コンセンサスアルゴリズムとは?「PoW・PoS・PoI」の種類と違いを解説

▼おすすめの取引所ランキング

「PoW・PoS・PoI」

仮想通貨取引をやっていると必ず出会うこの用語たち。

分からないけど見て見ぬ振り…なんてしていないでしょうか?

今回はそんな用語を初心者でも分かりやすく、できるだけ丁寧に解説します。

コンセンサス・アルゴリズムとは

コンセンサス・アルゴリズムとは、一言で言うと…

取引の整合性をチェックする人を決める方式(アルゴリズム)のこと。

仮想通貨の元にある技術ブロックチェーンは管理者がいない非中央集権的なシステムです。

しかし管理者はいなくても取引が発生した時、誰がその取引に不正がないかチェックしなければなりません。

コンセンサス・アルゴリズムとはこのときの「誰がチェックするか?」を決める方式(アルゴリズム)のことです。

コンセンサス・アルゴリズムの言葉を分解して理解しましょう!

「コンセンサス(合意)」+「アルゴリズム(方法)」

つまり、合意を取る方法のことを指しています。

仮想通貨でよく「PoW」「PoS」「PoI」と言う言葉を見かけますが、これらが「コンセンサス・アルゴリズム」と呼ばれるもの。

「PoW・PoS・PoI」はそれぞれ取引の整合性をチェックする人が異なるんです。

次は、それぞれ合意形成の方法を紹介した上で、その概要とメリット・デメリットを解説していきます。

▼そもそもブロックチェーンとは?

忙しい方向け!ブロックチェーンとは? ブロックチェーンとは、一言で言えば新しいネットワークシステム ブロックチェーンの特徴は「非中央集権

PoW・PoS・PoIを比較

まずはじめに3つのコンセンサスアルゴリズムを簡単に比較した表をお見せします。

PoW

(Ploof of Work)

PoS

(Ploof of Stake)

PoI

(Ploof of Importance)

特徴仕事量による合意形成 『所有量による合意形成 『重要度による合意形成
メリット「取引の改ざんに強い」「PoWのデメリットを解消している」(低コスト・51%攻撃リスクなし)「流動性を担保」(極端に貧富の差が生まれない)
デメリット「電気代が高くつく」「51%攻撃のリスクがある」「流動性を損なってしまう」

「貧富の格差が生まれる」

 「極端には生まれないかもしれないが、貧富の格は存在する」
採用通貨BTC・Monero・Zcash ADA・NEXT・ETH(今後) nem

このような特徴や違いが存在します!

次項からPoW・PoS・PoIそれぞれの「特徴」「メリット「デメリット」をご紹介していきます。

Proof of Work(プルーフオブワーク)とは

Proof of Workの概要

「Proof of Work(プルーフオブワーク)」は文字通り仕事量(CPUの計算量)に応じて、その「誰か」に発言権を与えるという仕組みです。

取引の内容などをブロックチェーンに記録することをマイニングと言い、それを行う人たちのことをマイナーと言います。

先程述べた「誰がチェックするか」というのはこのマイナーから選ばれることとなります。

ただ、このマイナーに悪意があり、自分にメリットがあるように取引を記録しようとする場合も想定できます。

Proof of Workは、あえて取引を記録する際に難しい過程(計算問題を解かせる)ことで、これを防ごうとしているのです。

この計算問題を解いた人にはインセンティブ(報酬)として新規発行されたコインが与えられます。

▼マイニングとは?

マイニング(mining)という言葉を聞いたことがありますか? ここでは、 ①そもそもマイニングってなに? ②マイニングって実

Proof of Workのメリット

PoWのメリットは、「取引記録の改ざんに強い」ことです。

先程解説したように、膨大な計算量が必要なため不正の可能性を減らしています。

従来のP2P(ピアートゥーピアー:個人対個人)のネットワークでは、IPアドレスごとに発言権を与えることで、制約を設けておりました。

しかしそれでは、大量のIPアドレスを保有できる攻撃者に発言権を奪われてしまうという危険性がありました。

そこで、ブロックチェーンでは複数の取引(トランザクション)を定期的に一つのブロックにまとめるて承認することにし、承認作業を難しい計算問題にすることでただIPアドレスをたくさん持っているだけでは発言権が持てないようにしています。

「PoW」方式ではCPUの計算量に応じて発言権が生じるのです。

これにより、強い発言権を保つためには膨大なコストをかけてCPUパワーを集めなければなりません。

ここから言えるのは、不正なブロック生成を行う仕事量よりも、マイニングに参加して「報酬を得る」方が、コスパが良いということ。つまり、不正を働くことに対して見合った利益がないということ。

これが改ざん不可能で、不正が起きないと言われている所以です。

さらに、不正なブロックを生成しようとする場合は、世界中のマイナーのコンピューターの計算能力を上回る必要があります。(どんなに有能なCPUを持っていても1ブロックの生成に10分程度かかってしまいます。)

「PoW」での難しい計算問題とは?:

この計算というのは、「ある一定の条件を満たすハッシュ値を探していく」という計算です。「総当り」で計算しなければ解けないタイプの問題です。どんなにハイスペックなCPUでも回答するのに10分はかかってしまうほどの膨大な計算量になります。

Proof of Workのデメリット

【電気代】

膨大な計算をすることから、電気代がかかりすぎてしまいます。小さな国と同じくらいの電気代を消費しているとも言われており、個人がマイニングに参加するのは、現実的な話ではありません。

【51%攻撃】

前述の電気代ともつながりますが、個人での参加が不可能なため現状では「大規模なマイニング専門集団」が出てきています。

この集団が力を持ちすぎるあまり、恣意的にブロックが作られてまう可能性があります「51%攻撃(承認の中央集権化)」と呼ばれているものです。

このように「非中央集権化」を目指していた技術が、いつしか「中央集権化」のリスクを持つようになっていることが懸念されています。

採用されているコイン

  • ビットコイン(BTC)
  • モネロ(Monero)
  • ジーキャッシュ(Zcash)

PoWはビットコインに採用され、仮想通貨のコンセンサスアルゴリズムとして主流化しましたが、上述した通り多くのデメリットが浮き彫りとなってきたため、次に「Proof of Stake (プルーフオブステーク)」という仕組みが提案されるようになりました。

▼Proof of Workについてもっと詳しく

ビットコインなどの仮想通貨を調べていて、よく出てくるProof of Work(プルーフオブワーク)という言葉。 「聞いたことはあるけど、詳しくはわからな

Proof of Stake (プルーフオブステーク)とは

Proof of Stakeの概要

Proof of Stake(プルーフオブステイク)はCPUの処理能力に関係なく「そのコインを保有している量」に応じて発言権が付与されるという仕組みです。

PoSにおけるマイニングは「鋳造(minting, forge)」と呼ばれています。

そしてこのPoSはコインの保有量とそのコインの保有期間を掛け算で表すCoinAge(コイン年数)が大きいほど鋳造が簡単に行える設計となっているのです。

Proof of Stakeのメリット

さきほどの「PoW」のデメリットである、

・電気代が高い
・51%攻撃の危険性

を解決しているのがPoS。

PoSは、CPUに膨大な計算をさせなくて済むので、電気代がかかりません。この仕組みはPoWにつづいて、多くの仮想通貨に採用され始めています。

また、さきほどの51%攻撃を仕掛けるためには、過半数のコインを所有する必要があり、そのコストが膨大にかかってしまいます。つまり、PoWのときよりもはるかに難しいので、51%攻撃の可能性が大幅に減ります

ブロックチェーンの鉄則、哲学でもあった「非中央集権化」がPoSによって守られたとも言えますね!

Proof of Stakeのデメリット

一方でPoSの仕組みでは、コインの保有量に応じるため貧富の格差が生まれてしまいます。

また、多くのコインを保有するという行為そのものにインセンティブを与えるため、通貨の本質である流動性を損なうことに繋がる恐れもあります。

採用されているコイン

  • エイダ(ADA)
  • ネクスト(NXT)…etc

また、現在はPoWを採用しているEthereumも今後PoSに移行する予定です。

▼Proof of Workについてもっと詳しく

ビットコインなどの仮想通貨を調べていて、よく出てくるProof of Work(プルーフオブワーク)という言葉。 「聞いたことはあるけど、詳しくはわからな

ただ、PoSは、通貨の流動性が減る恐れがあるというデメリットがあったため、通貨の「流動性」を大事にするという観点で新しい仕組みが生まれました

それがProof of Inportance (プルーフオブインポータンス)です。

Proof of Importance (プルーフオブインポータンス)とは

Proof of Importanceの概要

Proof of Importance(プルーフオブインポータンス)」は、参加者の重要度に応じて発言権が付与される仕組みです。

その重要度は、コインの「保有量」「取引」によって決められます。

その評価は、いかに様々な人と取引してくれたのか(=コインの流動性を高めてくれたのか)という基準になります。

Proof of Importanceのメリット

【流動性の担保】

PoSの富裕層が有利になってしまうというデメリットに対して、PoI方式では「流動性」が高まるので、貧富の差が極端に広がることがないという点です。

Proof of Importanceのデメリット

PoIの仕組みによってコインを報酬として得ることを、ハーベスティング(収穫)と呼びます。このハーベスティングに参加するには、ある一定量のコインを保有している必要があります。

そのため、結局のところ富裕層が力をもってしまうのでは?と懸念されています。

採用されているコイン

  • ネム(NEM)

▼Proof of Importanceについてもっと詳しく

ビットコインなどの仮想通貨を調べていて、よく出てくるProof of Work(プルーフオブワーク)という言葉、聞いたことはあるけど、詳しくはわからない。そんな

まとめ

コンセンサス・アルゴリズムである「PoW・PoS・PoI」を解説してきましたが、いかがでしたか?

  1. 将来性のあるコインを選ぶ判断材料の1つに、「コンセンサス・アルゴリズム」が存在すること。
  2. その「コンセンサス・アルゴリズム」にも種類が多くあり、それぞれにメリット、デメリットがあるので、しっかりとその特性を見極める必要があること。

ということが理解できたと思います。

より詳しく仮想通貨・ブロックチェーン・コンセンサスアルゴリズムについて知りたい方はこちらの本を呼んでみてはいかがでしょうか?

他にも、今回紹介しきれなかった様々なコンセンサス・アルゴリズムがありますので、興味を持たれた方はぜひ、調べてみてください!

実際に購入してみることで入ってくる情報量も自然と増えるので、購入してみるのもいいかも知れませんね。3000円くらいあれば少しずつ買えます!

ビットフライヤー公式へ


ブロックチェーン 仮想通貨 用語解説