解説：ブロックチェーンにおけるプルーフ・オブ・ステーク（PoS）とは？

ブロックチェーンは過去数年で普遍的な用語になっています。ますます多くの企業や政府がブロックチェーン技術（および分散型台帳技術）に参入しています。急速な成長にもかかわらず、「ステーキング証明」や「ブロックチェーンネットワークにおけるコンセンサスアルゴリズム」などの重要な概念については、まだ混乱が見られます。最終的には、これらの情報のギャップに対処することが切迫しています。

ステーキング証明（PoS）は、ランダムに選択された検証ノード（検証者）がブロックチェーンネットワークのネイティブトークン（ステーキング）をステーキングし、現在のブロックチェーンに新しいブロックを提案または証明するコンセンサスアルゴリズムです。バリデーターは、ブロックチェーンにブロックを正常に追加することで特典を受け取ります。 

この記事では、以下のような重要なブロックチェーンの概念について、より詳しく解説します。

ブロックチェーンにおいてコンセンサスメカニズムが重要な理由

コンセンサスメカニズムは、ブロックチェーンネットワーク内のさまざまな参加者が取引を承認する一連のルールです。ブロックチェーンネットワークには、取引を承認する中央集権的な権限がないため、コンセンサスプロトコルは、すべてのネットワーク参加者が単一のバージョンのブロックチェーンのみに同意することを保証します。

コンセンサスメカニズムにより、ブロックチェーンネットワークは以下のことが可能になります。

• 中央集権的な権限なしで運営する
• 単一バージョンのブロックチェーンの確立に役立つ
• ブロックチェーンネットワーク内のセキュリティと透明性を維持します。

コンセンサスアルゴリズムには、作業証明（PoW）、ステーキング証明（PoS）、実用ビザンチンのフォールトトレランス（PBFT）、燃焼証明（PoB）、その他のコンセンサスアルゴリズムのバリエーションなど、さまざまな種類があります。

これらのコンセンサスアルゴリズムのうち、作業証明（PoW）とステーキング証明（PoS）が最も人気があります。ブロックチェーン愛好家または早期導入者として、PoWとPoSの違いを理解することが重要です。

PoWはノードの能力に依拠しており、膨大な計算能力を必要とし、電力を消費し、初期セットアップコストが高い複雑な数学的問題を解決します。

一方、PoSは、数学的パズルを解く代わりにトークンをステーキングし、電力消費量を削減し、生成期間をブロックし、リソースの集中を避ける必要があります。また、PoSプロトコルでは、擬似ランダムシーケンシングを使用してバリデーターを選択します。

ステーキング証明（PoS）のしくみ

PoSメカニズムには、2つの部分があります。まず、バリデーターノードは、ステーキングとしてブロックチェーンプラットフォームのトークンを入金する必要があります。これらのトークンは一定期間ブロックされます。ステーキングが高いほど、ブロックの鍛造にノードが選ばれる可能性が高まります。

ステーキング率の高いノードの優先順位付けは、PoSの設計方法であることを理解することが重要です。この慣行により、バリデーターはゲーム内でより多くの肌を持ち、他の方法で行動することは経済的に不可能になります。

PoSの第2部では、ブロック鍛造（生成）のバリデーターをランダムに選択します。バリデーターを選択する方法は複数あります。

• 通貨の年齢選択方法は、バリデーターノードが通貨をステーキングした時間や、ステーキングした通貨の合計数を考慮します。ノードがバリデーターとして選択されるたびに、その通貨の年数はゼロにリセットされます。また、バリデーターノードは、別のブロックを偽造する前に、特定の時間を待つ必要があります。

• ランダム化されたブロック選択は、最も高いステーキング値と最も低いハッシュ値の組み合わせを持つバリデーターに焦点を当てます。すべてのネットワーク参加者は、バリデーターノードが提示したステーキングを閲覧できる点に留意することが重要です。

ノードが選択されると、バリデーターノードはブロック内のトランザクションを確認し、ブロックに署名します。他のバリデーターノードは、ブロックが有効かどうかを証明します。ほとんどのバリデーターがブロックを優先すると、ブロックはブロックチェーンの一部になります。選択したバリデーターノードは、特典として取引手数料を受け取ります。

ただし、ブロックを認証する他のバリデーターによって、ブロックが不正（エラー）に分類されるとします。その場合、選択したバリデーターはステーキングの一部を失い、プロセスが再開されます。そのため、将来、鍛造（生成）活動は禁止されます。

PoSコンセンサスの長所と短所

ステーキング証明とワーククエスチョンの回答において最も一般的なアプローチの1つは、両者のコンセンサスプロトコルのメリットと限界を比較することです。

PoSコンセンサスのメリット

• エネルギー効率：PoSコンセンサスメカニズムは、PoWの代わりにブロックを鍛造するためのバリデーターノードを選択します。複数のマイナーがブロックの課題を解決するために競争します。したがって、PoSはエネルギー効率が優れています。
• 偽造業者（マイナー）の初期ハードウェアコストなし：PoSプロトコルは、PoWとは異なり、バリデーターが高計算リソースを持つ必要はありません。高い計算要件がないため、PoSへの参加が容易になります。
• スケーラビリティの向上：PoSプロトコルを使用したブロックチェーンは、シャーディングなど、さまざまなアーキテクチャを実装して機能を拡張します。これにより、ブロックチェーンネットワークはスループットを向上させ、効率を高めることができます。シャーディングにより、ブロックチェーンはブロック生成時間を短縮できます。

PoSコンセンサスの短所

• ステーキング問題なし：バリデーター（マイナー）は、鍛造にハードウェアのインストールは必要ありません。トークンをステーキングするだけでブロックを鍛造できます。チェーンスピンオフの場合、バリデーターはブロックチェーンの異なる分岐の周りでブロックを鍛造することで特典を最大化できます。これは「ステーキングなし」の問題と呼ばれます。したがって、PoSコンセンサスプロトコルを使用するブロックチェーンは、これを防止するために特別なルールやセキュリティ対策が必要です。
• 高いステーキングは好意的です。PoSは、バリデーターが保有するステーキングのサイズを強調しています。ステーキング率が高いと、バリュデーターは資産価値の低いノードよりも多く選ばれるようになり、えこひいきをめぐる問題が生じます。

PoSコンセンサスを使用している暗号資産はどれですか？

PoSは、より効率的で迅速、そしてリソース集約度の低いコンセンサスメカニズムとして登場しました。これらの資質は、ステーキングコインの証明の成長につながりました。PoSをコンセンサスメカニズムとして利用している最も人気のある通貨のいくつかをご紹介します。

• イーサリアム（ETH）：イーサリアム2.0はイーサリアムブロックチェーンのアップグレードであり、PoWからPoSコンセンサスプロトコルに移行しました。イーサリアム財団は、PoSをイーサリアム財団に導入するためにビーコンチェーンを立ち上げました。
• テゾス（XTZ）：Tezosは、PoSをコンセンサスメカニズムとして利用しているもう1つの主要なブロックチェーンです。Tezosのユーザーは、ブロックの生成と認証プロセスに参加している他の参加者に権利を委任できます。
• トロン（TRX）：Tronは、アジア太平洋地域で最も人気のあるブロックチェーンプラットフォームの1つです。Tronは、委任ステーキング証明（DPoS）コンセンサスプロトコルを使用しており、少数のスーパー代表者（27）がブロックチェーンネットワークの維持と維持のために選出されます。

PoSまたはその変種を使用する他の人気仮想通貨には、Nxt（NXT）、Algorand（ALGO）、Cosmos（ATOM）、Peercoin（PPC）、Steem（STEEM）などがあります。

Ethereum 2.0がステーキング証明を使用する理由

これにより、イーサリアム2.0がPoSを使用する理由が問われます。主な理由は、ブロックの生成（または現在の鍛造）時間を短縮することです。PoSを使用するブロックチェーンは、コンセンサスに達するまでに比較的短い期間を必要とするため、ネットワーク全体のスループットが向上します。

イーサリアム2.0のアップデートは、シャーディングを通じてブロック鍛造速度をさらに向上させることを目指しています。シャーディングチェーンの1つ1つに、前身のイーサリアム1.0ネットワークと同じ処理能力があります。

要するに、PoSプロトコルへの移行により、イーサリアム2.0はよりスケーラブルで効率的になり、取引量の多い産業アプリケーションに対応できるようになります。

ステーキング証明の未来とは？

ブロックチェーン技術は、分散化を中心とした未来の技術として宣伝されました。しかし、コンピューティングリソースへの大きな依存がマイニングプールの集中化につながり、ブロックチェーン技術の核心的目的が危うくなっています。

ステーキングコンセンサスプロトコルの証明は、ブロックチェーン技術が現在直面しているいくつかの重要な課題に対処しています。グリーンテクノロジーに対する世界的な需要が高まるにつれ、PoSコンセンサスプロトコルはブロックチェーン業界の標準となっています。

しかし、PoSとPoWの実用性については常に議論が交わされますが、より多くのブロックチェーンがPoSを実装するにつれて、より多くの見通しが浮上する可能性があります。PoSプロトコルは、さまざまな開発段階を経る間、時間を要しますが、私たちが前進する中で、コンセンサスプロトコルの最も強力な候補の1つです。