Proof-of-Work vs Proof-of-Stake: PoW は PoS よりも優れていますか?

現在、何千もの仮想通貨が存在していますが、最も古く、最も使用されている 2 つの仮想通貨、ビットコインとイーサリアムを無視するのは難しい場合があります。

この 2 つで、仮想通貨の時価総額 (時価総額) 全体の約 70% を占めます。一般的に、彼らは常にそうしています。

価格は、なぜビットコインとイーサリアムが仮想通貨のトップ犬としての役割を担うに値するのかを説明する一側面にすぎませんが、両者は互いにこれ以上に大きな違いはありません。

2022 年 9 月以降、イーサリアムが複数年にわたるアップグレードを完了し、プルーフオブワーク (PoW) コンセンサスメカニズムを廃止してプルーフオブステーク (PoS) コンセンサスメカニズムを置き換えたとき、両者の違いはさらに明確になりました。

PoW と PoS の詳細と、それらがブロックチェーンベースの暗号で分散型コンセンサスをどのように可能にするかについては、暗号を学ぶ記事「暗号コンセンサスメカニズムの究極ガイド」を参照してください。

ビットコインとPoWの側に立つ

2017年の仮想通貨強気相場に向けて「フリッペニング」の話が起こって以来、ビットコインがイーサリアムに決して取って代わられない理由については常に議論があった。

Proof-of-Work (PoW) と Proof-of-Stake (PoS) はどちらも、トランザクションを検証し、ブロックチェーンに新しいブロックを追加するために使用されるコンセンサスアルゴリズムです。 2 つの主な違いは、トランザクションを検証して新しいブロックを作成する方法です。 PoS は暗号ステーキングに依存しているのに対し、PoW はマイニングと呼ばれる複雑な計算問題の解決に依存しています。

市場に出回っているほとんどの暗号通貨は、いくつかのバリエーションはありますが、PoW または PoS のいずれかを使用しています。

最もよく知られている PoW 暗号通貨はビットコインですが、傑出した PoS 資産はイーサリアムです。

この記事では、PoW コンセンサスメカニズムによって定義されるビットコインの陣営を取り上げます。

Proof-of-Work (PoW) についての概要

Proof-of-Work には、計算能力を使用して複雑な数学パズルを解くことが含まれます。 PoW は、ネットワークの整合性を確保し、暗号通貨の二重支払いを防止するためにブロックチェーンテクノロジーで使用されるコンセンサスアルゴリズムです。

PoW では、マイナーは複雑な数学パズルを解くために競い合います。

最初にパズルを解いたマイナーには、新しく鋳造された暗号通貨と取引手数料が与えられます。

PoS に対する PoW の利点は何ですか?

ａ．安全

PoW は、トランザクションの確認と新しいブロックの作成に大量の計算能力を必要とするため、安全性が高いと考えられています。これは、攻撃者がブロックチェーンを操作することが困難であることを意味します。

PoW はハッシュ関数を使用し、入力を受け取り、固定サイズの出力を生成します。これは一方向関数であり、出力を反転して入力を推測することは不可能であることを意味します。

ブロックチェーンはネットワークのノード全体に分散されるため、チェーンに追加される各ブロックで合意に達する必要があります。

改ざんされたノード、または悪意を持ってブロックチェーンを破壊しようとしているノードでは、その新しいブロックが正規のノードによって拒否されるため、攻撃者によるデータの操作が困難になります。

ブロックを検証する作業を実行するノードは、その作業に対して報酬を受け取ります。これにより、ノードはネットワークのセキュリティを損なうことなく、ネットワークの最善の利益を考慮して行動するようになります。

全体として、PoW は暗号化セキュリティ対策とインセンティブ調整の組み合わせに依存して、ブロックチェーンネットワークの整合性を維持します。

b.公平性

PoW では、数学的問題を最初に解決したマイナーが、ブロックチェーンに追加される有効なブロックとみなされます。マイナーが問題を解決するために必要な労力と計算能力により、ネットワークのセキュリティと公平性が確保されます。

PoW により、ネットワーク参加者間で報酬を公平に分配できます。より多くのコインやお金を持っている人ではなく、ネットワークに計算能力を貢献した人に報酬が与えられます。

PoWのコンセンサスの下では、何千ものマイニングプログラムがハッシュが解決されるまで1つのブロック上で動作し、その後、次のブロックに移動します。この構造により、すべてのマイナーは問題を解決し、チェーンに新しいブロックを追加する平等な機会を持ちます。

理論的には、必要なハードウェアとソフトウェアを持っている限り、誰でも PoW を使用したマイニングに参加できます。これにより、すべてのマイナーがパズルを解いて報酬を獲得する平等な機会を得ることができるため、PoW は設計上公正なコンセンサスメカニズムとなります。

c.スパム攻撃からの保護

PoW の背後にある考え方は、ブロックチェーンに新しいブロックを追加するために計算作業を必要とすることであるため、数学的パズルを解くためにはある程度の計算作業を行う必要があります。

マイナーにこの作業を実行させることで、ブロックチェーンはスパム攻撃から保護されます。これは、ネットワークに大量のトランザクションをスパム送信すると法外なコストがかかるためです。

これは、各トランザクションが次のブロックに含めるために少量の計算作業を必要とするためです。

ネットワークに大量のトランザクションをスパム送信するには、攻撃者は大量の計算作業を行う必要があり、これにはコストと時間がかかります。

さらに、PoW メカニズムは、ブロックがチェーンに追加されると、後続のすべてのブロックの計算作業をやり直すことなく変更できないため、ブロックチェーンの安全性を保証します。これにより、攻撃者がブロックチェーンを改ざんすることが非常に困難になります。攻撃者はチェーン内のすべてのブロックの計算作業をやり直す必要があり、チェーンのサイズが大きくなるにつれて、その作業はさらに困難になります。

PoW メカニズムは、ブロックチェーンに新しいトランザクションを追加するために大量の計算作業を必要とするため、スパム攻撃に対する強力な保護を提供します。これにより、攻撃者がネットワークにスパムを送信するのにコストがかかり、ブロックチェーンの安全性と改ざん防止が確保されます。

では、PoW は PoS よりも優れているのでしょうか?

セキュリティの観点から見ると、ビットコインの PoW よりも安全な暗号形式がブロックチェーンに存在すると主張するのは困難です。

分散型ネットワークが潜在的な攻撃に対してどれだけ回復力があるかを考えると、それを 2 つの主な要素に分けることができます。それは、ネットワークへの攻撃にかかるコストと、その攻撃に反応するネットワークの能力です。

PoW ネットワークの場合、攻撃者はネットワーク全体のコンピューティング能力の 51% を収集する必要があります。特殊なマイニングハードウェアと電力のコストがほとんどの政府や企業の財政能力を超えているため、これは今日では経済的に実行不可能です。

実際、PoW の計算能力は時間の経過とともに増加するため、そのような攻撃を検討するだけでも費用が高額になります。

一方で、この 51% 攻撃というありそうもないシナリオが実際に起こった場合、ネットワークの回復には誠実なマイナーによる組織再編という信じられないほどの努力が必要になるでしょう。攻撃が成功すると、攻撃者はすべてのトランザクションを検閲できるようになるため、誠実なマイナーはブロック報酬を得ることができず、活動する意欲を失い、攻撃者はコンピューティングの多数派に対してさらに強力な支配力を得ることができます。

制御を取り戻すには、正直なマイナーが協力し、攻撃者を調整して特定し、トランザクションを検閲し、ネットワーク全体に新しいチェーンを無視させて無価値にするために、一時的に損失を被って運用する必要があります。

これは社会的調整と物流協力の大規模な事業です。

Proof-of-Stake は、リカバリがより簡単になる可能性があることを示唆しており、これは付随する記事の主題です: PoS は PoW よりも優れていますか?