Proof of Stake(PoS)は、ブロックチェーンで分散コンセンサスを達成することを目的としたアルゴリズムの一種である。コンセンサスを達成するためのこの方法は、ここでQuantum Mechanicによって最初に提案され、後にSunny Kingと彼の仲間がそれに関する論文を書きました。これにより、Proof-of-Stake(PoS)ベースのPeercoinが生まれた。
賭け金とは、特定の結果に賭ける価値である。このプロセスはステーキングと呼ばれる。イーサリアムは以前はPoSを採用していたが、PoSへと移行した。
プルーフ・オブ・ステークとは
プルーフオブステーク(PoS)はプルーフオブワーク(PoW)とは異なり、マイニングマシンと大量の電力を必要とせずにマイニングができる。
現在、イーサリアムをはじめ多くの暗号資産で採用されているプロトコルとなっている。プルーフオブワークに比べてプルーフオブステークはより処理速度が速く、エネルギー消費が少なく、特別なコンピューティング機器を必要としていない。
ネットワーク上のノードは、新しいブロックを検証し、そこから手数料を得る候補となるために、一定量の暗号通貨を賭ける。次に、アルゴリズムが候補のプールから、新しいブロックを検証するノードを選択する。この選択アルゴリズムは、ステークの量を他の要因(コインの年齢に基づく選択、ランダムブロック選択)と組み合わせて、ネットワーク上のすべての人に公平な選択を行う仕組みとなっている。
「コインの年齢に基づく選択」のアルゴリズムは、すべてのバリデータ候補ノードがバリデータのままである時間を追跡する。ノードが古いほど、新しいバリデータになる可能性が高くなる。「ランダムブロック選択」によって、バリデーターは「最低のハッシュ値」と「最高のステーク」の組み合わせで選択される。これらの最適な加重組み合わせを持つノードが新しいバリデーターになる。
プルーフオブステークの基本概念
ノードはトランザクションを行い、PoSアルゴリズムは、これらすべてのトランザクションをプールに入れる。
次のブロックのバリデーターになるために争っているすべてのノードが賭け金を上げる。このステークは、バリデーターを選択するために、「コインの年齢」や「ランダム化されたブロックの選択」などの他の要因と組み合わされる。
バリデーターはすべてのトランザクションを検証し、ブロックを公開する。賭け金はまだロックされたままであり、鍛造報酬もまだ付与される前であり、これはネットワーク上のノードが新しいブロックを「OK」できるようにするためである。
ブロックが「OK」された場合、バリデーターは賭け金と報酬も取り戻す。アルゴリズムがコインエイジベースのメカニズムを使用してバリデーターを選択している場合、現在のブロックのバリデーターはコインエイジが0にリセットされる。これにより、次のバリデーター選挙の優先度が低くなる。
ブロックがネットワーク上の他のノードによって検証されない場合、バリデーターはそのステークを失い、アルゴリズムによって「bad」とマークされる。プロセスは再びステップ1から開始され、新しいブロックが鍛造される。
従来のプルーフオブワークは大量の電力を消費
プルーフオブステークの前は、分散コンセンサスを達成する最も一般的な方法はビットコインでも実装されている、プルーフオブワーク(Proof of Work：PoW)によるものであった。しかし、プルーフオブワークはかなりの電気エネルギーを大量に消費する。そのため、プルーフオブワークベースのコンセンサスメカニズムは、より多くの計算リソースを持っている場合、エンティティが新しいブロックをマイニングする可能性を高める。
新しいブロックをブロックチェーンにアタッチするためにすべてのノードが互いに競合しないため、エネルギーが節約できる。
分散化ネットワーク
ビットコインのような分散コンセンサスを達成するためのプルーフ・オブ・ワーク・システムのようなブロックチェーンでは、ブロックチェーンのより中央集権的な性質につながるマイニングプールに参加するための指数関数的な報酬の追加のインセンティブが用意されている。Proof-of-Stakeベースのシステムの場合、報酬はステークの量に比例する。したがって、マイニングプールに参加することによる特別な優位性はまったく無いのである。したがって、分散化を促進する。
プルーフ・オブ・ステークの特徴
偽造者への報酬は払われずに手数料も掛かる。
すべての取引には、ある程度の手数料がかかる。これは蓄積され、新しいブロックを偽造したエンティティに与えられる。偽造されたブロックが不正であることが判明した場合、取引手数料は報われないようになっている。さらに、バリデーターのステークも失われる。これにより、不正を未然に防ぐことができる。
51%攻撃の非現実性:
51%攻撃を実行するには、攻撃者はネットワーク内の総暗号通貨の51%を所有する必要があり、これは非常に高価である。これは、攻撃を行うのが面倒で、費用がかかりすぎて、利益がない構想となっている。例えば、51%を保有したとし不正を行った場合には、その暗号資産の価値が暴落し保有している51%の価値が減るからである。
購入する通貨がそれほど多くない可能性があるため、総暗号通貨のそのようなシェアを蓄積すると問題が発生し、より多くのコインを購入するとより高価になる。また、間違ったトランザクションを検証すると、バリデーターがその賭け金を失い、それによって報酬がマイナスになる。
集中化する可能性
バリデータ候補のグループが組み合わさって、暗号通貨全体のかなりのシェアを所有している場合、バリデータになる可能性が高くなる。チャンスの増加は選択肢の増加につながり、それはますます多くの鍛造報酬の獲得になり、巨大な通貨シェアを所有することにつながる。これにより、時間の経過とともにネットワークが集中化される可能性がある。
