プルーフ・オブ・ステーク ブロックチェーンでは新しいブロックはどのように作成されるのでしょうか?

Proof-of-Stake システムにおけるブロック作成について

プルーフ・オブ・ステーク (PoS) ブロックチェーンでは、新しいブロックを作成するプロセスは、プルーフ・オブ・ワーク・システムで使用されるエネルギー集約的なマイニングとは大きく異なります。 PoS は、計算能力に依存するのではなく、保有する暗号通貨の量に基づいてバリデーターを選択し、担保として「ステーキング」する意思があります。このステーキング メカニズムはネットワークを保護し、参加者がネットワークの完全性を維持することに既得権を持っていることを保証します。

バリデータ選択メカニズム

新しいブロックの作成は、次のブロックを提案するバリデーターを選択することから始まります。この選択は、純粋な意味ではランダムではなく、公平かつ安全になるように設計されたアルゴリズム ルールに従っています。

1. バリデーターは、一定量の暗号通貨をステークとしてロックします。
2. プロトコルは各バリデーターのステークサイズを評価し、場合によってはステークサイズを保持した期間を考慮します。
3. 擬似ランダム選択プロセスでは、多くの場合ステーク サイズによって重み付けされてブロック提案者が選択されます。
4. 一部のネットワークには、操作を防ぐために検証可能な遅延関数 (VDF) を介して追加のランダム性が組み込まれています。
5. 選択されると、バリデーターは保留中のトランザクションを収集し、それらを候補ブロックに形成します。

ブロック提案と証明

選択後、バリデーターはブロックの追加を最終決定するために重要な役割を実行します。ネットワークは、複数のバリデータ間の合意に基づいて正当性を確認します。

1. 選択されたバリデータは、提案されたブロックをネットワークにブロードキャストします。
2. 他のバリデーターはブロックを受信し、トランザクションの有効性やプロトコル ルールの順守など、その内容を個別に検証します。
3. これらのバリデータは、ブロックの正しさを確認するデジタル投票である証明書を発行します。
4. ブロックがブロックチェーンに受け入れられるには、圧倒的多数の認証が必要です。
5. 合意に達すると、ブロックが台帳に追加され、提案者は取引手数料と新たに生成されたトークンの形で報酬を受け取ります。

経済的インセンティブと罰則

PoS システムは、強力な経済的インセンティブを利用して誠実な行動を促進し、悪意のある活動を阻止します。不正行為にはリスクがあるため、バリデーターは経済的に正しく行動する動機を持っています。

1. バリデーターは、貢献と稼働時間に比例したステーキング報酬を獲得します。
2. バリデーターがオフラインになったり、バリデーターに参加できなかった場合、非アクティブな行為に対して「スラッシュ」として知られる小さなペナルティが課される可能性があります。
3. 同じ高さにある 2 つの異なるブロックを提案する (二重署名) など、意図的に不正行為を試みると、深刻なスラッシュ、つまり賭け金のかなりの部分が失われる結果になります。
4. これらのペナルティにより、攻撃は経済的に実行不可能になり、外部のエネルギー消費を必要とせずにネットワーク セキュリティが強化されます。
5. 報酬と罰のバランスにより、ブロックチェーンの運用における長期的な安定性と信頼が保証されます。

よくある質問

バリデーターが無効なブロックを提案した場合はどうなりますか?バリデーターが提案されたブロックに不正または不正確なトランザクションを含む場合、他のバリデーターは認証中にそれを拒否します。悪意のあるバリデーターは、報告されてスラッシュの対象となり、ステーキングされた資産の一部またはすべてを失う危険があります。

ファイナリティはプルーフ・オブ・ステーク・ブロックチェーンでどのように機能しますか?ネットワークから十分な証明書を受信した後、ブロックが不可逆的であるとみなされる場合、ファイナリティが発生します。イーサリアム 2.0 のようなシステムでは、これは Casper FFG プロトコルなどのメカニズムを通じて実現され、バリデーターの 3 分の 2 が同意するとチェックポイントが正当化され、最終化されます。

誰でも PoS システムのバリデータになれますか?ほとんどの PoS ネットワークでは、最小ステークしきい値を満たすバリデーターが必要です。たとえば、イーサリアムでは完全なバリデーター ノードを実行するには 32 ETH が必要です。所有権の低いユーザーは、ステーキング プールに参加して共同で参加し、報酬を共有することができます。

プルーフ・オブ・ステークはプルーフ・オブ・ワークよりも安全ですか?セキュリティモデルが異なります。 PoS は、計算量ではなく経済的なコミットメントを通じてネットワークを保護します。攻撃者は流通している供給量の大部分を取得する必要がありますが、これは法外に高価であり、その結果、自身の保有資産の価値が下落するため自滅的になります。