すべての仮想通貨がステーキングに切り替えられないのはなぜですか?

暗号通貨のステーキングの概念は、銀行預金の金利よりも高い利回りを生み出す能力のおかげで、デジタル資産の所有とそこからの収益に関して最も話題になっている側面の 1 つとなっています。

「ステーキング」という用語は、プルーフ・オブ・ステーク (PoS) と呼ばれる、トランザクションと安全なブロックチェーン ネットワークを検証するための代替メカニズムに由来しています。 PoS は、Proof-of-Work (PoW) と呼ばれるビットコインで使用されている元のメカニズムを改良しようとしています。 PoS を使用した暗号のみをステーキングできます。

しかし、宣伝されている改善にもかかわらず、すべての暗号通貨がステーキングを使用しているわけではなく、またステーキングにメカニズムを変更しているわけでもありません。特にビットコインは近い将来に切り替えを検討する可能性すら低いようだ。

この記事では、その理由について説明します。以下について学びます:

投資または受動的収入として報酬を獲得するための暗号通貨のステーキングについて詳しくは、 ステーキング報酬の仕組みに関するこの Learn Crypto の記事をお読みください。

Proof of Work の代替としての Proof of Stake

ビットコインとプルーフ・オブ・ワーク

ビットコインは、Proof-of-Work（PoW）と呼ばれるシンプルかつ独創的な発明のおかげで、安全なデジタル通貨として主流の認識と広範な採用を達成した最初のブロックチェーンベースの資産です。

PoW は、ビザンチン将軍問題と呼ばれる、長らく解決不可能と考えられていた調整問題の回避策を提供しました。

数人の将軍がビザンチウムの旧市街を包囲しています。一緒に攻撃すれば成功します。異なるタイミングで攻撃すると失敗します。お互いに離れていて、信頼できない人もいることを知っているとき、彼らはどうやって意思疎通を図り、同意するのでしょうか?

ビットコインのような分散ネットワークにおける同様の問題は、不正な参加者が存在するにもかかわらず、分散ネットワーク上の多くの参加者が同じ正しい決定に達することをどのように保証するかということでした。

PoW は、不正行為に対する真の代償と、善良な行為を奨励してより多くの参加者を引きつける報酬システムを導入することで、この問題に対する 2 つの側面からの経済的解決策であり、それによってネットワークを拡大し、セキュリティを強化しました。このシステムでは、ネットワークが大きくなるほど、不正行為のコストも大きくなり、セキュリティも強化されます。

用語が示すように、PoW ネットワーク参加者は作業証明を提供する必要があります。この作業は、ネットワークが提供するパズルの答えを見つけるために大量のコンピューティング リソースを使用して、非常に複雑な数学パズルを解くことでした。パズルを解くたびに新しい「ブロック」が作成され、その中に検証されたトランザクションが記録されます。次に、トランザクションの各ブロックが既存のブロックのチェーンに追加され、トランザクションの時系列台帳が作成されます。

これらのパズルを解くことができる計算リソースを持っている限り、誰でもこの方法でブロック作成者または暗号通貨採掘者になることができます。

ビットコインのプルーフ・オブ・ワークの問題

より多くのコンピューティング リソースが PoW ネットワークに参加するにつれて、これらのパズルはより速く解決されます。ただし、パズルが解けるたびに、次のパズルを解くのは難しくなります。

ビットコインの成長はすぐに、その難易度が通常のコンピューターの計算能力では届かなくなることを意味しました。当初は、そこそこの家庭用コンピュータを持っていれば誰でもビットコインをマイニングできました。しかし、数年後、自分でブロックを解決するには強力なコンピューターが必要になりました。 2013 年までに、暗号通貨マイニングの参加者は、ASIC (特定用途向け集積回路) と呼ばれる、これらの信じられないほど複雑な方程式を解くために特別に構築された高度に専門化されたデバイスを必要とするようになりました。

この状況により、2 つの大きな問題が生じました。

第一に、より多くのブロックを生成するために必要な方程式を解くことができるのは、ますます高価で強力な装置だけになったため、参加者になれるのは裕福な個人や企業だけでした。このことはビットコインの場合にさらに顕著になり、そこでは大規模で強力な仮想通貨「マイニング」会社がマイニングリグの工場を運営し、愛好家や家庭用コンピューターを追い出すことになる。

これにより、一握りの組織のみがビットコインを保護するコンピューティング能力の大部分を担当する集中化の形が生まれました。これは、一部の人々からは、暗号通貨の分散化の取り組みにとって有害であると見なされています。

第二に、これは観察者にとってはより明白なことかもしれませんが、この特殊な装置は大量のエネルギーを消費し、PoW ベースの暗号通貨の二酸化炭素排出量がますます大きくなるのではないかという懸念を引き起こしました。

2021 年、 ビットコインは年間 91 テラワット時の電力を消費したと推定されており、これは同年のフィンランド (人口 550 万人) の消費量を上回っています。

Proof of Work に代わる環境に優しい代替手段としての Proof of Stake

プルーフ・オブ・ステーク（PoS）と呼ばれる新しいコンセンサスメカニズムが導入されたのは、ビットコインの出現からわずか数年後のことでした。その時までに、ビットコインはすでに毎日約15万ドル相当の電力を消費していると考えられていました。

サニー・キングとスコット・ナダルは共同論文の中で、「ステーキング」と呼ばれる決定論的アルゴリズムを使用して新しいブロックを追加し、保有する暗号トークンの数に基づいて成功したマイナー（またはノードまたは参加者）を選択することを提案しました。人々は仮想通貨を賭けるだけでよく、プルーフ・オブ・ワーク・チェーンで複雑な数学的問題を計算する必要がないため、必要な技術的知識ははるかに少なくなります。

簡単な例は次のようになります。合計 100 コインの供給があるネットワークでノード A が 10 コインを所有し、ステークしていた場合、ノード A が次のブロックを見つける確率は 10% です。

そのため、暗号通貨ステーキングネットワークのマイナーは、パズルの難易度が上がり続けるパズルを解くためにエネルギーをますます必要とするのではなく、新しいブロックを見つける確率を高めるために保有する暗号資産の数を増やすだけで済みました。

このシステムでは、正直な参加者は依然としてブロック報酬と取引手数料から新しいコインを獲得することでインセンティブを受けていました。不正な参加者は、ネットワークから罰金を請求されたり、賭け金の一部またはすべてを失うことによって罰せられます。

Proof-of-Stake アルゴリズムの欠点

そうすれば、問題は明らかになるでしょうね？ PoS が PoW よりもクリーンな場合、通貨を確保するためだけに数百万ドル相当の電力を費やす必要がないのであれば、すべての暗号通貨が PoS を使用するだけで意味があるのではないでしょうか?

両者の主張は頻繁に議論の対象となり、プルーフ・オブ・ステーク モデルのマイナス面が改善されたことで、2012 年よりもはるかに成熟し、実現可能になりました。一部の PoW 暗号通貨は最終的に PoS または PoS に切り替えました。最も注目すべきはイーサリアム（ETH）です。

イーサリアムは、初期段階ではビットコインのコンセンサス アルゴリズムをよく反映した Proof-of-Work モデルのブロックチェーンです。しかし、過去 4 ～ 5 年間、その開発者は、主にネットワークのセキュリティ保護とトランザクションの検証におけるエネルギー消費量の少ない方法であるという主な利点を目的として、Proof-of-Stake への着実な移行を監督してきました。

2016 年頃から見られる取引の検証にかかる高額なコストが、この動きに部分的につながっています。イーサリアムは分散型アプリケーション (dApp) プラットフォームとして人気が高まり続けるにつれ、それ以来、そのトランザクション容量は何度か限界に達し、人々はトランザクションを完了するためだけに数百ドルを支払うか、あるいは数時間、場合によっては数日間待つことを余儀なくされました。

しかし、プルーフ・オブ・ステークまたはイーサリアム 2.0 への道のりは平坦ではなく、イーサリアムは完全な切り替えを繰り返し遅らせてきましたが、2020 年 12 月はプロトコルの適切なテストを開始する重要な瞬間でした。

この主な理由は、PoS がイーサリアムほど堅牢かつ大規模なネットワーク上では実際には証明されていないことです。単純なミスが数十億ドル相当の資産の損失につながる可能性があります。

PoW の代替としての PoS に関する主な問題は、非常に単純にこれです。PoS のセキュリティはビットコインほどよく知られておらず、十分なテストもされていません。ビットコインは生き残り、今日の時価総額が5,500億ドルをはるかに超える暗号通貨を保護するための実行可能な方法としてPoWであることを証明しました。また、時価総額2100億ドルを超えるイーサリアムも確保している。

比較すると、時価総額の点で現在最大の PoS コインはバイナンス コイン (BNB) であり、時価総額はわずか 500 億ドルです。

ただし、この記事では、PoS を取り巻く複雑なセキュリティ問題については直接取り上げません。代わりに、PoS の他の主要な懸念事項やリスクに注目します。

1. 初期配布

PoW でネットワークを開始するには、単にコンピューティング能力を提供し、その収益を再投資する必要があることを考えてください。しかし、PoS では、ステークを得るためにコインを最初に購入する必要があります。では、PoS ネットワークは最初にどのようにしてコインを配布するのでしょうか?

イーサリアムの場合、移行は何百万もの人々がすでにETHを所有していることを意味するため、問題は部分的に解決されます。一方で、これらの保有者がステーキングへの参加を望んだ場合、最も裕福な保有者だけが報酬を得るチャンスを持つのに十分なETHを持っていることになります。

この記事で説明されているステーキングプールはその参入障壁を解決しますが、すでに裕福な人々を富ませるか、彼らをさらに強力にするだけです。

2. 富裕層の独占

これは、先ほど述べた点と少し関連しています。分散型ネットワークの全体的な考え方が、権力が少数の者に集中することを防ぐことであるならば、最も裕福な者が最も多くのステークを獲得し、ステーキング報酬からさらに裕福になり続けることができるため、PoS の操作はさらに簡単になる可能性があります。

Proof-of-Stake ブロックチェーンにはガバナンス手段が組み込まれていることが多く、これはネットワークがどのように発展するか、またはその他の種類の意思決定を行うかを決定する方法です。もう一度言いますが、投票権は保有するトークンの量によって決まります。参加者が裕福であればあるほど、投票の重みは大きくなります。

実際、PoS ネットワークではこれは重大な危険です。悪意のある攻撃者がネットワーク内の大半のトークンを保持するのに十分なトークンを簡単に購入して乗っ取る可能性があるためです (51% 攻撃と呼ばれます)。簡単に言えば、PoS ネットワーク内のトークンの大部分を所有すると、どのトランザクションが有効でどれが無効であるかを一方的に決定できます。これは、他の何百万人もの参加者全員に大混乱をもたらすことになります。なぜなら、彼らは集合的にコインの 49% しか保有していないからです。

分散型ネットワークの考え方が、単一の当局が他の当局に命令するのを防ぐことである場合、PoS はこれを大規模なコイン保有者にのみ委ねます。言い換えれば、より大きなステークホルダーです。 SWIFT や銀行などの他の非暗号化ネットワークの仕組みとほぼ同様にすることで、

3. 何も危険にさらされていない問題

Nothing at Stake は、ブロック作成者がネットワークのフォーク中に失うものが何もない場合に、Proof-of-Stake ネットワークで発生する理論的な問題です。

フォークは、2 つのノードが新しいブロックを追加するための適切な条件を満たしたときに発生します。それらをノード A とノード B と呼びます。両方のノードが正当にブロックを見つけたので、2 つのブロックチェーンが存在し、それぞれは最新のブロックを除いて完全に同一です。一方のチェーンにはノード A のブロックがあり、もう一方のチェーンにはノード B のブロックがあります。

通常、他のノードがどのブロックに従うかを決定し、全員が同意すると、他のブロックを破棄し、選択したチェーンに新しいブロックを追加し続けます。

PoWネットワークでは、破棄されたブロックのノードがそのチェーン上でマイニングを続けた場合、そこで電力を消費することで多額のお金を失うことになります。そのチェーンは他の誰にも認識されず、そのフォークで生成されたコインには何の価値もありません。したがって、そのノード上に構築を続けることを妨げる予防的な経済的ペナルティが存在します。

ただし、PoS ネットワークでは、他のチェーンで作業を続けても文字通り何も失うものはありません。マイナーは引き続き両方のチェーンにステークし、元の入金額に追加コストなしで可能な報酬を得ることができます。

この問題のより深刻な側面は、マイナーが単に別のフォークを続行し、それを使用して他のフォークを騙そうとするのを阻止するにはどうすればよいでしょうか。おそらく、そのフォークでトランザクションに署名し、それを疑いを持たない人々に有効なトランザクションとして渡すことです。

ビットコインがPoWに固執し、PoSに移行しない可能性が高い理由

ビットコインが今後数十年でどのように進化するかを予測するのは非常に難しいですが、ビットコインの12年の歴史から言えることがあるとすれば、その開発者と技術コミュニティは変化に対して非常に保守的であるということです。

他のブロックチェーンが急速に移行、統合され、さらには完全に新しいアルゴリズムとして再登場する一方で、イーサリアム自体は 2022 年末までに PoS への切り替えを完了する可能性があります (しかし、私たちは息を止めません) – ビットコインは新しいアルゴリズムを採用するのが遅れています代わりに、コアメカニズムを変更しない「ソフト」アップグレードで現在のテクノロジーを改善することを選択します。

上で説明したように、長年にわたりビットコインの安全性を維持してきた実績のあるシステムに固執する理由はたくさんあります。

プルーフ・オブ・ステークには危険が多すぎる

経済的に言えば、ビットコインを攻撃するコスト（ 2021年には130億ドル以上）は、特にネットワークが理論上数分で自動的に修正できる場合には、攻撃する動機がまったくないという点で、壊滅的に実行不可能です。

これが、ビットコインを信頼でき、安全で不変の通貨として受け入れる人が増えている理由です。マイクロ・ストラテジーのような非常に多くの大企業、さらにはエルサルバドルやノルウェーのような政府さえも、現在ビットコインで富を保管しているという事実。ネットワークが安全であると信じられている主な理由は、攻撃に非常にコストがかかる PoW メカニズムによるものです。

ビットコインとビットコインを保護するコンピュータを使用するほとんどすべての人は、機能する経済的インセンティブ (およびペナルティ) システムにしっかりと根付いており、別の方法があると多くの追加インセンティブが必要であると信じ込ませています。

エネルギーの議論は費用対効果の議論である

ビットコインの PoW が大量のエネルギーを消費することは否定できませんが、その利点は、ハッカーや悪意のある攻撃者に対してビットコインを事実上難攻不落にするセキュリティです。

さらに、ビットコインは一部の方面が主張するほど気候に有害ではないことを示す反論もある。このテーマは、2022年5月に開催された最新の世界経済フォーラム会議で最も最近議論され、 グリーンピースなどによる以前のビットコインをプルーフ・オブ・ステークへの移行を求める呼びかけに続き、世界の指導者らがビットコインのエネルギー消費量のチェックを呼び掛けた。

気候危機は確かに取り組むべき重要な問題ですが、 Learn Cryptoの記事によると、ビットコインのマイニングで使用されるエネルギーの約39%は再生可能エネルギーから得られ、残りは余剰生産によるものであり、他の多くの産業よりもはるかに高いです。

実際、 ビットコイン政策研究所(BPI) の最近の調査結果では、PoW に対する批判の多くは厳しい調査に耐えられないことが示されています。例えば：

基本的に、費用対効果の議論は次のように要約できます。Proof of Work は、インターネット経由で誰でもアクセスできる 1 億人以上の人々から 5,500 億ドルの集合価値を確保し、代替手段に勝る他の独自の利点を提供します。

もちろん、将来を予測するのは難しい場合がありますが、どちらかと言えば、ビットコインは変化する需要や要件に適応し、進化できることを証明しています。

過去数年間のイーサリアムの苦難が示しているように、PoSへの移行は混乱を招き、ネットワークを混乱させるだろう。これは、ビットコインのユーザーや関係者が直面する用意ができているものではありません。

しかしおそらく、イーサリアム 2.0 への移行が成功すれば、いつかビットコインもより少ない混乱でそれを実現できるようになる可能性について、より多くの洞察が得られるかもしれません。

それとも、Proof-of-Stake モデルに代わる別の代替案が発明される可能性があるでしょうか?