Proof of stake(PoS)/プルーフ・オブ・ステーク

ぷるーふ・おぶ・すてーく(英:Proof of stake)/PoS(ぴーおーえす)

承認システムの進化形?プルーフ・オブ・ステークの概要とメリット・デメリット
プルーフ・オブ・ステーク(Proof of Stake)とは?
プルーフ・オブ・ステーク(Proof of Stake、「PoS」と略されます)とは、仮想通貨の取引や送金データを正しくブロックチェーン(block chain)につなぐための仕組みの一つです。世界で初めて誕生した仮想通貨であるビットコインには採用されていませんが、他のいくつかの仮想通貨(アルトコイン)で採用されています。プルーフ・オブ・ステーク(=掛け金の証明)という言葉が示すとおり、その仮想通貨に対する掛け金、すなわち保有量が多いほど、データのかたまりであるブロックをブロックチェーンにつなぎこむ役割を得やすくなります。

仮想通貨の取引や送金のデータは、正しいことを承認してもらい、間違いなくブロックチェーンにつなぎこまれなければいけません。法定通貨の送金であれば、その処理は中央にある金融機関が担うことになります。多くの仮想通貨ではこうした中央の管理機関を持たないため、一般参加者のうちの誰かに承認の役割を割り当てて承認してもらいます。こうした承認の仕組みを「コンセンサスアルゴリズム(consensus algorithm)」と呼び、プルーフ・オブ・ステークはその一つと位置づけられます。

プルーフ・オブ・ステークは、その仮想通貨を多く持っているほど承認の役割を割り当てられる確率が高まる仕組みです。そして承認作業が完了すると、承認してくれた参加者に新たな仮想通貨が報酬として付与されます。この承認作業のことを鋳造(mintingないしforging)と呼んでいます。

ただし、仮想通貨を多く保有しているほど承認権限の割り当て確率が高いプルーフ・オブ・ステークは、お金持ちが権限を得やすい仕組みでもあります。これでは不公平ということで、その仮想通貨の保有量だけでなく保有期間も考慮するタイプのプルーフ・オブ・ステークも存在します。保有量×保有期間の値に応じて割り当て確率を変えるとともに、一度承認作業を行うとこの値を減らす仕組みにすることで、特定の個人や組織に権限が集中する事態を回避しようとしています。

プルーフ・オブ・ワークとの関係性とは
プルーフ・オブ・ステークは、コンセンサスアルゴリズムの一つであるプルーフ・オブ・ワーク(Proof of Work、「PoW」と略されます)の改良版とされています。プルーフ・オブ・ワークの問題点を解決すると考えられているということです。

プルーフ・オブ・ワークは、最初に実装された仮想通貨であるビットコインなどで採用されるコンセンサスアルゴリズムです。ブロックをブロックチェーンにつなぎこむのに適したパラメータを、マイナー(miner)と呼ばれる参加者が競争で計算します。計算競争に勝ち抜いたマイナーがデータ承認を行い、報酬として仮想通貨を得る仕組みです。つまり、いち早く計算するだけのマシンパワーを持っているほど、この承認作業=マイニング(mining)に有利なのです。

中央機関なしにデータ承認を可能とするプルーフ・オブ・ワークですが、問題点が2つあります。まず、仮想通貨の普及に伴いマイニングによる電力消費量が増加し、環境に負荷をかけていることです。次に、大規模なマイニング体制を整えられるのが大資本を有する組織だけであるため、結果としてマイナーの固定化とマイニングの中央集権化を招いているということです。もし悪意を持ったマイナーだけで固められてしまうと、不正なデータの承認が可能となってしまうかもしれません。

プルーフ・オブ・ステークでは、強力なマシンパワーがなくても承認権限を得ることが可能です。また、一度鋳造に成功した個人や組織への割り当て確率を減らせば、マイナーの固定化やマイニングの中央集権化をある程度抑制できます。このように、初めて誕生した仮想通貨であるビットコインの運営の中で見えてきたプルーフ・オブ・ワークの問題点を解決するのが、プルーフ・オブ・ステークであると位置づけられるわけです。

プルーフ・オブ・ステークのメリット・デメリット
プルーフ・オブ・ステークのメリットは、前述の通りプルーフ・オブ・ワークの問題を起きにくくしていることです。膨大な電気代や環境への負荷をかけなくても承認が進むため、プルーフ・オブ・ステークを採用する仮想通貨の取引量が増えても問題がないとされています。

また、マイナーの固定化に伴う「51%攻撃」という問題も起きにくいです。51%攻撃とは、悪意を持ったマイナーが全体の過半数の計算能力を手に入れたときに、ブロックチェーンの一部をコントロールできてしまう問題を指しています。たとえば、「100万円分の仮想通貨を売却する」というデータを二重にブロックチェーンにつなげれば、200万円を得られることになります。通常はこうした二重支払いが起きることはまずないのですが、51%攻撃が実現すると発生する可能性が出てくるのです。プルーフ・オブ・ステークであれば、どれだけ計算能力が高くてもブロックチェーンをコントロールできないので、51%攻撃の発生する可能性は下がります。

一方、プルーフ・オブ・ステークならではのデメリットも存在します。プルーフ・オブ・ステークでは、多くの仮想通貨を長期間にわたって保有していた方が有利なので、短期間で売却しようと考える保有者が少ないと考えられます。そうすると、購入したい人がいても売却する人が少ないために、結果として仮想通貨の流動性が高まりません。これでは、その仮想通貨の実用性が高まらずに発展の妨げとなってしまいます。通貨というのは、流動性が高まり利用者が増えてこそ発展するものですが、プルーフ・オブ・ステークがそれを妨害しているわけです。

プルーフ・オブ・ステーク以外のコンセンサスアルゴリズム
プルーフ・オブ・ステークやプルーフ・オブ・ワークの問題点を克服するべく、別のコンセンサスアルゴリズムを採用しているケースもあります。

その一例が、リップル(XRP)で採用されているプルーフ・オブ・コンセンサス(Proof of Consensus)です。これは、個人ではなく信頼できる企業をいくつか選出し、そのうち8割が同意すればデータを承認する仕組みです。

他にも、ネム(XEM)ではプルーフ・オブ・インポータンス(Proof of Importance)という仕組みが採用されています。仮想通貨の保有量や保有期間に加えて、一定期間内の取引量を加味することで、プルーフ・オブ・ステークのデメリットである流動性の問題を克服しようとした取り組みと言えます。

プルーフ・オブ・ステークが実装されていない仮想通貨
プルーフ・オブ・ステークは、2018年6月1日時点で時価総額第2位であるイーサリアム(Ethereum)で今後実装されることが予定されています。現状ではプルーフ・オブ・ワークが採用されているのですが、取引規模の拡大に伴い問題が顕在化してきたためにプルーフ・オブ・ステークへのアップデートが提案されました。

イーサリアムでは、システムを改善するために段階的なアップデートが計画されていました。それが、テスト版のプラットフォームをリリースするフロンティア(Frontier)、システムの安定性を高めるためのホームステッド(Homestead)、そして、プルーフ・オブ・ステークへの移行準備として設けられたメトロポリス(Metropolis)です。メトロポリスは、さらにビザンチウム(Byzantium)とコンスタンティノープル(Constantinople)の2段階に分かれており、ビザンチウムは2017年10月に実施済みですが、コンスタンティノープルの実施予定は2018年6月1日時点で未定となっています。

プルーフ・オブ・ステークへの完全移行は、メトロポリス(コンスタンティノープル)の次のアップデートで実現される計画です。このアップデートはセレニティ(Serenity)と呼ばれています。時期やアップデートの詳細は未定であるものの、4段階目のアップデートであるセレニティによってイーサリアムが完成するとみなされています。


DMMビットコイン 用語集 2019/1/31 転載