仕事の証明と杭の証明

ブロックチェーンのコンセンサスメカニズムの理解

ブロックチェーンテクノロジーの世界では、コンセンサスメカニズムが分散ネットワークの整合性とセキュリティを確保する上で重要な役割を果たします。今日使用されている2つの最も顕著なコンセンサスアルゴリズムは、仕事の証明（POW）と株式証明（POS）です。これらのプロトコルは、トランザクションの検証方法、ブロックチェーンに新しいブロックがどのように追加されるか、ネットワーク参加者に報酬を与える方法を決定します。これらのシステム間の違いを理解することは、開発者、投資家、またはユーザーであろうと、暗号通貨に関与する人にとっては不可欠です。

仕事の証明（POW）とは何ですか？

仕事の証明（POW）は、Bitcoinによって導入された元のコンセンサスメカニズムです。 POWシステムでは、マイナーは計算能力を使用して複雑な数学パズルを解決するために競争します。パズルを解決した最初の鉱山労働者は、ブロックチェーンに次のブロックを追加する権利を獲得し、新しく造られたコインと取引料で報われます。

• マイナーは、ASICやGPUなどの特殊なハードウェアを使用して、ハッシュ操作を実行します。
• パズルを解くには、かなりのエネルギーと時間が必要であるため、ネットワークは攻撃に対して安全になります。
• パズルの難易度は、総ネットワークハッシュレートに基づいて自動的に調整されます。

この方法は、過去のトランザクションを計算的に高価にするため、スパムおよび2倍の支出攻撃の防止に効果的です。

Sport of Stake（POS）はどのように機能しますか？

Proof of Stake（POS）は、Powの非効率性の一部に対処するために設計された代替コンセンサスメカニズムです。 POSシステムでは、バリデーターが選択されて、担保として「賭け」するコインの数に基づいて新しいブロックを作成します。これは、バリデーターがより多くのコインを保持してロックするほど、次のブロックを検証するために選択される可能性が高いことを意味します。

• バリデーターは、財布にある程度の暗号通貨をロックする必要があります。
• 選択プロセスは、コインが杭打ちされた時間の長さなど、他の要因を考慮することもできます。
• バリデーターは、取引手数料または新しく造られたコインの形で報酬を獲得します。

POSは、集中的な計算作業の必要性を排除することにより、エネルギー消費を削減し、スケーラビリティを向上させることを目指しています。

エネルギー消費と環境への影響

仕事の証明の最も重要な批判の1つは、その高エネルギー消費です。 Bitcoinたとえば、鉱業は、一部の国よりも毎年より多くの電力を使用しています。これにより、環境への懸念が提起され、Powベースのネットワークの持続可能性に関する議論が促されました。

• Powは、エネルギー集約型採掘操作に依存しています。
• 大規模な鉱山農場では、膨大な量の電力を消費します。
• 批評家は、Powは炭素排出量と地球温暖化に貢献していると主張しています。

対照的に、マイナーがリソースが多い計算を実行する必要がないため、利害関係の証明はよりエネルギー効率が高いと見なされます。代わりに、バリデーターはアルゴリズム的に選択され、ネットワークを維持するために必要なパワーを劇的に減少させます。

POWおよびPOSのセキュリティ上の考慮事項

仕事の証明と利害関係の証明の両方に、独自のセキュリティモデルと潜在的な脆弱性があります。

作業証明では、ネットワークのセキュリティは、それを確保する総計算能力に比例します。単一のエンティティがネットワークのハッシュレートの半分以上を制御する51％の攻撃は、理論的には可能ですが、非常に費用がかかり、大規模なネットワークではありそうもないことです。

• 攻撃者は、採掘力の大部分を制御する必要があります。
• このようなハードウェアの取得と操作のコストは、非常に高いです。
• たとえ攻撃が成功したとしても、ネイティブの暗号通貨の価値が急落し、攻撃者自身の投資を傷つける可能性があります。

利害関係の証明では、セキュリティは経済的インセンティブによって維持されます。バリデーターが不正に動作する場合、彼らはスラッシングと呼ばれるプロセスを通じて、杭のコインを失う危険を冒します。

• バリデーターには、正直に行動するための経済的インセンティブがあります。
• スラッシングメカニズムは悪意のある行動を罰します。
• ただし、POSシステムは、「危機にatしている」攻撃に対してより脆弱である可能性があります。この攻撃では、バリデーターには複数のブロックチェーンフォークの検証に欠点がありません。

地方分権化とネットワークへの参加

分散化はブロックチェーンテクノロジーの中核的な原則であり、仕事の証明と利害関係の証明の選択は、ネットワークの分散化が大きく影響する可能性があります。

作業証明では、適切なハードウェアを持っている人なら誰でもマイニングに参加できます。しかし、時間の経過とともに、大きな鉱業プールと特殊なハードウェアの上昇により、採掘が集中化されました。

• ハードウェアと電気コストによる高いエントリー障壁。
• 一元化されたマイニングプールは、ネットワークを支配することができます。
• 鉱業作業の地理的濃度（たとえば、電気が安い地域）。

ステークの証明では、参加は計算能力ではなくコインの所有権に基づいています。これによりエネルギーコストが削減されますが、大規模な利害関係者の間で富の集中と電力の集中化につながる可能性があります。

• 裕福な参加者は、ブロックの検証に影響を与えます。
• 小規模な利害関係者は、コントロールを集中化できるプールのステーキングに依存する場合があります。
• 一部のPOSシステムは、集中リスクを軽減するためのランダム化手法を実装しています。

トランザクション速度とスケーラビリティ

スケーラビリティは、特に採用が増加するにつれて、ブロックチェーンネットワークにとって大きな関心事です。作業システムの証明は、多くの場合、ピーク使用中のトランザクション速度とより高い料金に苦しんでいます。

• Bitcoinは、1秒あたり約7回のトランザクションを処理します。
• また、POWネットワーク（Ethereum 2.0以前）でもあるEthereumは、1秒あたり約15〜30のトランザクションを処理します。
• 需要が高いと、混雑と取引手数料の増加につながる可能性があります。

Sport of Stake Networksは一般に、より良いスケーラビリティソリューションを提供します。多くのPOSベースのブロックチェーンは、スループットを改善するためにシャードまたはその他のレイヤー2テクノロジーを実装しています。

• EthereumのPOSへの移行（Ethereum 2.0）は、スケーラビリティを向上させることを目的としています。
• シャードにより、ネットワークは複数のトランザクションを同時に処理できます。
• エネルギー消費量の削減により、より速いコンセンサスと料金の削減が可能になります。

FAQ：POWとPOSに関する一般的な質問

仕事の証明とステークの証明の主な違いは何ですか？主な違いは、バリデーターの選択方法と新しいブロックの作成方法にあります。作業の証明は、パズルを解決するための計算能力に依存していますが、ステークの証明は、彼らが保持していて、彼らが保持していて喜んでいる暗号通貨の量に基づいてバリデーターを選択します。

どのコンセンサスメカニズムがより安全ですか？両方のメカニズムには強みがあります。仕事の証明は戦闘テストされており、特にBitcoinのような大規模なネットワークで、時間とともに安全であることが証明されています。ステークの証明は、悪意のある行動に対する経済的罰則を導入し、攻撃を費用をかけますが、それは比較的新しいものであり、まだ進化しています。

ブロックチェーンはPOWからPOSに切り替えることができますか？はい、いくつかのブロックチェーンは、作業の証明から利害関係の証明に正常に移行しました。 Ethereumは最も注目すべき例であり、Stalabilityとエネルギー効率を向上させるために、Ethereum 2.0アップグレードを備えたPOSモデルに移行します。

ステークの証拠は金持ちを支持しますか？批評家は、株式の証拠は、より大きな持ち株を持つ人々により多くの力を与え、潜在的に集中化につながると主張している。ただし、多くのPOSシステムは、バリデーターの選択をランダム化し、より広範な参加を促進するメカニズムを実装しています。