Proof of Stake（ PoS，プルーフオブステーク）は、ブロックチェーンにおけるコンセンサスメカニズムの一種であり、ステーク暗号資産を用いてバリデータを選択し、これらのバリデータがトランザクションを確認し、新しいブロックを作成します。
専門金融ウェブNerdwalletは、PoS（Proof of Stake）は伝統的なPoW（Proof of Work）と比較して、複雑な数学的演算をするために大量のエネルギーを必要とせず、代わりにユーザーが所有するトークンの量に基づいて投票を行うことで、より環境に優しく省エネなものとなっています。
PoS コンセンサスメカニズムとは何ですか？PoS と PoW の違いを一度に理解する
ブロックチェーンの運用プロセスにおいて、コンセンサスメカニズムはネットワークの安全性と一貫性を維持するための重要な要素です。そして、PoSコンセンサスメカニズムはステーキングされたトークンに基づいてバリデータを選択します。この記事では、PoSコンセンサスメカニズムの動作原理について詳しく説明し、このメカニズムが高エネルギー消費に依存せずにトランザクションの安全性とブロックチェーンの安定稼働を確保する方法を明らかにします。
PoS とは何ですか？
Proof of Stake（ PoS，プルーフオブステーク）は、ブロックチェーンにおけるコンセンサスメカニズムの一種であり、ステーク暗号資産を用いてバリデータを選択し、これらのバリデータがトランザクションを確認し、新しいブロックを作成します。
専門金融ウェブNerdwalletは、PoS（Proof of Stake）は伝統的なPoW（Proof of Work）と比較して、複雑な数学的演算をするために大量のエネルギーを必要とせず、代わりにユーザーが所有するトークンの量に基づいて投票を行うことで、より環境に優しく省エネなものとなっています。
點這裡看更多關於《コンセンサスメカニズム》的資訊。
PoS コンセンサスメカニズム是如何運作的？
PoSシステムでは、参加者は所有している暗号資産をネットワークにステークすることができます。
質押者はブロックバリデータの候補となり、選ばれると新しい取引の処理とその正当性の検証を担当し、それによってネットワークの報酬を得るチャンスも得られます。このような仕組みは参加の技術的な障壁を下げるだけでなく、高消費電力なハードウェアへの依存も減らすため、PoWシステムよりも持続可能性に優れています。
画像ソース：「暗号化都市」製図 PoS コンセンサスメカニズムの動作図
スイス世界経済フォーラムによると、PoSは完全に無風険でも欠点がないわけではありません。なぜなら、PoSのバリデータの選択は、保持しているトークンの量に基づいて行われるため、より大規模なトークンホルダーが過剰な影響力を持つ可能性があるからです。さらに、ステーク中に技術的な問題やネットワーク攻撃が発生した場合、ステーク者は損失を被る可能性があり、参加リスクが高まることがあります。
PoSは、低いエネルギー消費と参加のハードルの低いブロックチェーンソリューションを提供しますが、同時に中央集権化やセキュリティリスクなどの課題も抱えています。
Crypto Stakeについてもっと知りたいです。
PoSとPoWの違いは何ですか
PoWは、複雑な数学的問題を解決することでトランザクションを検証し、新しいブロックを生成するためにマイナーに依存していますが、このプロセスは多くの計算能力を必要とし、特にビットコインのような大規模なネットワークでは高いエネルギー消費をもたらします。
出典:PoSとPoWの違いをマッピングした「Crypto City」
PoSノードはPoWに対して、ステークされた暗号資産の量に基づいてバリデータを選択します。バリデータはステークトークンを使って検証に参加し、報酬を得ます。この方法により、エネルギーの需要が大幅に減少します。例えば、イーサリアムがPoSに移行した後、エネルギー消費量は99.95%減少しました。
『暗号化都市』では、PoWとPoSのコンセンサスメカニズムの特性についてより詳細に比較し、以下の表にまとめました：
専門
プルーフ・オブ・ワーク(PoW)
プルーフ・オブ・ステーク(PoS)
検証メカニズムは、マイナーが複雑な数学問題を解決してトランザクションを検証することで、ステークトークンのバリデータがランダムに選ばれ、トランザクションが確認されます。エネルギー消費量が高く、大量の計算能力と電力が必要ですが、計算能力の需要が大幅に低下するため、報酬メカニズムはマイナーがマイニング競争を通じてブロック報酬を獲得し、バリデータがステークトークンを使ってブロックを確認し、トランザクション手数料を獲得する仕組みです。分散化は集中化のリスクを減らしますが、大規模なマイニングプールが大量のコンピューティングパワーを制御する可能性があります。理論的にはより分散化される可能性がありますが、大口保有者はより大きな影響力を持ちます。セキュリティには、51％攻撃を行うには50％以上のコンピューティングパワーの制御が必要であり、経済的なインセンティブによって攻撃者はステークトークンを失う可能性があります。攻撃の門戸は強力な計算能力とハードウェアが必要です。ステークトークンさえ持っていればバリデータになることができるため、門戸は比較的低いです。
画像出典：「暗号化都市」マッピング PoS と PoW のコンセンサスメカニズムの特性比較
値する注意は、安全性の点での違いです。PoWの安全性はコンピューティングパワーに依存しており、攻撃者が50％以上のコンピューティングパワーを制御することを防ぎます。一方、PoSはステークトークンによって経済的なインセンティブと罰則機構を確保します。攻撃者が悪意のある操作を行うと、ステークしたトークンを失うことになります。
PoS 理論上は分散化を促進することができますが、大規模な保有者は依然として大きな権力を持つ可能性があり、権力の過度な集中を避ける方法はまだ課題です。
PoS はどのようにして 51% 攻撃を減らすことができますか？
PoWシステムでは、ハッシュレートの50%以上をコントロールできる攻撃者が、ブロックチェーンの記録を操作し、暗号通貨を二重に使う、いわゆる「51%攻撃」を仕掛けることができます。
しかし、PoSでは、この種の攻撃のコストは非常に高いです。NerdWalletによると、PoSメカニズムの攻撃者は、大部分のステークトークンを制御するために大量のトークンを所有する必要があります。そして、攻撃が失敗すると、彼らはステークトークンを失うことになります。つまり、Poは経済構造設計を通じて攻撃のコストを大幅に増やしています。
このほか、PoSをベースとするEthereumなどのブロックチェーンは、シャーディング技術を導入する計画も立てており、これによりネットワークの拡張性とセキュリティを向上させる予定です。シャーディング技術によって、ブロックチェーンネットワークは複数の小さな部分（「シャーディング」と呼ばれる）に分割され、それぞれのシャーディングには独自のバリデータが存在します。この方法により、攻撃者がネットワーク全体を制御しようとする場合でも、複数のシャーディングを同時に攻撃する必要があり、攻撃の難易度とコストが大幅に上昇します。
どの主要な暗号資産がPoSブロックチェーンメカニズムを使用していますか？
現在、多くの主要なブロックチェーンが Proof of Stake ( PoS ) コンセンサスメカニズムを採用しており、これらの暗号資産が PoS を選択する理由は、Proof of Work ( PoW ) に比べてより省エネで分散化の可能性が高いためです。
以下は、PoSを採用している主要な暗号資産です:
イーサリアム($ETH)
イーサリアムは、PoSを採用した最も有名な暗号資産の1つです。2022年の「The Merge」のアップグレード以降、イーサリアムは正式にPoWからPoSに移行し、そのエネルギー消費が著しくドロップしました。
卡爾達諾（カルダノ, $ADA）
Cardanoは、科学的および学術的研究に基づくブロックチェーンプラットフォームであり、最初からPoSメカニズムを採用し、拡張性、セキュリティ、およびエネルギー効率に重点を置いた設計がされています。
ポルカドット ($DOT)
Polkadotは、異なるブロックチェーンを接続し、データやリソースのクロスチェーンインタラクション転送を実現するためのクロスチェーンインタラクションプロトコルです。それはPoSメカニズムを使用してトランザクションを検証し、ネットワークの安全性を確保します。
テゾス($XTZ)
PoS機構を利用してネットワークガバナンスとコンセンサス決定を促進し、トークンホルダーが検証に参加して報酬を得ることを許可します。
アルゴランド($ALGO)
Algorandは、速度と分散化に特化したブロックチェーンで、純粋なPoSメカニズムを採用し、ネットワークの分散化とバリデータの迅速な取引処理を確保しています。
PoS コンセンサスメカニズムには欠点はありますか？3つの無視できないPoSの潜在的なリスク
PoSコンセンサスは、エネルギー効率や分散化など多くの利点を持っていますが、いくつかの潜在的な欠点と課題もあります。『暗号化都市』では、PoSメカニズムの3つの主な欠点をまとめています:
権力集中によるリスク
51%攻撃の経済リスク
長期トークン鎖定
PoSシステムでは、バリデータは彼らが保有しているトークンの量に基づいて決定され、より多くのトークンを保有するユーザーには、バリデータとして選ばれてより多くのブロック報酬を受け取る機会が高くなります。これにより、富者がますます富む状況が生じる可能性があります。つまり、大量のトークンを保有する参加者がより多くの収益を得て、それによって彼らの影響力をさらに強化し、ネットワークの分散化を弱めることにつながる可能性があります。
スイスの世界経済フォーラムは、PoSがより広範な参加を促進するメカニズムと見なされているにもかかわらず、ステークの経済的要件により、多くの一般ユーザーが独立してバリデータになることが難しくなる現実があると指摘しています。これが専門機関や大規模なステーキングプールの台頭をもたらしています。
一方、PoSはステークトークンによる経済的なペナルティメカニズムを通じて、51%攻撃の可能性を効果的に減らすことができます。ただし、攻撃者が50%以上のステークトークンをコントロールする十分な資本を持っている場合、彼らはネットワークを操作することができます。このような攻撃のコストは非常に高いですが、トークンの分布が均等でない状況では依然として可能です。
最後に、PoSシステムのトークンは、ステーキング期間中にロックされ、自由に転送や使用ができなくなります。ネットワークに重大な変更や価格変動がある場合、バリデータは資産をタイムリーに売却または移転できない可能性があり、これは参加者のリスクを高め、投資家の柔軟性に影響を与えます。