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Proof of Stake(プルーフオブステーク)とは

Proof of Stakeとは、多くのアルトコインで採用されている、保有している仮想通貨の量が多いほど取引の承認権、すなわち、新しいブロックをブロックチェーンに繋ぐ権利を得やすい仕組みのことです。ビットコインで用いられるProof of Work(プルーフオブワーク)の改善策として考案されました。

Proof of Stakeを採用する仮想通貨の種類は多い!

Proof of Stakeは非常に多くのアルトコインで採用されています。主な通貨としては、Peercoin(ピアコイン)Nxt(ネクスト)BlackCoin(ブラックコイン)などがあります。純粋なProof of Stake以外にもDPoS(Delegated Proof of Stake)やPoI(Proof of Importance)などの改変された仕組みを採用するものもあります。


このProof of Stakeはどのような仕組みになっているのでしょうか。

Proof of Stakeの仕組み

Proof of Stakeには2種類ある!

Proof of Stakeには実は大きく分けて2種類あります。一方はProof of WorkにCoin Age(コイン年数)という概念を導入したもの、そしてもう一方は純粋にコインの保有量だけが関係するものです。

それぞれの仕組みについて見ていきましょう。

Coin Age(コイン年数)+Proof of Work

Coin Ageは(コインの量)×(コインを保有している期間) で定められる量です。すなわち、たくさんコインを持っているほど、その保有期間が長いほどCoin Ageは大きくなります。そして、Coin Ageが大きいほどマイニングが成功しやすいという仕組みになっています。

一度マイニングに成功するとCoin Ageは減るようになっているので、ビットコインで採用されているProof of Workで起こる同じ人や団体がマイニングに成功し続けるという事態を緩和できます。


Coin Ageが大きいほどマイニングに成功しやすいというのは具体的にはどういうことか詳しく述べていきます。

マイニングという作業は、ハッシュ関数に代入したときに出てくる値が決められた数値以下になるような数字(ナンス)を探す作業です。Coin Ageを用いたProof of Stakeではその一定値がCoin Ageに比例して大きくなるようになっています。

つまり、Coin Ageが大きいほどナンス探しの条件が緩いというわけです。よって、マイニングに成功しやすくなるわけですね。

ランダムなProof of Stake

ランダムなProof of Stake(Randomized Proof of Stake)では、取引を承認する人をランダムに選び、選ばれる確率をコインの保有量に比例させておくという仕組みになっています。

簡単にいえばコインを持っているほどくじ引きをたくさん引けて、当たりを引いたら取引を承認できる、という感じです。報酬をもらえる確率がコインの保有量に単純に比例するので利息が発生するような状態とも言えます。そのため、この承認作業はマイニング(採掘)と対比されフォージング(鋳造)と呼ばれます。

フォージングにおいてはお金持ちが取引を承認しやすく報酬をもらいやすいので、同じ人がフォージングに成功し続けやすい仕組みになっています。

ちなみに、選ばれる確率をCoin Ageに比例させるという二者の中間のような仕組みも存在します。

Proof of StakeとProof of Workの違い

すでに何度かProof of Workという単語が出てきましたが、Proof of Workとは何でしょうか。そして、Proof of Stakeとは何が異なるのでしょうか。

Proof of Workとは

Proof of Workとは、ビットコインを含む多くの仮想通貨で採用されている、多くの計算をした人ほど取引の承認権、すなわち、新ブロックをブロックチェーンに繋ぐ権利を得やすいという仕組みのことです。


このProof of Workを改善したのがProof of Stakeですが、Proof of Workのどのような点に問題があって、Proof of Stakeはそれをどのように改善しているのでしょうか?

Proof of Stakeでは何が改善された?

Proof of Workではより多く計算作業をした人がブロックの生成の権利を獲得し、報酬をもらいやすい仕組みとなっているので、世界中で高性能なコンピューターを何台もフル稼働させる必要があります。そのため、電力が無駄になっていました。

Proof of StakeではCoin Age概念の導入によって必要な計算量を減らし、結果、必要な電力を減らせます。ランダムなProof of Stakeでは計算量で争うというプロセスが全くなくなるのでほとんどエネルギーを必要としません。


また、Proof of Workでは51%攻撃が懸念材料でした。この51%攻撃というのは、世界の計算力の半分を越える計算力を持つ人によってブロックチェーンの改ざんが行われてしまうことを指します。

Proof of Stakeではこの51%攻撃が起こりづらいです。なぜならば、Proof of Stakeで51%攻撃を行うには大量の仮想通貨を保持していなければならないのでそれにはコストがかかり、さらに、51%攻撃を行うとその通貨の信頼度が下がり、攻撃のために集めたコインが無価値になって損だからです。 

51%攻撃とは、仮想通貨で広く用いられているブロックチェーンの正常な動作を妨げる方法の1つです。51%攻撃をされるとどんな危険があるのか、どういう対策がなされているのかも含めて、コインオタクが徹底的に解説します!

 

このようにして、Proof of Workにあった問題点を解決しています。Proof of Workについてもっと詳しく知りたい方はこちらの記事を読んでください! 

プルーフオブワークは仮想通貨の取引の承認システムの一つです。これはいったいどんな仕組みでどういう特徴を持っているのでしょうか?プルーフオブワークに伴うマイニングという作業や、プルーフオブステークとの違いについても説明します!


イーサリアム(Ethereum)はProof of Stakeへ移行

ビットコインに次いで有名な仮想通貨であるイーサリアムは現在Proof of Workを採用していますが、Proof of Stakeに徐々に移行していくことを発表しています。この移行はなぜ行われるのでしょうか。そして、いつ行われるのでしょうか。

イーサリアムのProof of Stake移行理由は?

イーサリアムがProof of Stakeに移行する理由はやはりProof of Workのままでは通貨の維持に大量のエネルギーが必要であるという点です。日常生活で使われることを目指す仮想通貨にとって、維持に莫大な費用がかかってしまうのは現実的ではありません。

また、Proof of Workのままではマイニングに必要な計算量が多いため、取引の承認に時間がかかってしまうことも理由として挙げられます。

イーサリアムのProof of Stake移行はいつ?

結論から言うと、Proof of Stakeに完全に移行するのは2018年内か2019年以降になるか不明です。

イーサリアムではアップデートが段階的になされていくことが定められていて、その4段階のアップデートはそれぞれFrontier(フロンティア)Homestead(ホームステッド)Metropolis(メトロポリス)Serenity (セレニティ)と名付けられています。

Metropolisは2段階のアップデートで、今はその前半であるByzantium(ビザンチウム)が完了した段階です。(2017年11月16日現在)

これから、Metropolisの後半であるConstantinople(コンスタンティノープル)、そしてSerenityが行われる予定となっています。SerenityではCasperという独自のProof of Stakeコンセンサスアルゴリズムが採用される予定です。 

メトロポリスはイーサリアムの3つ目の大型アップデートです。その前半であるビザンチウムが10月16日にようやく完了しました。メトロポリスが延期されている理由、完了する時期、アップデートの内容、そして気になる価格への影響についても解説します!

 

現在、当初予定していたよりもアップデートが遅れています。

Serenityが予定より遅れてるのはどうして?

Serenityのアップデートが遅れているのは、その前のアップデートが遅れてしまっていたことが原因です。つまり、予定の遅延がさらなる遅延を生み出しています

イーサリアムでは、Proof of WorkからProof of Stakeに移行する際にマイナーがProof of Workを採用しているブロックチェーンに残り続けないように、ディフィカルティボムという仕組みが予め定められていました。このデフィカルティボムは、Proof of Workのままではマイナーの採算が合わなくなるように、マイニングの難易度を徐々に上げていくというものです。

しかしながら、Serenityよりも前のアップデートが遅れてしまったため、Proof of Stake移行の準備ができないままディフィカルティボムが影響するようになってきてしまいました。移行するチェーンもないのにマイニングが難しくなってはマイナーの減少を招くだけですよね。

そこでイーサリアム開発者はディフィカルティボムへの対応を迫られ、更にアップデートが遅れるという事態になってしまいました。

ConstantinopleとSerenityが行われるのがいつになるか気になる方はイーサリアムの公式のSNSなどをチェックしておくのがよいでしょう。


イーサリアムについてもっと詳しく知りたい方はこちらの記事を読んでください!

イーサリアム(Ethereum)は、時価総額第2位の仮想通貨で、ビットコインを超えるほどのポテンシャルを持つかもしれないと言われています。イーサリアムの何が凄いのか、将来性はどのくらいあるのか、実際に買った方が良いのかを解説します!

Proof of Stakeのデメリット

Proof of Workの改善策として考案されたProof of Stakeですが、当然欠点も存在します。どのようなデメリットがあるのでしょうか?

流動性が損なわれる

Proof of Stakeでは通貨の保有量が多いほどマイニングやフォージングに成功しやすくなるので、通貨を溜め込む人が多くなり流動性が損なわれます。人と人の間を活発に移動してこそ通貨としての意味があるわけなので、これは致命的な問題点だと言えます。

低コスト51%攻撃

Proof of StakeはProof of Workよりも51%攻撃が起こりにくいことはすでに述べましたが、Proof of Stakeにおいても比較的簡単に51%攻撃をする方法が存在し、それを低コスト51%攻撃と言います。

低コスト51%攻撃ではまず、ある通貨の総量の半分を越えるお金を持っていることを公表して51%攻撃が行えることをみんなに知らせます。すると、他のユーザーの間では51%攻撃が行われるのではないか、という心配が広がってその通貨を売る人が続出し、価値が暴落します。

その通貨の価値が暴落したところで半数を越える通貨を購入してブロックチェーンの改ざんを行えば51%攻撃完了です。

つまり、元々の状態では半数を越える通貨を購入するのはコストがかかりすぎるため、通貨の価値の暴落を意図的に起こしてから51%攻撃を行うわけです。

放置するだけで報酬~Nothing at Stake問題~

Proof of Workでは最も長いブロックチェーンにブロックを繋いでいかないと報酬がもらえなくなるという仕組みによって、分岐が起こっても一番長いブロックチェーンに収束するようになっています。なぜなら、マイナー達はコンピューターや電力にお金をかけているため、マイニング報酬が得られないと困るからです。


しかしながら、Proof of StakeではProof of Workのように高性能なコンピューターや莫大な電力を必要とせず、特に、ランダムなProof of Stakeでは通貨を保管して放置するだけで報酬がもらえてしまうので、一番長いブロックチェーンにブロックを繋げていくインセンティブが低いです。

つまり、Proof of Stakeでは何も賭けていない状態(Nothing at Stake)であるため、適当に全部の取引を承認していても損害を被らず、ブロックチェーンの収束が起こりにくいです。


イーサリアムの独自のProof of Stakeとして用いられるCasperでは、不正なブロックを承認すると罰を受けるSlasherという仕組みを導入することによって、ブロックチェーンの分岐が起こりにくくなるようにする予定です。

その他の承認システム

Proof of StakeやProof of Work以外にも様々な承認システムが存在します。その例をいくつか見ていきましょう。

LISK(リスク)のDelegated Proof of Stake(DPoS)

LISKでは、通貨保有者の投票によって、取引を承認する人を決めるDelegated Proof of Stakeという仕組みが採用されています。通貨を多く持っている人ほど投票できる票数が多くなるので、Proof of Stakeの一種であることが分かると思います。

Proof of Stakeでは誰でも取引の承認者になりえますが、Delegated Proof of Stakeでは投票によって決められるので、信頼されている人しか取引の承認が行えないようになっています。

LISKについてもっと詳しく知りたい方はこちらの記事を読んでください!

仮想通貨の一つ、リスク (LISK)は韓国の取引所への上場などから価格が大きく変動し注目を集めています。年末に控えたアップデートやリブランディングなど、その将来性や今までのチャートの動きを徹底解説します!

 NEM(ネム)のProof of Importance(PoI)

NEMでは、通貨を保有している量や期間だけでなく、取引の活発さなども考慮して報酬のもらいやすさを決めるProof of Importanceという仕組みが採用されています。コインの保有量や保有期間以外の要素も入れることによって、Proof of Stakeの流動性が低くなるという問題点を解決しています。

マイニングやフォージングとも異なるこの仕組みはハーベスティングと言います。NEMのハーベスティングについて詳しく知りたい方はこちらの記事を読んでください。 

 

NEMは、ブロックチェーン技術を利用した様々なサービスを提供する革新的なプラットフォームです。この先にカタパルトという大型のアップデートも控えCOMSAとの連携もあるため、将来性も抜群です。PoI、ハーベストなどの仕組みも詳しく解説します!


NEMのハーベスト(ハーベスティング)は、ビットコインでいうマイニングにあたる承認作業のことです。しかし、マイニングとは大きく異なり、何もしなくても、なんならPCの電源オフでもお金が貰えちゃいます!今回はそんなハーベストを徹底解説します!

 Ripple(リップル)のProof of Concensus(PoC)

Rippleでは、Validatorというもともと選出された信頼できる企業などによって取引の承認が行われるProof of Cocensusという仕組みが採用されています。Validatorのうちの8割が同意すれば取引が承認されるという仕組みを採用することによって、取引の承認を数秒で行うことができます。そのため、Rippleは金融機関の間の送金手段として用いられています

Validatorに選ばれる企業というのはマイクロソフトやSBIなどの超有名企業ばかりなので、やや中央集権的な仕組みではあるものの信頼できるシステムだと言えます。

Rippleについて気になった方はこちらの記事を読んでください!

リップル(XRP)とは、オンライン送金・決済が可能なネットワーク、及びそこで使われる仮想通貨の名称です。決済の所要時間・手数料が少ないことから、リップルは将来的に銀行間のオンライン決済などに利用されることが予想され、期待を集めています!

Decred(デクレッド)のHybrid PoW/PoS

Decredという仮想通貨では、Proof of Workによって生成されたブロックをProof of Stakeによって承認するという、Proof of WorkとProof of Stakeのハイブリッドである仕組みを採用しています。2つを組み合わせることによって、Proof of Workの51%攻撃を受けやすいという欠点、Proof of StakeのNothing at Stake問題がどちらも解決されており、互いの短所を埋めあっています

Decredについて詳しく知りたい方はこちらの記事を読んでください!

これまでの仮想通貨に常に付きまとっていた、利用者間のガバナンスの問題。それを解消すべく開発されたのがこのコインです!「コイン保有者の声」を最大限尊重した、投票システムを導入した注目のコイン、Decredについて詳しく解説していきます!

IOTA(アイオータ)のTangle(タングル)

IOTAという仮想通貨では、ブロックチェーンではないDAG(有向非巡回グラフ)という仕組みの1つであるTangleを採用しています。Tangleでは、自分が取引をする際に自分より前に行われた取引2つを承認することによってマイナーの存在を必要とせず、手数料0の取引を実現しています。

イメージとしては、取引する分だけ他の人の取引も承認しなければならないので、「手数料を払うと同時にマイニング報酬ももらう→相殺されてどちらも0としてよい」という感じです。

注目度の非常に高いIOTAについて気になった方はこちらの記事を読んでください!

IOTA(アイオータ)は、IoTに最適な全自動決済システムです。皆さんはお釣りもらうの面倒くさい...と感じたことはありませんか?IOTAはそんな夢を叶えてくれます。全自動決済の可能性を考察してみました!

Proof of Stakeについての気になるQ&A

Proof of Stakeは誰が考案したの?

Proof of Stakeの仕組みを考案したのは誰か不明ですが、はじめてProof of Stakeの実装に成功したのはPeercoinという仮想通貨の開発者Sunny KingScott Nadalです。そのため、Peercoinが初めてProof of Stakeを採用した通貨です。

Proof of Stakeの論文はどこで読める?

Peercoinが採用したProof of Steak(Coin AgeをProof of Workに導入したもの)の仕組みはこちらの論文に書かれています。すべて英語で書かれていることに注意してください。

Proof of Stakeまとめ

Proof of Stakeはビットコインが用いているProof of Workの欠点を改善しているものの、依然としてデメリットがたくさんあることが分かったと思います。Delegated Proof of StakeやProof of ImportanceのようにProof of Stakeをさらに改良したものや、Tangleのような全く新しい仕組みなど、様々な承認システムがどんどん考案されています。

完璧な承認システムというのは存在しないので、通貨の規模や用途に合わせて最適な承認システムを採用していくことが重要でしょう。どのような承認システムを採用しているかが通貨のメリット・デメリットに大きく関わることが多いので、仮想通貨を購入する際にはその承認システムを必ずチェックするようにしましょう!


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