この記事のポイント
  • ブロックチェーンの利便性を守るための承認アルゴリズムは必須
  • PoWとPoSは異なる承認アルゴリズム
  • PoSのメリットとデメリット

各種メディアにおいて、 「憶り人」などの仮想通貨関連のワードが露出をみせ盛り上がりをみせている仮想通貨市場。マイニングという言葉を聞いたことがある人も多いのではないでしょうか?

マイニングに関連して、PoWやPoSという承認アルゴリズムの種類も大きな注目を集めていますが、PoWやPoSの意味やこうした承認アルゴリズムが必要な理由については理解していない人も多いでしょう。今回はPoWやPoSのシステムやメリット、デメリットをまとめていきます。

PoSとは

Proof of Stake (プルーフオブステーク/PoS)の「stake」は「割合」を意味しており、コンピューターでの計算処理の量に関係なく該当コインを保有している量によってブロックの整合性を承認しチェーンで繋ぐ権利の有するマイナーを決定するシステム1つです。

従来のPoWの問題点を解決する新たな代替システムとして大きな注目を集めています。

承認アルゴリズムとは

承認アルゴリズムを前述より詳しく解説すると、マイナーに対して次のブロックを繋ぐ権利のあるマイナーを決定しマイニング報酬をどのマイナーに支払うのかを決めるためのルールのようなものです。

ブロックチェーンでは特定の管理者がおらず、こうした承認アルゴリズムを決定しておこないと不正がまかり通ってしまう事態になるため、ブロックチェーンのシステムによって取引されているビットコインをはじめとする非中央集権的な性格を特徴とする仮想通貨には承認アルゴリズムが必須となります。

既存の承認アルゴリズムのメインであったPoWでは、コスト増大と中央集権化のリスクがありましたが、 PoSを採用することで大幅にコストやリスクを改善できます。PoSに関してもう少し詳しくみていきます。

▶ 『マイニング』についてくわしく知りたい方はこちらの記事が参考になります。

PoSが推奨される理由

PoSでは、該当コインの保有量によってブロックに記載されていく取引データの整合性を承認するマイナーを決定するシステムなので、計算能力や仕事量は関係なくなります。PoWでのデメリットをいくつか解消できるため、 PoSを推奨する流れがメインとなってきています

マイニングによる消費電力が少なくなる

PoWのように計算量を争う作業ではなくなるので、コンピューターの大量起動による膨大な消費電力を大幅にカットすることが可能です。PoSはこうしたインフラのコスト面を改善しています。

51%攻撃を受けにくい

PoWにて51%攻撃を行うためには、大規模なマイナー同士が結託すると可能となってしまうリスクがありました。PoSでは、コインの保有量によって承認権を付与しているので、 51%攻撃を行うとなれば該当コインを過半数所持する必要があります

さらに、過半数を保有している該当コインに攻撃をしかけることになるので、通貨の価値や信頼を自ら下げる結果を招くため51%攻撃のリスクを回避しているといえます。

▶ 『51%攻撃』についてくわしく知りたい方はこちらの記事が参考になります。

PoSの課題

PoWの承認アルゴリズムを大きく改善している点が印象的なPoSにはメリットばかりではありません。デメリットを生んでいる大きな要因はPoSはコインの保有量がマイニング成功の鍵となっている点にあります。コインの保有量に依存するPoSのアルゴリズムのデメリットをもう少し深堀りしていきます。

通貨の流動性が低くなる

PoSでは、コインの保有量を高めることが必須であるのでコインをホールドする人が増大します。

そうなるとコイン自体の流動性が失われていく傾向になるため、流動性が価値を高める重要な要素の1つである仮想通貨においては、ホールドする人が増えると通貨の価値に関わってきてしまいます。 PoSでも改善点は多く存在しています

PoSの仕組み

前提として取引の承認作業であるマイニングには、 承認可能なマイナーを選定するためにPoWやPoSなどの承認アルゴリズムを採用しています

こうした承認アルゴリズムはマイニングにおける取引を承認し新しいブロックをチェーン状に繋げる段階において活用され、ブロックチェーン上での取引の不正を起こさないために採用されています。

PoSでは、PoWがマイニングの成功のために必要なハッシュ値と呼ばれる関数を探し出すために膨大な計算量を用いてることが承認のアルゴリズムであったことに対して、ハッシュ値を求める作業をコインの保有量に依存するシステムへと転換したものという認識を持つとわかりやすいはずです。

承認を受ける人が選ばれる段階以外は他のと同じ

PoWとPoSは、マイニングという報酬を受けることができ尚且つブロックごとをチェーンで繋ぐための権利の承認者を決める過程において、承認権を決めるルールが異なっているだけであり、PoWやPoS以外にも承認アルゴリズムは多く存在しています。

PoSの種類

PoSはコインの保有量に応じて承認権を有するマイナーを決定していくシステムですが、PoSはあくまで承認アルゴリズムの種類の大枠の1つです。つまり、PoSの中にも何種類かに分類される承認アルゴリズムがあります。いくつか代表的なものについてまとめていきます。

純粋なPoS

純粋なPoSは言葉の通りで、該当コインを多く保有している人が取引を承認する権限を持ちます。

コインの保有年数も加味したPoS

コインの保有年数も加味したPoSは、CoinAgeと呼ばれるコインの保有量にコインを保有している期間が掛け算形式で加算される承認アルゴリズムの1つで、 CoinAgeの数値が高いほどマイニングが成功しやすい仕組みです

具体的にはCoinAgeが大きいほど、マイニング成功に必要なナンス(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)検索の条件が緩くなり、結果的にマイニングが成功させやすくなります。

ランダムに選ばれるPoS

ランダムに選ばれるPoSは、取引を承認する人をランダムに選定するものです。こうしたランダムに選定される確立をコインの保有量に比例にさせておくので、多くのコインを保有することで取引を承認させる権利を得やすい状況になるということです。

マイナーから選ばれるPoS

マイナーから選ばれるPoSは通称DPoSとも呼ばれており、コインの保有量に応じて取引を承認することのできるマイナーを選出する投票を行う権利が与えられるシステムです。取引の承認権は投票によって選ばれたマイナーが有することになります。

PoSとPoWは違う

そもそもPoSやPoWとは、ブロックチェーン上での取引が不正なく正しく行われているかを承認するアルゴリズムの1つです。

マイニングというブロックごとに取引データが書かれた台帳をチェーン状に繋いでいく承認作業の中で、どのマイナー(マイニングをしている人)にブロックを繋ぐ承認権があるのかを決定していく承認方法にPoWやPoSという承認アルゴリズムが採用されているという認識です。

PoWに代表される承認アルゴリズムは システムの違いによりいくつかの種類に分けることができます

▶ 『マイニング』についてくわしく知りたい方はこちらの記事が参考になります。

PoWとは

Proof of Work (PoW)の「proof」は「証明」、「Work」は「仕事」を意味しており、マイナーの中で取引の整合性を承認しブロックをチェーン状に繋いでいく権利を、マイナーの仕事量によって決定する承認アルゴリズムの1つです。具体的には、マイニングの際にマイナーは取引データが暗号化された複雑な計算問題を解かなければならず、この計算を解く過程を作業量として、多く計算すなわち作業を行ったマイナーにブロックを繋ぐ権利を与えるというものです。

▶ 『PoW』についてくわしく知りたい方はこちらの記事が参考になります。

PoWが抱える問題点

PoWの承認アルゴリズムが採用されている通貨のマイニングを行うマイナーは、 多くの計算量をこなすためにCPUの高い大量のコンピューターを必要とします。故に、PoWの承認方法を適用すると、複雑な計算問題を解くことが求められるために承認の不正やデータの改ざんが起こりづらくなるメリットを有しています。

しかし、複雑化された計算を解くために必要な処理能力へのコストやブロックチェーンのシステム上でのデメリットが発生してきてしまいます。デメリットに関してもう少し詳しくみてきます。

初期費用・電気代が膨大にかかる

デメリットの1つ目は、複雑な問題を素早く解くためには処理能力の素早いコンピューターを大量に起動させる必要がある点です。

コンピューターを大量に起動するため、電気代が膨大にかかってきてしまうのです。また、こうした環境を整えるために、コンピューターの熱を冷ます冷房機能や大量にコンピューターを配置できる施設が必要となってきてしまい、膨大な初期費用がかかります。

51%攻撃に弱い

デメリットの2つ目は51%攻撃に弱いという点です。51%攻撃とは、世界の計算力の50%を超えるひとによってブロックチェーンのデータの改ざんが行われることです。

ブロックチェーンは、特定の管理者がおらず全員で管理していく非中央主権的なメリットがある分、1人が半分より多くのシェアを持つと承認法が改ざんできてしまうデメリットがあります。

つまり、PoWでは個人の参加がコスト的に現実的ではない分、マイニングを成功させて報酬を得るためにマイニングを専門的に行う集団が結託し、世界の計算量の半分を超える力で意図的にデータを改ざんできてしまう事態が起こりやすいということです。

▶ 『51%攻撃』についてくわしく知りたい方はこちらの記事が参考になります。

PoSを導入している仮想通貨

柔軟な承認アルゴリズムのPoSを採用している通貨も多いので一部を一覧でまとめておきます。

Proof of Stake (プルーフオブステーク/PoS)を導入している仮想通貨
主要アルトコインDash(DASH)、NEO(NEO)、Qtum(QTUM)、PIVX(PIVX)、OKCash(OK)、NAVCoin(NAV)、Stratis(STRAT)、ReddCoin (RDD)、BeanCash(BITB)など
その他のアルトコインPACcoin(PAC)、2GIVE(2GIVE)、808Coin(808)、Abjcoin(ABJ)、Aerium(AERM)、AllSafe(ASAFE2)、AmberCoin (AMBER)、AtomicCoin(ATOM)など

イーサリアム (Ethereum/ETH)とPoSについて

主要通貨の代表としてビットコインと並び大きな注目を集めているのはイーサリアムです。イーサリアムはPoSと大きな関連性を持っており、イーサリアム自体は承認アルゴリズムにPoWを採用しています。しかしPoWではイーサリアムが目指すスマートコントラクトの高速処理を実現することはできないのでPoSに移行する計画があります。

イーサリアム (Ethereum/ETH)のロードマップ

ブロックチェーン上での承認アルゴリズムの変更、イーサリアムの場合PoWからPoSへの移行にはリスクが大きいので、 段階的に移行していく計画であるロードマップが公表されています

ロードマップでは、イーサリアムでPoWを用いた現在の承認アルゴリズムであるEthashからPoW​とPoSのハイブリッド型へと移行し、最終的にはCasperと呼ばれる高い信頼性と高速の処理能力を獲得するためPoSの問題点を改善したシステムへと3段階を踏むことが予定されていることがわかります。

イーサリアム (Ethereum/ETH)のPoS採用はいつ?

イーサリアムのPoS採用は、具体的な日程は明らかになっていません。イーサリアムがPoSを採用し、さらなる進歩を得ていく過程を注視していく必要があります。

PoSのマイニングは誰でもできるの?

PoSは仮想通貨の取引を承認するシステムです。仮想通貨のマイニングは個人で利益を出すのは難しいでしょう。

なぜならマイニング用の工場を運営している大手企業よりも不利な条件で採掘を行う必要があるからです。しかし、PoSのマイニングならかんたんにできます。

PoWの個人マイニングは難しい

そもそも、仮想通貨のマイニングを自分でやることはかんたんです。自宅でもマイニングのマシンと電力が通っていれば誰でも行えます。

しかしPoWの仮想通貨のマイニングをするケースでは、 マシンのパワーが高くなければ、利益が得られません。マシンパワーが高い設備を用意するためには、多額の費用が掛かるため、個人で利益を出しづらくなりました。

PoSは採用している仮想通貨で可能

しかしPoSの仮想通貨のマイニングならチャンスはあります。PoSのマイニングはPoWのマイニングよりも個人が参入しやすく、家庭のパソコンでも利益を出しやすいです。

ただ、PoSのアルゴリズムを導入している仮想通貨は少ないです。PoSを採用するプロジェクトは70以上存在していますが、有名なものではイオスやダッシュぐらいしかありません。

今後PoSを導入する予定の仮想通貨もイーサリアムぐらいですね。

PoSマイニングの方法

PoSのマイニングを行う手順は以下のとおりです。

PoSのマイニングの手順
STEP1PoSの仮想通貨を購入する
STEP2コインの運営元の公式サイトからウォレットをダウンロードする
STEP3コインをウォレットに送金する
STEP4PoSを開始する

手順自体はかんたんです。 ただし、マイニングはネットに常時接続をする必要があります。安いパソコンだと計算速度が遅く熱を持つこともあるので、ハイスペックのマシンが必要です。

PoSの将来性について

PoSはPoWの問題点を解消できますが、いまだにPoSの仮想通貨は少なく、まだ主流になっていません。ここからは、PoSの将来性を解説します。PoSの将来性によっては、今後のマイニングでさらに利益を出しやすくなる確率は高いです。

PoSマイニングの取引量が増えれば、主流となる可能性も

PoSが主流になる条件は、PoSを導入している仮想通貨の取引量に左右されます。 まだ知名度が高くない仮想通貨でも、PoSでのマイニングをやる人が増加すれば、流通量も増加します

流通量が増加すれば、時価総額も上がるでしょう。その結果、PoSのコインを取り扱う業者が増える可能性はあります。

時価総額の高い仮想通貨の情報もチェックが必要です。今後イーサリアムに続いてPoSの導入を検討する仮想通貨が現れてる可能性もあります。

なお、仮想通貨の時価総額はcoinmarketcapで、毎日見られます。参考までに下記の3種類のコインはPoSの仮想通貨の時価総額です。

PoSを導入している代表的な仮想通貨の時価総額一覧※
時価総額ランク仮想通貨名時価総額
7位イオス3756億2785万3487円
191位ネクスト14億3755万4156円
357位ピアコイン8億8533万9776円

※2019年9月現在のデータです

イオスは時価総額も大きいので期待が持てます。他の2種類の通貨は知名度がないですが、 PoSの将来性が認められれば、取引が増えるかもしれません

マイニングをしなくても、動向には注目したい

マイニングは個人で稼ぐことが難しく、本格的にマイニングをやっている人は多くありません。しかし新たにマイニングを事業として始める企業は増えており、よくニュースで取り上げられます。

したがって、 PoSのマイニングの動向は投資家にとって重要な情報の一つです

他の承認アルゴリズムについて

マイニングの承認システムはPoSやPoW以外にもあり、有名な承認システムは以下の5つです。順番に解説します。

他の承認アルゴリズム
  • DPoS
  • PoC
  • ハイブリッドPoW/PoS
  • Tangle
  • PoI

DPoS

ディスクではDPoSが採用されています。DPoSの特徴は以下のとおりです。

DPoSの特徴

・通貨を多く持っている人ほど投票数が多くなる
・利益を出したい場合、仮想通貨の保有量や保有期間が大事
・DPoSの承認人数は通貨により違う
・信頼されている人のみ承認者になれる

なお DPoSは仮想通貨により承認人数が違います。たとえば、ディスクの承認者は101名前後です。DPoSでは信頼されている人のみが承認作業を行えます。この点で、誰でも取引の承認者になれるPoSとは違います。

DPoSには3つのメリットがあります。

DPoSの3つのメリット

・取引速度が速い
・電気を使わないのでコスパが良い
・フォークをしなくて良い

DPoSは1秒間に10万時間以上の処理が可能です。 PoWのように大量の処理や電力は必要ないので、コストや時間も掛かりにくいです

ただしブロック生成の権利があり、コインを大量保有している人たちが共謀して不正を働く可能性があります。

PoC

リップルではPoCという仕組みが採用されています。PoCは、Validatorの8割が同意すれば、取引が承認されるため、承認までのスピードが数秒しか掛かりません。

そのため多くの金融機関で送金手段として利用されています。 Validatorに選ばれている企業はMicroSoftやSBIなど大手企業が多く、信頼性も高いです

ただValidatorが力を持ちやすい仕組みのため、PoCを採用している仮想通貨はリップルしかありません。

Hybrid PoW/PoS

ディークレッドでは、PoW/PoSと呼ばれる2つのシステムを利用する仕組みが導入されています。まずPoWでブロックを生成し、承認作業をPoSで行うのです。

2つのシステムを導入することで、PoWとPoSの両者の問題点を解決できます。

まず、PoWの問題点は以下のとおりです。

PoWの問題点

・高性能で大量のパソコンが必要で、電気代がとても掛かる
・悪意のある集団が51%以上の計算能力を持つことがある

悪意のある集団が51%以上の計算能力を持つと、ブロックチェーンの改ざんが行われてしまいます。一方、PoSの問題点は以下の2つです。

PoSの問題点

・富が集中化して通貨の流動性を失う
・Nothing at Stake問題が起きる

editMEMO

Nothing at Stake問題とは?
チェーンがフォークした時に、大量のコインを保有したマイナーが両方のチェーンにブロックを生成して、二重に報酬を得ること

通貨を多く保有している人ほど報酬を受け取れば、報酬を受けられる人が特定の人や企業に偏り、通貨の流動性が損なわれます。またフォークが発生した時に、 本来は無効なはずのチェーンがずっと採掘されて報酬が二重に発生する問題が起きるのです

PoW/PoSなら両方の問題を解決できるようになります。

Tangle (タングル)

仮想通貨ITOAではTangleを採用しています。Tangleはブロックチェーン技術を使っているわけではありません。 DAGと呼ばれる技術をベースにしています

Tangleでは取引をする際に自分の2つ前に行われた取引を承認します。承認後、2つ後の取引の発行者があなたの取引を承認する仕組みです。

Tangleは通常のマイニングのように、他の人や企業と競争する必要がありません。マイナーが必要ないため手数料が掛からないのです。

PoI

PoIはPoSに用いられる保有率に加えて、どれだけ取引を行ったかなどが総合的にスコア化されていくので、該当コインの流動性を確保できます。

PoIの貢献度をスコア化される点においてのデメリットには、一部の高いスコアを持つ人が該当コインのマイニング報酬を独占できてしまうことがあります。 流動性の担保と富の独占のバランスがPoIが持つ課題と言えるでしょう

実装コイン

PoIを採用している通貨はネムです。ネムでは、PoIを利用したマイニング法をハーベストと呼び、300万XEM以上持っている人が取引の整合性を検証し報酬を得ることができます。

PoSについての気になるQ&A

ここからはPoSについての疑問をまとめてみました。PoSはまだ知名度が高いわけではないため、さまざまな疑問が浮かびます。PoSの発案者やPoSの論文について疑問点を解決します。

PoSは誰が考案したの?

PoSの考案者は不明ですが、初めてPoSの実装に成功したのは2012年にピアコインを開発したサニーキングやスコット・ナダル達の開発者チームです。この出来事が先駆けになり、PoSを導入した仮想通貨が続々と開発されました。

PoSの論文はどこで読める?

ピアコインが採用したPoSの仕組みは、ビットコイン日本語情報サイトで見ることができます。

その論文では主に以下のことについて書かれています。

PoSの論文の内容

・PoSを採用する経緯
PoSにおけるブロック生成の仕組み
・メインチェーンのプロトコル
・取引記録保護のためのチェックポイントを導入した点

これらの情報以外にもPoSについてさまざまな情報を閲覧可能です。論文では、 PoSが実現されれば、セキュリテイレベルはそのままで、低いインフレ率と手数料が実現できると結論づけています

PoSまとめ

PoSはブロックチェーン技術が採用されている仮想通貨の取引を承認するための承認アルゴリズムの1つで、承認権すなわちマイニングを成功させる人を該当コインの保有量によって不正なく決めていくルールのようなものです。

PoSはPoWの問題点を解決してはいますが、 PoSも完璧ではなく問題点が存在します。今後PoSを採用する通貨は増加していくものとみられており、PoSの問題点を各通貨がどういった形で消化していくかを注視していく必要がありそうです。

執筆者情報
仮想通貨部 かそ部 編集部

名前。 はじめまして。本サイトの執筆を担当している、「仮想通貨部 かそ部」編集部です。本サイトは、仮想通貨の総合情報サイト「仮想通貨部 かそ部」の運営や、各種Web情報メディア事業を展開するドットメディア株式会社により運営されております。編集部一同、正確な論拠に基づいた調査のもと、読者(ユーザー)様にとって正確かつ最新の情報をお届けできるよう努めてまいりますので、どうぞよろしくお願い致します。

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