Proof of Stake(PoS)とは何ですか?

イントロダクション

参加者が匿名のままであるブロックチェーンネットワークでは、信頼性のある調整メカニズムが必要です。”証明”は、参加者がトランザクションのブロックを検証するための要件を満たしたことを確認するものであり、善意の参加を示します。新しいブロックを生成し、新しい仮想通貨を分配し、トランザクションを検証するために使用される一つのコンセンサスアルゴリズムは、ステークの証明(PoS)です。

このメカニズムは、元のコンセンサス方法である作業の証明(PoW)に代わるものです。PoWが必要とするエネルギー消費に代わって、PoSでは検証者またはマイナーがブロックチェーンのネイティブ仮想通貨である「ステーク」を保有してネットワークに貢献することが求められます。

ステークを失わないために、検証者は正直に運営し、トランザクションの順序と妥当性について合意に達するようインセンティブが与えられます。PoSマイナーは、ネットワーク内で保有している仮想通貨の量または「ステーク」に基づいて選択されます。したがって、検証者がステークする仮想通貨が多ければ多いほど、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。

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作業の証明との比較

ステークではなく、PoWではトランザクションを検証し、新しいブロックを作成するためには、かなりの計算リソースとエネルギー消費が必要です。そのため、ステークの証明はPoWよりもエネルギー効率が高く、リソースを少なく使用するという一般的な認識がありますが、後ほどこの記事でわかるように、これはある意味で誤った前提です。

両方のコンセンサスメカニズムは、新しいブロックを生成し、トランザクションを検証することを目指しています。また、ブロックチェーンネットワークのセキュリティと完全性を保持する必要もありますが、それを異なる方法で実現しています。

PoWでは、マイナーはビザンチン将軍の問題をより速く解決し、トランザクションの妥当性について合意に達するために競争します。最も速くターゲットハッシュを完成させたマイナーが新しいブロックを作成し、ブロックリワードであるネットワークの価値トークンを受け取ります。最も多くの作業を持つチェーンを選択することで、ネットワークはあいまいさを克服し、少なくともグローバルハッシュパワーの51%を必要とする二重支払いブロックによる支払いの二重化を防ぎます。

イーサリアムのPoSでは、比較的、二重支払い問題は「チェックポイントブロック」を使用して時間の経過とともに解決され、ステークによる二分の三以上の多数決によってシステムの「真実」についての「確信」が得られます。

PoSとPoWの間のもう一つの重要な違いは、インセンティブとその背後にある倫理です。PoSネットワークでは、検証者が悪意を持って行動するとステークを失う可能性があるため、インセンティブにはネガティブな(ペナルティベースの)意味が含まれています。これに対して、PoWでは、マイナーは正直に行動するために報酬として仮想通貨を受け取るというポジティブな(報酬ベースの)インセンティブシステムが存在します。

ルールを破ろうとするビットコインのマイナーは、フォールノードによって彼らのブロックが無視されることになります。その結果、彼らは莫大な電力コストを負担することになります。さらに、彼らは古いブロックに基づいてビルドするためにハッシュパワーの51%を指揮する必要があります。そうでなければ、これらのチェーンは遅れを取り、より多くの無駄なエネルギーの浪費を引き起こします。

コンセンサスメカニズムにおける最も激しい議論の一つは、分散化とその分散化を維持する能力です。PoWの分散化は、マイナーに加えてフルノードの活発なネットワークによって守られています。これは、PoSのコンセンサスメカニズムでは反映されていない重要な特徴です。ノードの重要性は2017年のブロックサイズ戦争で示されました。その戦いでは、小さいブロック支持者がユーザー主導のソフトフォーク(UASF)運動を開始し、ビットコインキャッシュ(BCH)ではなくBTCチェーンに投票することで大企業に対して勝利しました。この歴史的なビットコインのイベントは、ノードが大企業に対して勝つことができ、マイナーがネットワークを制御していないことを強調しました。

ステークの証明の仕組み

ステークの証明のネットワークでは、参加者はマイナーまたは検証者となり、ブロックチェーンのネイティブ仮想通貨を保有または「ステーク」してトランザクションを検証し、新しいブロックを作成します。

検証者は、ステークに基づいて次のブロックを追加するためにランダムに選択されます。検証者がステークする仮想通貨が多ければ多いほど、トランザクションを検証し、新しい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。

検証者が新しいブロックを作成すると、すべてのトランザクションをブロック内で検証し、ブロックチェーンに追加する必要があります。トランザクションを検証するために、検証者はそれらが妥当であり、「二重支払い」でないこと、送信者がトランザクションを行うために十分な仮想通貨を持っていることを確認する必要があります。

すべてのトランザクションがブロック内で検証されたら、新しいブロックが作成され、ブロックチェーンに追加されます。その時点で、成功した検証者は自身の作業に対してネイティブトークンを報酬として受け取ります。

プルーフ・オブ・ステーク(PoS)ネットワークでは、ブロックチェーンの状態についてほとんどの検証者が合意したときにコンセンサスが形成されます。もし検証者が大多数の検証者によって受け入れられないブロックを作成した場合、そのブロックは拒否され、検証者はステークした暗号通貨を失う可能性があります。

プルーフ・オブ・ステークの妥当な批判

プルーフ・オブ・ステークは、プルーフ・オブ・ワークに比べてエネルギー効率が高く、リソース要件が少ないとされることが多いですが、これらの仮定は容易に反論され、プルーフ・オブ・ステークでは分散化とセキュリティが犠牲にされ、PoSは現行の通貨システムの鏡像であり、エネルギー効率が特に低く、参加者の大多数にとって不公平であることが示されます。

プルーフ・オブ・ステークの認識される利点に対する主要な批判の一つは、富と権力の集中が生じる可能性です。PoSシステムでは、より多くのステーク(または富)を持つ検証者がトランザクションを検証し、新しいブロックを作成する確率が高くなります。これにより富者がますますネットワークの制御と影響力を握る「富者がますます富を得る」シナリオが生じます。以下の表はNansen ResearchによるEthereumのプルーフ・オブ・ステークシステム内のステーキングの様子を明確に示しています。

この権力の集中は分散化の原則と矛盾しており、少数の検証者が意思決定プロセスを支配する可能性があります。マイナーが計算能力に投資する必要があるプルーフ・オブ・ワークとは異なり、プルーフ・オブ・ステークでは検証者は初期のステークに基づいて富を蓄積し、ネットワークを制御します。

プルーフ・オブ・ステークのもう一つの妥当な批判は、ether(ETH)を含む多くの仮想通貨が事前にマイニングされている設定に基づいていることです。公開前にトークンをマイニングすることは、創業者やステークホルダー、開発者が多額の富にアクセスし、他の投資家や後からネットワークに参加する検証者に比べて著しい優位性を持つ可能性があります。このような設計はプルーフ・オブ・ワークのブロックチェーンにも適用される可能性がありますが、プルーフ・オブ・ステークのエコシステムでより頻繁に使用されます。なぜなら、ノードの欠如により検証プロセスのより大きなシェアを持つことができるからです。

プルーフ・オブ・ステークの合意形成メカニズムに対する一般的な批判点:

  • 分散化の欠如:大量の仮想通貨を保有する検証者が新しいブロックを作成し、報酬を受け取り、ネットワークに対してより多くの影響力を持つ可能性が高くなります。これにより、少数の検証者がネットワークとそのルールを制御し、セキュリティと分散化を損なう、既存の富の不平等を強化する状況が生じる可能性があります。
  • 検証プロセスの操作可能性:ネットワークは流通しているトークンの51%を所有することで操作される可能性があり、トランザクションの検証を影響することがPoWの51%攻撃よりも容易です。PoSでは現在の計算能力の51%を制御するPoWの51%攻撃よりもトランザクションの検証が影響を受けやすいです。
  • セキュリティ:PoSではネットワークの安全性は検証者が保有する仮想通貨の量に依存します。そのため、大量の検証者が共謀した場合、攻撃に対してより脆弱になります。
  • 複雑さ:デリゲート型PoS(DPOS)、リース型PoS(LPOS)、純粋型PoS(PPOS)など、さまざまなタイプのプルーフ・オブ・ステークがあります。これらはすべて過度に設計されたシステムの変種であり、誰もが真に説明し理解することが困難です。システムが複雑であるほど、故障の可能性が高くなります。
  • 環境への影響:プルーフ・オブ・ステーク(PoS)は、その環境への影響についてしばしば批判されます。これは既存の通貨システムと関連する懸念を反映しています。エネルギーの消費を奨励するPoWとは異なり、PoSシステムはエネルギー消費が少ないとされています。しかし、非効率なPoSメカニズムに依存するブロックチェーンの普及は、環境への影響をより悪化させます。
  • 何も賭けない問題:プルーフ・オブ・ステーク(PoS)では、検証者がブロックチェーンの複数のバージョンを作成することでほとんどリスクを負わない状況が生じる可能性があります。PoSネットワークでは、検証者が一つのバージョンが「正しい」バージョンになることを期待して、複数のバージョンのブロックチェーンを作成することができます。これにより、ネットワークが合意に達することができず、セキュリティが損なわれる可能性があります。
  • 適切なステーク金額の決定の困難さ:PoSネットワークでの適切な仮想通貨のステーク金額の決定は困難です。検証者は高い報酬を望む一方で、ステークを失うリスクとのバランスを取る必要があります。

ビットコインはいつかステーク方式に移行するのか?

2022年9月、イーサリアムがPoWからPoSへの移行を行ったことは、企業化された環境界において、ビットコインも同様に行うべきだというアイデアを引き起こしました。それによって、ビットコインの合意メカニズムに必要な「極端なエネルギー消費」を放棄することが求められました。

イーサリアムをPoSシステムに変更することは、エネルギー消費を99.95%削減するわけではありませんでした。なぜなら、高額なエンタープライズファームや企業が、PoSトランザクションの完了に必要な作業を支援するために膨大な量のエネルギーを使用していることを考慮していないからです。

ビットコインのPoWシステムのエネルギー使用量を非難するためにRipple Labsによって資金提供されるグリーンピースの「Change the Code」キャンペーンは、企業界が変革を奨励せず、代わりにエリート主義的なシステムを推進している典型的な例です。このシステムは現在、イーサリアムの合意メカニズムに完全に反映されています。

革新的で公正な通貨システムを提案するだけでなく、PoWは再生可能エネルギーのイノベーションや、立ち往生したエネルギーや無駄なエネルギーの利用を促進し、長期的には環境により多くの利益をもたらします。PoSは、その検証メカニズムを可能にする企業が行うエネルギーの購入を隠すのに適しているだけです。

幸いにも、ビットコインのコードはこのような攻撃に対して非常に耐性があり、意図的にこのように開発されました。コードの変更を提案することさえ、開発者たち、そしてコミュニティですら、初期の検討段階ですら通過することはありません。

結論

自由な市場では、PoW(Proof of Work)とPoS(Proof of Stake)のメカニズムが収益性や支持者にとって有益な方法で共存し進化することが重要です。革新的な通貨システムとして、ビットコインは技術の進歩だけでなく、環境にもポジティブな影響をもたらすことを目指しています。PoWの重要性について個人を教育することは、ビットコインの愛好家が理解し受け入れるべき責任です。

富の保護、金融包摂、そして地球上のすべての生命にとってより良い環境を育むことに関心があるならば、理想的な選択は国境を越え、制限を受けず、純粋な硬貨性と自由技術を具現化する通貨です。

検閲から免れ、差し押さえから安全なこの種の通貨は、PoWの優位性を際立たせています。将来においてビットコインが価値のある唯一のトークンとなり、PoWをサポートする決定が後になって明らかになるでしょう。