プルーフオブワークとプルーフオブステーク：違いは何ですか？

Proof-of-Work と Proof-of-Stake は、ブロックチェーンの安全な動作を可能にするコンセンサス メカニズム、またはアルゴリズムです。これらのコンセンサス メカニズムでは、本物のユーザーのみが新しいトランザクションを追加できるようにすることで、ブロックチェーンの安全性を保ちます。

彼らは、参加を希望する人々に、お金やエネルギーなどの何らかのリソースをブロックチェーンに捧げたことを証明させることによって機能します。これは、本物ではない可能性のあるユーザーやネットワークに関与していない可能性のあるユーザーを除外するのに役立ちます。プルーフ・オブ・ワークとプルーフ・オブ・ステークの主な違いは、トランザクションをチェーンに追加できる人を選択する方法です。

クイックファクト：

• Proof-of-work とproof-of-stake は、コンセンサス メカニズムとしても知られるアルゴリズムで、ブロックチェーンがデータの同期を維持し、安全性を維持するのに役立ちます。
• これらのアルゴリズムは、ネットワーク内のどのノード（コンピューター）がトランザクションの次のブロックをチェーンに追加できるかを決定します。
• どちらのメカニズムにもトレードオフがありますが、どちらのメカニズムもブロックチェーンの維持に成功することが証明されています。

プルーフ・オブ・ワークとは何ですか？

プルーフオブワークは、複雑なパズルを最初に解くためにコンピューターが互いに競争するシステムです。 

パズルを完成させるために必要なエネルギーとリソースは、地球から貴金属を採掘する現実世界のプロセスとデジタル的に同等であると考えることができるため、このプロセスは一般にマイニングと呼ばれます。 

ナサニエルポッパーズ 本, デジタルゴールドは、ビットコイン システムにおけるプルーフ オブ ワークを説明するために素晴らしい例えを使用しています。

「...紙と鉛筆を使って 2,903 と 3,571 を掛けるのは比較的簡単ですが、10,366,613 つの数値を掛け合わせて XNUMX を得るのは非常に難しいです。」

このアナロジーを使用すると、ビットコイン ネットワークのマイナーは、正しい答えに到達するまで数値の組み合わせを推測することで、どの 10,366,613 つの数値を掛け合わせると 2,903 に達するかを見つけ出す必要があると想像できます。コンピュータは、3,571 と 10,366,613 を乗算して 2,903 が得られると判断すると、これをネットワーク内の他のコンピュータに提示し、3,571 と 10,366,613 を乗算すると実際に XNUMX になることを簡単に検証できます。 

マイナーが他のマイナーよりも先にこの「パズル」を解くと、新しいブロック (トランザクションのグループ) を作成し、それをノードのネットワークにブロードキャストすることが許可され、ノードは既存の台帳と新しいブロックの監査を個別に実行します。すべてがチェックアウトされると、新しいブロックが前のブロックにチェーンされ、トランザクションの時系列のチェーンが作成されます。その後、マイナーはリソース (エネルギー) の供給に対してビットコインで報酬を受け取ります。

プルーフオブワーク、マイニング、セキュリティ

マイニングには大量の電力が必要であり、リソースを消費したことを証明できる人だけに新しい一連のトランザクションをブロックチェーンに追加する権利が付与されるようにすることで、ネットワークを保護します。

このため、ビットコインのようなプルーフ・オブ・ワーク・システムを攻撃することは難しく、時間と費用がかかります。攻撃者はマイニング機器を購入して設置し、機器を稼働させるための電気代を支払う必要があります。次に、彼らはパズルを解くために競争し、偽造ビットコインを含むトランザクションのブロックをチェーンに追加しようとします。

悪意のある鉱夫が最初にパズルを解くのに成功した場合、彼らは新しいトランザクションのブロックをネットワークの残りの部分にブロードキャストしようとします。 次に、ネットワークのノードは監査を実行して、ブロックとその中のトランザクションの正当性を判断します。

ノードが新しいブロックを以前のバージョンの台帳と照合して監査すると、偽造ビットコインに気づき、そのブロックはコンセンサス ルールに基づいて無効であると見なされます。 

Proof of Work により、極悪非道なマイナーがネットワーク全体の 50% 以上を制御しない限り、ビットコインを偽造することは不可能になります。これは、ハッシュレートとして知られるマイナーの累積計算能力とネットワーク内のノードの両方の 51% を意味します。このようにして、攻撃者は不正なブロックをネットワークにブロードキャストし、ノードにそのブロックをチェーンに受け入れさせることができます。 

ビットコインのネットワークがどれほど大きくなり、エネルギーマイナーがプルーフ・オブ・ワーク・システムにどれほど貢献しているかを考えると、今日ではそのような攻撃はほぼ不可能でしょう。 

政府、企業、またはその他のエンティティが、ネットワークを攻撃する意図でネットワークの50％以上を正常に構成するのに十分なリソースを収集した場合、ネットワークの真の参加者は、フォークとも呼ばれるチェーンの新しいブランチを作成する可能性があります。 、前のチェーンとそれに対する攻撃を役に立たなくします。

プルーフオブステークとは何ですか？

プルーフ・オブ・ステーク システムでは、どのノードがブロックを追加できるかを決定するためにマイナー間で任意に競争するのではなく、バリデーター (マイナーに相当するプルーフ オブ ステーク) が、保持するトークンの数に基づいてブロックを見つけるために選択されます。ブロック。 

このシステムでは、「ステーク」量、つまりユーザーが保有する暗号通貨の量が、採掘者がプルーフ・オブ・ワークで行う作業を置き換えます。参加して報酬を獲得したい人は、ブロックを形成するために選ばれるために暗号通貨を購入し、保持する必要があるため、これによりネットワークが保護されます。 

参加者は、採掘者がプルーフ・オブ・ワーク・システムで電力を消費しなければならないのと同様に、お金を費やし、ある程度の財源をネットワークに捧げる必要があります。これらの報酬を得るためにコインにお金を費やした人は、ネットワークの継続的な成功に既得権益を持っています。 

プルーフ・オブ・ステークは、基本的にプルーフ・オブ・ワークと同じメカニズムで攻撃や偽造コインを防止します。プルーフ・オブ・ワークシステムの攻撃者は、プルーフ・オブ・ワークのようにマイニングのハッシュレートとノードの 51% を制御するのではなく、コインの供給量の少なくとも 51% を保持し、ネットワークのノードの少なくとも 51% を制御する必要があります。

プルーフ・オブ・ワークとプルーフ・オブ・ステークの長所と短所

プルーフ・オブ・ワークの専門家が解説

健全な競争と再生可能エネルギー

ビットコインマイニングにおける競争は熾烈を極めています。採掘会社は、コストを削減するために最も効率的な採掘方法を常に模索しています。このプロセスは本質的に、最も安価なエネルギー形態を見つけ、より高速で効率的なマイニング用のチップを作成するための新しいテクノロジーを考案できる人に報酬を与えます。 

暗号通貨マイニングに利益をもたらすことに加えて、チップメーカー間の競争はコンピューターハードウェアの画期的な進歩をもたらし、それが暗号通貨マイニング以外の他の産業にも引き継がれる可能性があります。

閉じ込められたエネルギー 

仮想通貨マイニングにより、地域は閉じ込められたエネルギーを利用して何らかの形の価値に変換することができ、そのエネルギーを移転したり、他のプロジェクトの資金調達に使用したりすることができ、最終的に遠隔地で経済活動を生み出すことができます。

この実際の例は、中国の四川省と雲南省です。これらの州には激しい雨季があり、膨大な量の再生可能水力発電が可能です。残念ながら、各州にはこのエネルギーを他の地域に輸送して販売する方法がありません。

最終的に各州は余剰エネルギーを利用し、何らかの取引可能な価値に変換するためにビットコインのマイニングを開始した。 2019 年 XNUMX 月、中国は 責任 これらの安価な電源のため、ビットコインのハッシュレートの70％以上を占めています。 中国は後に、法定通貨を作成しようとしたため、暗号通貨の採掘を禁止しました。 The 電力が安い他の地域への鉱夫の大規模な流出を余儀なくされました。 結果として、 カザフスタン イランや米国と並んで鉱業のホットスポットになりました。

セキュリティ

これまでのところ、プルーフ・オブ・ワークは、分散型パブリック ネットワーク内でコンセンサスとセキュリティを維持する最も実証済みの方法です。これは、Proof-of-Work には、参加するための 1 回の前払い費用ではなく、ハードウェアの初期コストと継続的なリソースの支出が必要となるためです。

ビットコインは2009年に発売され、99.98％以上を占めています uptime。この記事の執筆時点で、ダウンタイムが発生したのは 2010 件だけです。2013 年 XNUMX 月に XNUMX 件、XNUMX 年 XNUMX 月にもう XNUMX 件です。これら XNUMX 件のインシデントは、コンセンサス メカニズムのおかげで、ネットワーク参加者全員が決定したノードへのオプトイン ソフトウェア アップデートによって解決されました。これらの更新は、集合ネットワークにとって最大の利益となるものでした。

プルーフ・オブ・ワークの短所の説明

エネルギー消費

ビットコインやイーサリアムなどの他のプルーフ・オブ・ワーク・ブロックチェーンは、このセキュリティ・モデルをネットワークに提供するために大量のエネルギーを消費します。ビットコインはより多くの電力を消費します 国 ウクライナ、ノルウェーなどのように。環境活動家は、 主張した これは完全に無駄であり、不必要であるということです。 

反論: これらのシステムは大量のエネルギーを消費しますが、多くの批評家は採掘に使用されるエネルギーの種類を評価できず、代わりにその高いエネルギー使用を大きな環境フットプリントと同等視しています。しかし、ビットコインマイナーは活動中にさまざまなエネルギー源を使用することが研究で示されています。いくつかの推定では、再生可能エネルギーが主に使用される形式であることが示されています。 視聴者の３８%が オーバーへ 視聴者の３８%が 使用される総電力の。 

これらの調査の多くは、調査への参加を希望する鉱山会社やその他の事業のみを報告していることに注意することが重要です。

電子廃棄物

電子廃棄物は、ビットコインネットワークのリソース消費に対する最も正当な批判かもしれません。 プルーフオブワークマイナーは通常、24時間年中無休でフルパワーで稼働します。 湿度、高温、不十分な換気などの劣悪な条件は、採掘施設に影響を与え、機器の寿命を縮めることがあります。

それに加えて、ASIC チップ メーカーは、より新しく、より効率的なチップを常に開発しています。この革新が起こると、古いチップは新しいチップよりもブロックを獲得する効率が低くなります。最終的に、古いチップは段階的に廃止され、電子廃棄物になります。 

反論: 現在の ASIC マイニング チップの寿命は通常 3 ～ 5 年です。そして、最終的には古いチップが新しいチップに置き換わりますが、効率が向上し、高温や長時間​​のハッシュに対する耐性が高まるため、寿命は長くなる可能性があります。

トレーサビリティ

暗号通貨マイニングに関する懸念の 1 つは、検閲の影響を受けやすいことです。これは、仮想通貨マイニングが禁止された中国などではすでに起こっている。膨大な電力消費は、電気の測定値やサーマルカメラによってもわかります。仮想通貨マイニングが行われる場所を追跡できるこの機能により、反仮想通貨政権はその行為を取り締まることができます。 

国家が何らかのライセンスを確保した人にのみマイニングを許可すると、ネットワークが完全に公開されなくなり、分散化が損なわれる可能性があります。

反論：中国以外では、世界中の国々が何らかの形で仮想通貨に賛成しているようです。一部の国では、ライセンスを必要とするように採掘を規制しようとする可能性があります。しかし、遠隔地でこの慣行を続ける鉱山労働者がまだいる限り、独占や検閲を防ぐのに役立つはずです。

プルーフ・オブ・ステークの専門家が解説

効率化

プルーフ・オブ・ステーク システムは、プルーフ・オブ・ワーク システムよりもエネルギー効率が大幅に優れています。多くのプルーフ・オブ・ステーク システムのハードウェア要件は、今日の市場の平均的なラップトップと同等か、平均以下です。バリデーター ソフトウェアも、ほとんどのプルーフ オブ ステーク システムではそれほど要求が厳しくありません。 

スループットの向上

プルーフオブステークでは、パズルを解くための鉱夫間の競争ではなく、保持しているトークンの数に基づいてブロックを見つけるためにバリデーターが選択されます。 プルーフオブステークアルゴリズムがバリデーターを選択するのにかかる時間は、プルーフオブワークの競合よりも大幅に速く、トランザクション速度を向上させることができます。

これは事実ですが、プルーフ・オブ・ステークであるかどうかにかかわらず、すべてのブロックチェーンは、バリデーターが新しく見つかったブロックをノードにブロードキャストした後、ノードが民主的に合意に達するプロセスによって遅くなります。 

検閲抵抗

多くのエネルギーとかなりの物理的存在を必要とするプルーフ・オブ・ワークとは異なり、プルーフ・オブ・ステーク・バリデーターは小型のラップトップで実行できます。これは、世界中に分散された金融ネットワークの 3 分の 1 を制御するバリデーターが、数千台のハミングコンピューターで満たされた倉庫ではなく、コーヒーショップの隅で実行されている可能性があることを意味します。

参入障壁を下げる

プルーフ・オブ・ステークのバリデーターは、参加するために一度お金を使うだけで済みます。彼らがしなければならないのは、プルーフ・オブ・ステークモデルでブロックを獲得するのに十分なトークンを購入することだけです。対照的に、プルーフ・オブ・ワーク・システムのマイナーは、マイニング機器を購入して無期限に稼働し続ける必要があり、変動する可能性のあるエネルギーコストが発生します。これにより、他の方法では参加できなかったより多くの人が参加できるようになります。

プルーフ・オブ・ステークの短所の説明 

大規模に証明されていない

ビットコインやイーサリアムのような規模に拡張できるプルーフ・オブ・ステーク システムはまだ存在していません。このため、プルーフ オブ ステーク システムはまだ、主要なプルーフ オブ ワーク システムほど分散化されておらず、安全でもありません。

反論: プルーフ・オブ・ステーク システムはまだビットコインのようなネットワークの規模にはなっていませんが、時間の経過とともにそうなる理由はありません。プルーフ・オブ・ステーク・システムは、参入障壁が低く、実行に特殊なハードウェアが必要ないため、プルーフ・オブ・ワーク・システムの能力を超えて拡張できる可能性があります。

コインの統合

少数のバリデーターの間でのコインの統合は、プルーフオブステークシステムに対する最も一般的な議論です。 プルーフオブステークの性質により、コインの蓄積が促進され、ブロックを獲得して報酬を受け取る可能性が高まります。 

トークン市場は、潤沢な資金を持った企業によって追い詰められ、トークンの大部分を集めることもできます。ほとんどのプルーフ・オブ・ステーク システムでは、単一のエンティティが任意の数のバリデーターを作成できます。また、バリデーターの作成にかかる初期費用がほとんどないため、トークンの大部分を制御する誰かがネットワーク全体の大部分を制御する可能性があります。

これにより、プルーフオブステークコインの初期配布が非常に重要になります。 一部の新しいプルーフオブステークコインは、トークンが公開される前に投資家にトークンを販売します。 場合によっては、これらのトークンの売り上げが最大トークン供給の40％以上を占めており、ベンチャーキャピタルや他の初期の投資家がネットワーク報酬を獲得する上で他の投資家よりもかなり有利になっています。

反論： 確かに、プルーフ・オブ・ステークでは主にステークの規模に基づいてブロック作成者が選択されますが、一部のブロックチェーンはすでにこの集中化のリスクを軽減する方法を実装し始めています。一部には、「コイン年齢」、つまりステークが保持されている期間、およびアルゴリズムへのある程度のランダム化の追加が含まれます。これにより、ステークサイズがブロック形成を決定する唯一の要素ではなく、小規模なバリデーターにも勝つチャンスがあることが保証されます。 

一部のブロックチェーンでは、コインの特定のしきい値を超えたバリデーターが受け取る報酬がますます少なくなるようにしています。これにより、ステーカーは自分のステークを小規模なバリデーターに委任するよう促され、より多くのバリデーターにトークンを分散させ、分散化とセキュリティを強化することができます。

堅牢性の低いセキュリティ

前述のように、ネットワーク参加者の参入障壁を低くすると、バリデーターの数が増え、ひいては分散化に役立ちますが、ネットワークの一部になりやすくなると、セキュリティも低下する可能性があります。 

悪意のある攻撃者がプルーフオブワークネットワークを攻撃しようとした場合、ネットワークの大部分を表すのに十分なハードウェアを購入する必要があり、それからすべてを実行するためにお金を払う必要があります。 機器の初期コストと継続的なエネルギーコストのXNUMXつのセキュリティシステムにより、ネットワークへの攻撃は現実的ではなくなります。 プルーフオブステークシステムには、参加するための初期の初期費用しかなく、攻撃に対してよりオープンなままです。

ビットコインの現在のハッシュレートは、毎秒約 200 億テラハッシュです。 Bitmain の最上位 ASIC マイナー、 S19J、88秒あたり1.2テラのハッシュを実行できます。この尺度で計算すると、ビットコインのネットワークの半分を構成するには、これらのチップが約 10,390 万個必要になります。この ASIC の現在の価格は 12.5 ユニットあたり XNUMX ドルです。つまり、ビットコインのネットワークの半分を占めるのに十分なマイナーを購入するには、約 XNUMX 億ドルかかることになります。その後、マシンを実行するために莫大な料金を支払うだけです。 

対照的に、悪意のあるアクターがプルーフオブステークチェーンを攻撃したい場合、たとえばアバランチを例にとると、トークンの半分以上（現在の価格で約19億ドル）を購入し、半分以上を構成するのに十分なバリデーターを設定する必要がありますネットワーク（Avalancheの現在のバリデーターで630のバリデーター カウント）。 プルーフオブステークバリデーターは、実行に必ずしも高価なハードウェアや大量のエネルギーを必要としないため、攻撃者は継続的なエネルギーコストではなく、トークンを購入するための先行コストのみを負担します。 

反論： 十分なサイズのプルーフオブステークネットワークを攻撃するための初期の初期費用は十分に大きくなり、継続的な費用がないという問題は徐々に無関係になりつつあります。 たとえば、Avalancheの過半数の株式になるには、今日の価格ですでに20億ドル近くが必要です。 これらのブロックチェーンの人気が高まり、プルーフオブステークネットワークのコインの保有者が増えるほど、攻撃が難しくなります。 

Q＆A一覧 

プルーフオブワークとは何ですか？ 

Proof-of-Work は、ブロックチェーンを保護し、正確な情報 (トランザクション) を維持するのに役立つツールです。コンピューター間の競争を利用して、誰が最初に複雑なパズルを解くことができるかを競います。このレースの勝者は、チェーンにトランザクションの新しいブロックを追加することができます。このパズルは解くのに多大なエネルギーを必要とするため、参加者が本物である可能性が高くなります。勝った人にはビットコインが与えられます。

ビットコインマイナーとは何ですか？ 

ビットコインマイナーは、プルーフオブワークブロックチェーンのパズルを解く競争に参加するコンピューターです。彼らはこのプロセスで大量のエネルギーを使用し、パズルを解くことで他の人に勝つとビットコインの報酬が得られます。これは、必要なエネルギーとリソースが、地球から貴金属を採掘する現実世界のプロセスとデジタル的に同等であると考えることができるため、マイニングと呼ばれます。

プルーフオブステークとは何ですか？

Proof-of-Stake は、ブロックチェーンを保護し、正確な情報を維持するのに役立つツールです。これは、保持されているトークンの数に基づいて、チェーンにトランザクションの次のブロックを追加できる人を選択するアルゴリズムを使用します。  

プルーフオブステークのバリデーターとは何ですか？

バリデーターは、プルーフオブワークのマイナーに相当するプルーフオブステークです。 バリデーターは、トークンをネットワークに「ステーク」または誓約するブロックチェーンネットワーク内のノードです。 バリデーターは、保持するトークンの数に基づいて、トランザクションの新しいブロックを作成するために選択されます。 バリデーターではない他のトークン所有者は、バリデーターに保有を委任して、新しいトランザクションブロックを作成するために選択されたときにバリデーターが獲得する報酬のシェアを取得できます。

ポスト プルーフオブワークとプルーフオブステーク：違いは何ですか？ 最初に登場した ブロックワークス.

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• 出典：https：//blockworks.co/proof-of-work-vs-proof-of-stake-whats-the-difference/