Proof of Workとは？

Proof of Workとは？

暗号通貨は、ブロックチェーンに新しい取引やデータが追加される際の正確性を確認する中央集権的なゲートキーパーが存在しません。その代わりに、分散型ネットワークの参加者が入力取引を検証し、それをチェーン上の新しいブロックとして追加します。

Proof of Work（PoW）は、このようなネットワーク参加者の中から、新しいデータを検証する有益な役割を担当する者を選ぶための合意メカニズムです。この役割は報酬が付与されるため、正確にデータを検証し、システムを不正行為から守ることが重要です。

「Proof of Workは、ビットコインや他のブロックチェーンで使用されるソフトウェアアルゴリズムで、ブロックが一定の計算能力を必要とする場合にのみ有効であると見なされるようにするものです。」と、暗号通貨eCashの創設者であるアマウリ・セシェは述べています。「これは、分散型ネットワーク内の匿名のエンティティ同士が互いを信頼するための合意メカニズムです。」

Proof of Workにおける「作業」は重要です。マイナー同士が競い合い、システムを悪用することを防ぐために最初に任意の数学パズルを解く者が新しいデータや取引をブロックチェーンに追加する役割を担います。

勝利したマイナーは、他のネットワーク参加者がチェーンに追加されるデータが正しいかどうかを検証した後に、新しい暗号通貨の報酬を受け取ります。

なぜProof of Workが重要なのか？

最初の暗号通貨であるビットコインは、2008年にサトシ・ナカモト（Satoshi Nakamoto）によって創造されました。中本は、中央集権的な権威の介入なしに安全なピア・ツー・ピアの取引を可能にするPoW（プルーフ・オブ・ワーク）・プロトコルに基づくデジタル通貨についての有名な白書を公開しました。

過去に効果的なデジタル通貨の開発を妨げていた問題の1つは、二重支払いの問題と呼ばれました。暗号通貨は単なるデータですので、システムが取引を記録する前にユーザーが同じ単位を異なる場所で使うことを防止するメカニズムが必要です。

同じドル紙幣を2つの異なる購入に使うのは難しいですが、コンピューターファイルをコピー＆ペーストして複製したことがある人なら、デジタルマネーを2回、10回以上使うことができる方法を想像できるでしょう。

中本の合意メカニズムが二重支払いの問題を解決しました。マイナーに、新しい暗号通貨の取引の整合性を検証し、それをブロックチェーンと呼ばれる分散台帳に追加する前に報酬を与えることで、PoW（プルーフ・オブ・ワーク）は二重支払いを防ぎます。

プルーフ・オブ・ワークとマイニング

従来の銀行口座を考えてみましょう。貯金口座に小切手を入金した場合、正確な金額が記入されることをどのように確認できますか？小切手の書き手は、小切手に記載した金額だけが引き落とされることをどのように信頼できるのでしょうか？銀行の価値は、取引のすべての関係者が銀行に資金を正確に移動させることを信頼していることにあります。

暗号通貨では、信頼を確保するための銀行家や金融機関は存在しません。代わりに、マイナーとPoWが透明で正確な取引を保証しています。PoWを使用するブロックチェーンでは、マイナーがシステムをスムーズかつ正確に運営する守護者でありファシリテーターです。

PoWのメカニズムでは、マイナーに特権を得るためにコンピューティングリソースを使用することが求められます。その仕組みは以下の通りです。

新しい取引がグループ化されます。ユーザーは暗号通貨の売買を行い、これらの取引データがブロックにまとめられます。 マイナーが新しいブロックの処理を競います。暗号通貨のマイナーは、複雑な数学問題を最初に解くために競争します。計算作業（ハッシュと呼ばれる）を行った証拠を示すことで、マイナーはブロックの処理権を獲得します。 1つのマイナーが新しいブロックを追加します。どのマイナーがブロックの処理権を獲得するかは一定のランダム性があります。勝者は新しい暗号通貨を受け取り、ブロックチェーンに新しいブロックを追加します。

「マイナーは報酬を得るために複雑な数学問題を解くために働きます」と、Digital Asset Researchの最高経営責任者であるダン・シュウェンクは述べています。これらは膨大な計算能力とエネルギーが必要な労力のかかる問題です。マイナーはコンピューター機器やエネルギー費用に多額のリソースを投資しているため、取引を正確に検証する動機があります。

Proof of Workの批判

Proof of Work（PoW）システムは、その膨大な電力消費に関する批判が主にあります。

まず、エネルギー要件です。ニューヨーク・タイムズによると、2009年には普通のデスクトップコンピューターとほとんどの電力で1ビットコインをマイニングできましたが、2021年には、１ビットコインをマイニングするには、標準的なアメリカの家庭が9年間で使用する電力と同等の量の電力が必要でした。

次に、中央集権化の問題です。仮想通貨投資家にとって最も魅力的な特徴の1つは、分散化です。しかし、PoWの激しい計算とエネルギー要求のため、マイニング作業はごく少数の主要な組織に集中しています。これにより、ごく少数のエンティティが大部分の仮想通貨操作を支配する可能性があります。

Proof of Workを使用する仮想通貨

仮想通貨市場全体の約64％が、検証にProof of Workを使用しています。人気のある仮想通貨には、以下のものがあります。

• ビットコイン（Bitcoin）

そのネットワークは世界で最も安全で分散化されたPoWシステムです。ビットコインの成功は、主にサトシの独創的なPoW技術に帰せられており、セキュリティだけでなく、ネットワーク参加者に持続可能な経済を提供しています。

• ライトコイン（Litecoin）

ライトコインは2011年にビットコインのフォークとして登場し、そのPoWコンセンサスモデルなど、古いネットワークの側面を模倣しています。ライトコインはしばしば「ビットコインの金に対する銀」と呼ばれ、市場価値においてトップの仮想通貨の1つとして残っています。

• ドージコイン（DogeCoin）

ミームにインスパイアされた仮想通貨のドージコインは2013年に登場し、ライトコインにまで遡るPoWテクノロジーを実装しました。ドージコインとライトコインはより高速な取引を可能にしますが、一般的にビットコインよりもセキュリティが低いです。

• モネロ（Monero）

モネロはプライバシーに焦点を当てた仮想通貨であり、PoWアルゴリズムを実装しています。リング署名やステルスアドレスなどのユニークな機能により、ブロックチェーン上の取引を追跡するのが難しくなっています。モネロのPoWアルゴリズムはASIC耐性があり、個々のマイナーにとって大規模なマイニング作業よりもアクセスしやすくなっています。

• ビットコインキャッシュ（Bitcoin Cash）

ビットコインキャッシュは2017年にビットコインのブロックチェーンからのハードフォークの結果として作成された仮想通貨です。ビットコインと同様に、Proof of Workコンセンサスアルゴリズムを利用しています。ビットコインキャッシュは、ブロックサイズの上限を32 MBに増やすことで、ビットコインの拡張性と取引速度を改善しようとしています。しかし、ネットワーク内の数少ないマイニングプールの支配により、中央集権化の批判を浴びています。

Proof of WorkとProof of Stakeの違い

Proof of Work（PoW）とProof of Stake（PoS）は、仮想通貨の合意メカニズムとして異なる2つの方法ですが、それらには重要な違いがあります。

両方の方法は、新しい取引を検証してブロックチェーンに追加します。Proof of Stakeでは、ネットワーク参加者は「マイナー」ではなく「バリデータ」と呼ばれます。重要な違いの1つは、数学の問題を解く代わりに、バリデータがブロックチェーン上のスマートコントラクトに一定量の暗号通貨（ステーク）をロックすることです。

暗号通貨を「ステーキング」することで、バリデータは新しい取引を検証し、報酬を得る機会を得ます。しかし、不正確なデータを検証した場合、一部またはすべてのステークをペナルティとして失う可能性があります。

Proof of Stakeは、より多くの人々がブロックチェーンシステムのバリデータとして参加できるようにします。高価なコンピューティングシステムを購入し、膨大な電力を消費して暗号通貨をステーキングする必要はありません。必要なのはコインだけです。

結論

Proof of Workは、ブロックチェーン上の取引を検証するための2つの主要な合意メカニズムのうち、より人気があります。制限はありますが、Proof of Workを使用するマイナーは、ブロックチェーンに正当な取引のみが記録されることを確認するのに役立ちます。

これにより、マイナーはブロックチェーンを潜在的な攻撃から守り、ブロックチェーンを使用するビジネスが損失を被る可能性のある攻撃からセキュリティを保護するのに役立ちます。