コンセンサスとは、一連のガイドライン、意見、または原則に関する一般的な合意のことです。同様に、コンセンサスメカニズムとは、ブロックチェーンが暗号資産取引を認証し検証するときに従うルールや方針であるプロトコルのことを指します。
この仕組みにより、ブロックチェーン上の各取引が記録され、ネットワーク内のすべてのノードが、そのメカニズムに従って認証された取引を含むコピーにアクセスできます。
単一の管理機関がブロックチェーンを規制していないため、暗号資産取引の正当性に関して合意を得るための方法が必要です。そうでなければ、ブロックチェーンには悪意ある振る舞い、二重支出、偽の取引が発生する可能性があります。
PoSコンセンサスメカニズムを持つブロックチェーンでは、ノードが一定期間暗号資産を "ステーク"（ロックアップ）する必要があります。その見返りとして、これらのノードは「バリデーター」と呼ばれる新しいブロックを生成する役割に選出され、ブロックチェーンのネイティブ暗号資産を報酬として受け取ります。これは宝くじのようなもので、より多くステークするとバリデーターに選ばれる確率が高まります。
PoSシステムには、バリデーターが不審な行動や詐欺的な行為を始めた場合にネットワークを保護するための枠組みが備わっています。
PoSは計算能力の消費が少なく、PoWと比べ取引や処理速度の向上を実現できるため、より現実的なコンセンサスメカニズムの選択肢となっています。PoW対応のブロックチェーンでは、マイナーがプロトコルに従い、コンセンサスルールを破らないことが求められます。
理論上、PoSはブロックチェーンの「51%攻撃」（攻撃者がブロックチェーンの過半数を掌握するタイプのハッキング）に対する防御を強化します。権限を持つハッカーは、取引を妨害したり、暗号資産を二重支出したり、ネットワークのコピーを作成したりすることが可能になります。
一方、プルーフ・オブ・ステークシステムでは、バリデーターが保証金として暗号資産をロックすることで参加権を得ます。これによってハッカーは、バリデーターのステークにアクセスしない限り、暗号資産に攻撃を仕掛けたりブロックチェーンの取引を妨げたりできません。ユーザーがコンセンサスルールに従わない場合、そのステークは没収されます。
PoWは、悪意のあるユーザーによる二重支出を防ぐことでフォークリスクを低減します。PoSシステムをハッキングするには、ハッカーはコインの50%以上を保有する必要があり、これは非常にコストがかかる作業です。
さらに、ブロックチェーンはネットワークを攻撃しようとする悪意あるユーザーに対してステークの没収という罰則を科すことができ、すべての利益を無価値にします。その結果、PoSシステムはほぼサイバー攻撃が不可能となり、ネットワークのセキュリティ向上につながります。
PoSは、暗号資産コミュニティ内で多くのブロックチェーン開発者・クリエイターにとって魅力的なコンセンサスメカニズムとして人気を集めています。そのため、バリデーター選出手順の効率化やブロックチェーンの性能・セキュリティ・効率を強化するために、さまざまなバリエーションが開発されています。
デリゲーテッド・プルーフ・オブ・ステーク（DPoS）では、ブロックチェーンのユーザーがあらかじめ決められた数のバリデーター（「ウィットネス」と呼ばれる）に新しいブロック生成の責任を委任します。これは投票を通じて行われ、ユーザーはネイティブトークンを暗号資産ウォレットに保有する数によってウィットネスを選びます。ユーザーは効果の低いウィットネスを別のバリデーターといつでも入れ替えることができます。
リースド・プルーフ・オブ・ステーク（LPoS）は、ユーザーがブロックチェーンの「ブロックプロデューサー」になろうとする特定のノードに暗号資産をリースするコンセンサスメカニズムです。より多くリースすることで、そのノードが新しいブロックを生成し報酬を獲得できる可能性が高まります。ユーザーはリースをいつでも終了できます。
保有トークンが少ないユーザーも、その資産を他者と組み合わせることで、従来のPoSシステムでは参加できなかったブロック生成プロセスに参加するチャンスを得ることができます。
ピュア・プルーフ・オブ・ステーク（PPoS）は、dApps（分散型アプリケーション）に特化したブロックチェーンAlgorandで採用されています。多くのPoSとは異なり、このプロトコルはノードの詐欺行為やセキュリティ脆弱性、アルゴリズムの欠陥に対する内部ペナルティメカニズムを持ちません。代わりに、PPoSは最小限のステーク条件で、意欲ある参加者が自由に参加しブロックチェーン保護に貢献できる仕組みとなっています。
通常のPoSプロトコルは、バリデーター選出時にステークされた暗号資産の数量/保有量だけを考慮します。一方、プルーフ・オブ・インポータンス（PoI）コンセンサスメカニズムは、資本以外にもユーザーの貢献を多角的に評価します。PoIではノード選出の際、さまざまな要素を加味します。
リキッド・プルーフ・オブ・ステーク（LPoS）を採用するブロックチェーンでは、ユーザーが自分のバリデーター権限・投票権を暗号資産を手放すことなく他の参加者に委任できます。
LPoSはDPoSと類似点がありますが、LPoSではユーザーは自身のトークンをステークするか、トークン化された検証権によって他のユーザーにバリデーター権限を割り当てるか自由に選択できます。DPoSがバリデーター数を固定するのに対し、LPoSではアクティブなバリデーター数が変動します。
プルーフ・オブ・バリデーション（PoV）プロトコルを採用するブロックチェーンでは、ステークされたバリデーターノードによりコンセンサスが形成されます。各ノードはブロックチェーン上の取引履歴を保持し、ノードの公開鍵および暗号資産ウォレットによって保持している暗号資産の数量/保有量を認証します。ユーザーはバリデーターノード内で自分の暗号資産をステークすることができます。各バリデーターにステークされたトークンの数量によって、そのバリデーターの投票数が決まります。
ブロックチェーンの全体投票権の少なくとも3分の2を代表するバリデーターグループが次のブロック生成に投票を送信すると、そのブロックは認証されたと見なされます。
多くのPoSコンセンサスメカニズムはPoWプロトコルから明確に距離を取りますが、いくつかのハイブリッド・プルーフ・オブ・ステーク（HPoS）メカニズムはPoWとPoSの特徴を組み合わせてブロックチェーンを稼働させています。
HPoSシステムでは、PoWマイナーが新しい暗号資産を含むブロックを生成し、これをPoSバリデーターに送信します。PoSバリデーターはその新しいブロックをブロックチェーンへ追加するかどうか投票で決定します。
PoSとPoWを比較する前に、PoWコンセンサスメカニズムが何か理解しましょう。
PoWでは、すべてのノードが独自のコンピュータを使用してブロックチェーン上の取引を検証します。マイナーは膨大な電力と高度な計算能力を用いた複雑な数学問題を解くことで新しいブロックを生成します。問題を最初に解いたマイナーが新たなブロックを認証し、ブロック報酬として新しいコインを受け取ります。ビットコイン（BTC）は、世界で最も人気のある暗号資産であり、PoWコンセンサスメカニズムを採用しています。
PoSとPoWは、それぞれのブロックチェーンでコンセンサスを達成することを目指しますが、用いている方法は異なります。PoSでは、バリデーターが取引を認証するためには自らのネイティブ暗号資産を一定数量ステークする必要があり、その見返りに取引手数料を報酬として得ます。一方、PoWは複雑な計算を解いたマイナーに新しいブロックとネイティブ暗号資産を報酬として与えます。
PoSはPoWのような高度なハードウェアを必要とせず消費電力も少ないため、より環境にやさしい選択肢です。対して、PoWは大量のエネルギーと電力を消費し、環境に大きな影響を与えます。
以下の表は、PoSとPoWの違いをまとめたものです：
| ICO | IPO |
|---|---|
| プルーフ・オブ・ステーク | プルーフ・オブ・ワーク |
| バリデーターはコインをステークして取引手数料を報酬として受け取る | マイナーは新しいブロックを生成してコインを報酬として受け取る |
| トークン価値によってセキュリティが確保される | 膨大な計算力によってセキュリティが確保される |
| エネルギー効率が向上 | 大量の電力を使用 |
PoSは暗号資産分野で人気を集めています。260以上の暗号資産がPoSコンセンサスメカニズムを採用しています。以下は時価総額で見た主要なプルーフ・オブ・ステーク暗号資産です：
PoSは従来のPoWコンセンサスメカニズムに代わる選択肢であり、さまざまな点で改良をもたらしますが、依然として完璧なシステムではありません。理論上は優れた特徴を持ちますが、その実用性や実世界での性能は今後検証が必要です。
PoSは数あるコンセンサスメカニズムのひとつにすぎません。他のプロトコルより優れているわけではなく、単にブロックチェーン性能を向上し、暗号資産をユーザーの多様なニーズに合わせて効率化したい開発者・クリエイター向けの新たな選択肢です。
各システムにはそれぞれ利点と欠点があり、新しい暗号資産やネットワークが毎日登場しています。その一例がWorldcoinです。Worldcoinはプライバシー保証という大きな利点を提供します。私たちはユーザーのプライバシーと匿名性を維持しながら暗号資産への参加を拡大することを目指しています。そのため、地球上のすべての人に暗号資産の無料配布を提供しています。詳細を知りたい方は、ブログを購読してください。
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