参加証明の理解：ブロックチェーンを変革するメカニズム

エグゼクティブサマリー: プルーフ・オブ・ステークは、現代のブロックチェーンネットワークにおける支配的なコンセンサスメカニズムとして浮上しています。計算集約的なアプローチとは異なり、参加者によるトークンのロックを通じて機能し、エネルギー消費を劇的に削減します。分散化とスケーラビリティにおける重要な利点にもかかわらず、アクセシビリティの課題や小規模資本のネットワークにおける潜在的な脆弱性が存在します。

なぜ今、プルーフ・オブ・ステークが重要なのか

ブロックチェーンは進化しました。ビットコインの初期には、トランザクションを検証する唯一の方法は生の計算能力でしたが、今日の現実は全く異なります。プルーフ・オブ・ステーク(、あるいは一部の人が呼ぶように)は、実質的にすべての新しいブロックチェーンに対する標準的な選択肢となりました。しかし、その仕組みを理解することは、学問的な好奇心から、どのネットワークで運営するかを選ぶ際の必須知識へと変わりました。

イーサリアム 2.0、ソラナ、ポルカドット、アバランチ、または BNB チェーンについて聞くと、それらはこのメカニズムのバリエーションを使用しているネットワークについて話していることになります。暗号エコシステムに現代的に参加することは、何らかのレベルでのステーク証明に関わらずしてはほぼ不可能です。

ミントの証明が実際にどのように機能するか

マイニングは忘れてください。参加証明では「マイニング」ではなく「ブロックをフォージする」と言います。そして、そのプロセスは見た目よりもはるかに直接的です。

トークンの一定量を担保として置くネットワークを想像してみてください。この担保(はステーク)と呼ばれ、バリデーションプロセスへのエントリーとして機能します。あなたのステークが大きいほど、次のブロックを検証するために選ばれる可能性が高くなります。しかし、これは直接の選択ではありません - システムは擬似ランダムな要素の組み合わせを使用して決定します。

ネットワークは主に二つの基準を使用してバリデーターをフィルタします。最初の基準はRandomized Block Selectionで、ここでは最小のハッシュ値と最大のステークを組み合わせて選択されます - これは、より多くのステークを持つ人が選ばれない可能性があることを意味します。二つ目はCoin Age Selectionで、トークンがネットワークにロックされている期間を考慮します。ステークが長く残るほど、より多くのポイントを蓄積します。ブロックをバリデートした後、タイマーはゼロに戻り、メガホエールが完全に支配するのを防ぎます。

ノードが選択されると、ブロック内のすべてのトランザクションが正当であることを確認し、ブロックに署名してブロックチェーンに追加します。ミントとして、トランザクション手数料を受け取り、多くのブロックチェーンでは新しいコインの報酬も受け取ります。停止したい場合、あなたのステークは(ロックアップ)の期間中、ネットワークが不正なブロックを追加していないかを確認するために拘束されます。その後、すべてを引き出すことができます。

メカニズムの背後：選択方法を理解する

各ブロックチェーンはそれぞれのバージョンを実装していますが、すべてが同じ基本的なロジックを共有しています。バリデーターの選択は完全にランダムではなく(不公平)でもなく、完全に決定論的でもありません(そのため予測が可能です)。

ランダム化ブロック選択 は、最も低いハッシュと最大のステーキング量を組み合わせた式を使用します。すべての人が公開されたステークを見ているため、他のノードは次の “フォージャー” が誰になるかを予測できますが、これは問題ではなく、機能です。透明性は信頼を強化します。

コインエイジ選択は異なった機能を持っています。ロックされているトークンの日数にトークンの数を掛け算します。30日間に100トークンを持つユーザーは、2日前に500トークンを持っている誰かよりも多くの「コインエイジ」を蓄積します。これは長期的な参加を奨励し、権力の集中を罰します。

両方の方法が存在するのは、異なるブロックチェーンが異なるニーズを持っているからです。いくつかは極端な分散化を優先し、他は安定性を重視します。

誰がプルーフ・オブ・ステークを使用し、どのように

最近数年に発表されたほぼすべてのブロックチェーンは、何らかのバリエーションを採用しています。リストは膨大です：

• BNBチェーン と BNBスマートチェーン は、権威の証明と参加を組み合わせたハイブリッドであるステークド・オーソリティの証明を実装しています。
• Solanaは速度最適化された独自のモデルを使用しています
• Avalancheは、参加型コンセンサスに基づく複数のレイヤーを組み合わせています。
• ポルカドット は指名されたプルーフ・オブ・ステークという独自のシステムを開発しました

イーサリアムはどうですか？移行中です。ザ・マージはイーサリアム2.0への変更を示し、プルーフ・オブ・ワークから完全に移行しました。

プロの実際の利益

この技術が市場を獲得した理由は簡単です: それは重要な様々な側面でより良く機能します。

エネルギー効率は最も明白な利点です。強力なマシンが暗号パズルを解決するために競い合う必要はありません。参加するコストは基本的にトークンをトランセアするコストであり、電気代を支払う必要はありません。Proof of Stakeネットワークは、Proof of Workと比較して、わずかのエネルギーしか消費しません。

真の分散化は、より多くの人々が参加できるために起こります。高価な専門ハードウェアに投資する必要はありません。シンプルなコンピュータと十分なトークンがあれば、ゲームに参加できます。これにより、大規模なマイニングオペレーションにおける権力の集中が減少します。ステーキングプールは存在しますが、個々のバリデーターはプルーフ・オブ・ワークシステムよりも単独で選ばれる可能性がはるかに高いです。

より良いスケーラビリティは自然に得られます。特定の物理マシンに依存せず、新しいバリデーターを追加するのは安価で簡単です。マイニングファームや電力供給の制限がネットワークの実際の限界を決定することはありません。

インセンティブによるセキュリティはこう機能します：もしあなたが不正なトランザクションを処理し、それが検出された場合、あなたは自分のステークの一部を失います。不正で得られる以上の損失がある場合、試みる意味がありません。攻撃者はネットワークを支配するために、流通している全トークンの51％を制御する必要があります - これは価値のある暗号通貨において天文学的なコストです。これはハードウェアだけでなく、数学による保護です。

まだ存在する問題

完璧なものはなく、参加証明には弱点があります。

フォークは理論的によりリスクが高い。プルーフ・オブ・ワークでは、フォークの両側でマイニングすることはエネルギーを無駄にし - 行動を抑制します。プルーフ・オブ・ステークでは、コストは些細なものなので、技術的にはバリデーターは両側でステーキングすることが可能です。実際には、経済的および社会的インセンティブがそれを避けますが、理論的なリスクは残ります。

アクセシビリティにはトークンが必要です - ネイティブトークンを持っていないと参加できません。これは取引所での購入、初期投資を意味します。要求される最小額によっては、一部の人にとっては高すぎるかもしれません。理論的なプルーフ・オブ・ワークでは、安価な機器で始めることができました。しかし、現実にはこれも高くつくようになったため、その利点は相対的です。

51%攻撃はより可能性が高い 小規模なブロックチェーンや価格が大幅に下落したトークンで発生します。トークンが$100 から$1に下落すると、全流通量の51%を購入するコストが劇的に減少します。攻撃者はコントロールを持つことになります。大規模な時価総額のネットワークでは、これはほぼ不可能です。低時価総額の投機的なアルトコインでは、これは現実のリスクです。

専門的なメカニズムのバリエーション

参加証明はプラットフォームのようなものであり、各ブロックチェーンがその目的に合わせて適応させます。

Delegated Proof of Stake (DPoS) は、バリデーターにならずにステーキングを行うことを可能にします。あなたは自分の選んだバリデーターの名義でトークンを預け、報酬が共有されます。より多くの人々がバリデーターに委任するほど、選ばれるチャンスが高くなります。バリデーターは、より良い手数料と評判を提供することで競争します。これは、より参加型で分散化されたシステムです。

**ノミネーテッド プルーフ オブ ステーク (NPoS)**は、Polkadotによって開発され、似ているように見えますが、重要なルールを追加します: 悪意のあるバリデーターにステーキングを行った場合、トークンも失います。これにより、慎重な選択が促されます。ノミネーターは最大16のバリデーターを選択でき、ネットワークはその間にステークを等しく分配します。Polkadotはまた、引き分けを解決するために高度なゲーム理論を使用しています。

**PoSA (PoSA)**は、BNBスマートチェーンによって使用され、権威の証明とステーキングの証明の要素を組み合わせています。21人のアクティブなバリデーターのグループが選ばれ、(自身または委任されたBNBの量によって選択されます。このグループは毎日変わります。これは、分散化と効率のバランスを取ったハイブリッドモデルです。

プルーフ・オブ・ステーク vs. プルーフ・オブ・ワーク: 明確な比較

比較はそれぞれにトレードオフがあることを明らかにします。どちらも絶対的に「優れている」わけではなく、特定の文脈においてのみ優れています。

ブロックチェーンの近い未来

軌跡は明確です。ほとんどの新しいブロックチェーンは、ローンチ時からプルーフ・オブ・ステークを採用しています。既存のネットワークは可能な限り移行します。イーサリアムは移行を完了しました。ビットコインはおそらく例外のままであり、プルーフ・オブ・ワークを維持している数少ない大規模ネットワークの一つです。

参加証明は完璧ではありませんが、その効率性、相対的なアクセシビリティ、スケーラビリティの向上により、事実上の標準となっています。技術が成熟するにつれて、さまざまなユースケースに適応するために、その特殊化されたバリエーションは進化し続けるでしょう。暗号に関わる人々にとって、その仕組みを理解することはもはや任意ではなくなりました。