他のバリデータに対抗することができます。この活動はステーキングプールと呼ばれます。

実のところ、コンセンサス（もっとある）手法にはそれぞれ利点と欠点があります。

話を進めて、Proof of Stake 法の長所と短所を見てみましょう。

PoSのメリット

エネルギー効率の高いソリューション
を提供します。

PoWとの本質的な違いの1つは、PoSが高価なコンピュータの使用や膨大な量のリソースの使用を要求しないことです。

PoWベースのブロックチェーンがどのようにエネルギーを使用するかを調べるために、さまざまな調査研究が行われている。例えば2021年の追跡調査では、ビットコインのマイニングのエネルギー使用量が年間121.36TWhまで上昇したことが明らかになりました。1年間で、ビットコインの採掘は、スイス、アルゼンチン、フィリピン、オランダの合計よりも多くの電力を消費しています。多くの人がPoWを批判するのは、主にこのためです。

Proof of Workコンセンサスアルゴリズムの高い電力消費は、PoWベースのブロックチェーンネットワークのecological concernsに大きく寄与しているのです。発電は依然として化石燃料に依存しているのが実情です。

エネルギー効率が良いだけでなく、PoSには他にもユニークな利点があります。

ユーティリティとスケーラビリティ

Proof of Stake がもたらすさらなるメリットは、正しい確認を促進し、不正な確認を阻止することでブロックチェーンを安全にすることである。検証者は前述の通り、処理手数料のシェアを獲得し、何らかの形で不正を行おうとした場合にはステークを失うことになります。

PoW は常にスケーラビリティの問題を提起しています。Proof of Stakeのブロックチェーンを活用することで、さらに分散化され、より多くの参加者が利用できるようになるため、よりスケーラブルになります。また、Proof of WorkとProof of Stakeを比較すると、トランザクションの処理に関しては、PoWの方が遅いことは否めません。

エネルギー効率の高いブロックチェーンの利用は、暗号通貨以外にも広がっています。例えば、EthereumやCardanoのプラットフォームは、それぞれのネイティブデジタル通貨やその他のデジタル資産をサポートするために立ち上げられ、また、非化石トークン（NFTs） や DeFi、ブロックチェーンゲームなどのアプリケーションをサポートするために立ち上げられています。

＜PoSの短所＞について

理想的なソリューションのように聞こえるかもしれませんが、残念ながら、そうではありません。コインには別の側面があり、それは以下の通りです。

アクセスに対する制限。

「参加するための最も大きな障壁は、特定のPoSベースのブロックチェーンプラットフォームのネイティブ通貨を所有していなければならないことです。これらの暗号通貨は、不換紙幣で入手するか、暗号通貨と連携するネイティブ暗号通貨との交換で入手することができます。

率直に言って、PoSは必ずしも簡単にアクセスできるものではありません。暗号通貨の所有やブロックチェーンの理解に伴う技術的・技能的な課題が、ネットワークの利用を思いとどまらせる可能性があります。

不公平について

金持ちはより金持ちになる という難問がある。資産を得れば得るほど、より多くのクリプトを賭け、稼ぐことができる。この方法は、暗号を賭けて関与すること、また、資本が大きければ大きいほど、選ばれた検証者になり利益を得る確率が高くなることから、多くの人が批判しています。

PoWと同様に、個人や団体がより多くの資本を持っていればいるほど、より強力な装置を購入することができます。

51%攻撃について

Proof of Stakeは51％攻撃に対して脆弱であり、これが最も大きな欠点となっています。このような攻撃は、誰かがブロックチェーンをコントロールし、検証能力の51％以上を所有している場合に発生します。

51％攻撃は、PoWとPoSの両方をターゲットにできることに留意してください。個人やグループがPoSベースのブロックチェーンシステムで十分な量の暗号通貨を購入し、特に新しい暗号通貨や価値の低い暗号通貨を購入し、他のユーザーよりも優位に立ち、検証者として選ばれる可能性を高める可能性があります。

さらに、Proof of StakeはProof of Workと比較してまだ歴史が浅いことも大きな欠点の一つです。そのため、その安全性はPoWほど確立されていません。Proof of Workはハードウェアの電力を必要とするため、より信頼性の高いコンセンサスプロセスを提供します。

最も収益性の高いPoS暗号化通貨について

1) イーサリアム(ETH)

過去数年間、イーサリアムは最も人気のあるブロックチェーンネットワークとなりました。2800以上の分散型アプリケーションがその上に構築されています。

現在のところ、Ethereum は Proof of Work ネットワークですが、近々行われるメジャーアップデートである Ethereum 2.0 は、Proof of Stake ネットワークに変更し、その拡張性の問題を解決しようとするものです。そうすることで、ネットワークは最適にスケールされ、安全になり、より創造的な分散型アプリケーションの作成につながるだろう。

2）テゾス（XTZ)

オンチェーンガバナンス を持つもう一つのPoS多機能ブロックチェーンは、Tezosと呼ばれるものです。Tezos（XTZ）をステークすると、パッシブ収入を得ることができるようになります。Tezosは、すべての主要な取引所でステーキングに受け入れられた最初のProof of Stake暗号資産であることは注目に値します。信頼できる暗号プラットフォームを使用することは、Tezosのような暗号をステーキングするための最も簡単な方法です。

3）アカシ（AKT）

Akash Network はCosmos Hubで誕生した有望なプロジェクトで、ガバナンス、セキュリティ、トレードの方法としてネイティブユーティリティトークンのAkash（AKT ）が採用されています。Akashトークンをステークすることで、最大58%のAPRを受け取ることができます。このアセットのステーキング収益は、市場で最も高いものの一つです。

結論

暗号通貨愛好家の間では、Proof of Stakeが暗号通貨を拡大し、将来的にお金の使われ方を変えるのではないかとよく言われます。

ほとんどの指標は、スケーラブルで安全かつ効果的な暗号インフラへの需要が高まっていることを示しています。 “Proof of Stakeは確かにそうです。暗号をステークすることで、ブロックチェーン・ネットワークへのアクセス性が高まり、普及が加速される可能性が高い。Proof of Stake暗号通貨によって、より迅速な取引が促進され、より多くの企業が暗号を受け入れるようになることでしょう。

Proof of Stake は、その機能により、暗号通貨ユーザーと投資家の双方を支援します。PoSベースの暗号通貨は、スケーリングに不可欠なトランザクションを迅速かつ安価に実行でき、сryptocurrencyのステークは、投資家が賞を獲得し、副収入を得ることを可能にします。

いくつかの弱点はあるものの、Proof of Stakeは暗号通貨の将来にとって最良の候補の一つであり、特に暗号が広く認知され、環境に優しく、より多くのユーザーに適合する拡張性を持つようになることを考慮した場合、その可能性は高い。