Proof of Stakeとは?

ヴィタリック・ブテリンは、膨大な計算による大量な電力消費が環境へ悪影響を与えるPoW(Proof of Work)を問題視し、PoS(Proof of Stake)への移行を提唱しました。PoSはコインエイジに応じてブロック生成の権利が与えられる、通貨の保有量に応じて報酬がもらえる仕組みで、PoWのようにハッシュパワーによる自由競争の激化を低減する仕組みとして考案されました。本記事ではPoSが誕生した背景や特徴・仕組み、メリット・デメリットについて説明していきます。

PoSの特徴・仕組み

前述の通り、PoSにはコインエイジとコイン保有量に応じて報酬を獲得する2種類のタイプが存在しています。以下で詳しく見ていきましょう。

通貨の保有量と保有期間によって算出されるコインエイジによるPoS

コインエイジとは、通貨の保有量に保有期間を掛けた値に応じて算出する値のことです。コインエイジを利用する場合には、このコインエイジによってマイニングの難易度が変更され、一度マイニングに成功した後にはコインエイジが低下する仕組みによって、一部のマイナーが寡占できないように配慮がされています。

通貨の保有量だけを評価するPoS

このタイプは通貨の所持量に応じて報酬を受け取る者が選ばれ、プログラムの定める条件を満たす場合、ブロックの生成が行われる仕組みです。ビットコインやイーサリアムのPoWにおけるブロック生成フローをマイニングと呼称するのに対し、このタイプのPoSで生成されるブロック生成フローはステーキング(鋳造)やフォージング(鍛造)と呼ばれます。

PoSの2つのメリット

  • 環境に配慮されたコンセンサスアルゴリズム
  • マイニング寡占化の防止

環境に配慮されたコンセンサスアルゴリズム

英国のインデペンデント誌によると2018年末までにビットコインのマイニングは世界のエネルギーの0.5%を消費するレベルに達すると言われ、同誌がデータを引用したAlex de Vries氏によると2018年5月時点でのビットコインの推定年間消費電力は71.12TWh(全世界のおよそ0.35%)とされています。2018年2月にはアイスランド国内のマイニングによる電力消費量が一般家庭の電力消費量を超えると報じられた中、PoWは温暖化対策に悪影響をもたらす可能性が指摘されており、PoSの実装によって電力消費による環境への悪影響が軽減されることが期待されています。

マイニング寡占化の防止

PoWでは、マイニング報酬に対する経済インセンティブの付与により、完全な自由競争が導入されています。そのため、大規模な設備投資を行いマイニングファームを用意できる大規模なマイナーやプールに報酬が偏在し、現在では個人によるマイニングは利益度外視の趣味の範囲で行うものというのが一般的な認識となっています。PoS方式の導入によりコインエイジの概念が導入されれば、こうした一部のマイナーによるマイニング報酬の寡占化も解消される可能性があり、個人でもステーキングによりイーサを獲得することが可能と言われています。

PoSの2つのデメリット

  • ナッシングステーク問題
  • ロングレンジ攻撃

ナッシングステーク問題

ナッシングステーク問題とは、PoS通貨ではブロックを承認するために必要なコストがPoW通貨よりも低いことから、不正なブロックを生成するインセンティブが働くというものです。分岐したブロックチェーンを両方マイニングし続けたり、ジェネシスブロックまで遡るといったファイナリティに関わる課題として問題視されています。

ロングレンジ攻撃

ロングレンジ攻撃とは、攻撃者が過去に莫大な残高をもつ秘密鍵を購入し、その残高を持つ時点を起点に別のブロックチェーンを生成するというハッキング手法です。攻撃者が大量の通貨を保有するため、メインチェーンよりも有利にチェーンを生成できてしまう可能性が指摘されています。

PoSの問題に対する解決策を講じるイーサリアム

もちろん、こうした問題に対して何も対策が考えられていないわけではありません。Slasherと呼ばれる懲罰的アルゴリズムでは、分岐したブロックチェーンの両者でマイニングを行っている場合、ステーキングのために必要な掛け金が没収される仕組みとなっています。また、CasperFFGというPoWとPoSをハイブリッドしたコンセンサスアルゴリズムによって100ブロック毎に不正の検証がされることで、ロングレンジ攻撃に対してもさまざまな対策が講じられています。

PoSは、通貨の大量保有者が利益を得る仕組みから富が偏在する可能性について指摘されていますが、一方で代替となるPoWやPoI(Proof of Importance)にもそれぞれ問題は存在しており、どのコンセンサスアルゴリズムが最適なのかについては現在も仮想通貨コミュニティでよく議論の対象となるトピックのひとつです。

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HEDGE GUIDE 編集部 仮想通貨チーム

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