ブロックチェーン/レベル VI · ビットコインの後/6.1 コピーと約束/レッスン 6
プルーフ・オブ・ワークとプルーフ・オブ・ステーク
外部のエネルギーコストから内部の資本拘束への移行
用意するもの時価総額順のトップ10暗号通貨と、それらのコンセンサスメカニズム一覧Ethereum.orgの「プルーフ・オブ・ステーク」と「エネルギー消費」に関するドキュメント
問い
- プルーフ・オブ・ステークのバリデータがリスクを負う具体的な経済的資産とは、プルーフ・オブ・ワークのマイナーが決して持たないものですか？
- なぜプルーフ・オブ・ステークチェーンに新たに参加するノードは、全ての履歴を検証しなくても理論的にチェックポイントを信頼できるのか？
- 分散型マイニングハードウェアと比較して、取引所におけるステークの集中度はデセンタライゼーションの状況にどのような影響を与えるのか？
探究
- プルーフ・オブ・ワークでは、ブロックの生成が電力や専用ハードウェアといった外部で回収不可能なコストに結びつけられている。マイナーはブロックを記録する権利を得るためにエネルギーを消費し、もし不正行為を行えばそのエネルギーは永遠に無駄になってしまう。プルーフ・オブ・ステークでは、これに代わって内部の資本が利用される。バリデータはブロックに署名するためにコインを担保として差し出す。もし二つの矛盾するブロックに署名するなど、証明可能な不正行為を行った場合、その担保の一部または全部を失うことになる。攻撃のコストはお金を消費することから、既存の資産を失うことへと移行するのだ。
- この変化によりフィードバックループが生まれる。最も多くのコインを保有している者ほど多くのブロックを生成し、ステーキングによる収益も多く得られる。富こそがさらなるブロック生成権を生み出すのだ。プルーフ・オブ・ワークではハードウェアの効率が重要だが、プルーフ・オブ・ステークでは資本の蓄積が支配的となる。プルーフ・オブ・ステークチェーンに新たにノードを追加する場合、「弱い主観性」に直面する。正しいチェーンを特定するために最近のチェックポイントを信頼しなければ、創世からのすべてのルールを検証することはできない。これはスケーラビリティのために受け入れられる理論上のトレードオフであり、ビットコインの歴史には存在しなかったものだ。
- ステークは、顧客の資金を管理する取引所や、個人向けに収益を提供するリキッドステーキングプロバイダーといった大規模な組織に集中する傾向がある。この検証権力の中央集権化は、プルーフオブワーク方式における分散型ハードウェア構成とは対照的だが、どちらのシステムも寡占化の傾向に直面している。イーサリアムは2022年9月にプルーフオブワーク方式からプルーフオブステーク方式へ移行した（ザ・マージ）。イーサリアム財団によると、この移行によりネットワークのエネルギー消費量は約99.95％削減され、発行の仕組みも変わったという。
- プルーフ・オブ・ワークのセキュリティは物理的現実に根差しており、攻撃を行うには莫大な計算能力を構築または借り入れる必要がある。一方、プルーフ・オブ・ステークのセキュリティは市場価値に依存しており、攻撃を行うには誠実なバリデータよりも多くの投票権を得るために十分なコインを購入する必要がある。批判者らは、コインの価格が急落すれば攻撃コストも下がり、フィードバックループによってチェーンの安定性が損なわれる可能性があると指摘している。一方、支持者たちは、スラッシングメカニズムや高い資本投入のハードルが環境的負荷を伴うことなく強力な抑止力となると主張している。
- 両者のトレードオフは明確に異なる。ワークプルーフは客観的であり、新しいノードはジェネシスブロックだけをもとに、最も多くの労力が費やされたチェーンをたどることで有効なチェーンを見つけ出すことができる。一方、ステークプルーフは効率性とより低い発行コストをもたらし、検証者がセキュリティを維持するために高額な電力補助金を必要としないため、デフレ的またはインフレ率の低いモデルを実現可能にする。これらの選択は、絶対的な歴史的検証可能性と資本効率性という間のトレードオフを反映しており、誰がフルノードを運用しチェーンを検証できるかにも異なる影響を与える。
- 新しいチェーンのコンセンサスメカニズムを評価するには、2つの指標を確認する必要がある。1つ目は、すべてのルールをチェックするノードを運用するためにかかるコスト、もう1つは実際にそうした作業を行っている独立した当事者の数である。プルーフ・オブ・ステークの場合は、ステークされているコインの分布を調べる。もし少数の取引所やファンドがアクティブなバリデータの大部分を支配している場合、登録されているノードの数に関わらず、分散型という主張は弱まってしまう。これをプルーフ・オブ・ワークのチェーンと比較すると、独立したマイナー間のハッシュレートの分布が協調攻撃に対する安全性を示している。
重要な事実
- ステークプルーフでは、ブロックの生成がロックされた資本に結びつけられており、不正行為が証明された場合、バリデータは「ステーク」を失う（スラッシング）。
- イーサリアムは2022年9月にプルーフ・オブ・ワークからプルーフ・オブ・ステークへと移行し、エネルギー消費量を約99.95％削減しました。
- マージ後、バリデータが電力費用を負担する必要がなくなったため、ETHの発行量は急激に減少した。
- ステークプルーフにおける「弱い主観性」のため、新しいノードは正しいチェーン履歴を特定するために最新のチェックポイントを信頼しなければならない。
- ステークの集中は、プルーフ・オブ・ワークマイナーのハードウェアによる分散とは異なり、取引所やリキッドステーキングプロバイダーでしばしば見られます。
- プルーフ・オブ・ワークのセキュリティは外部のエネルギーコストに依存し、プルーフ・オブ・ステークのセキュリティは内部の市場価値と資本のロックアップに依存する。
演習 九・六・三・一
9集める9つのブロックチェーンと、それぞれが採用しているコンセンサスメカニズム（プルーフオブワーク、プルーフオブステーク、デリゲートステーク、フェデレーション型、その他）を挙げ、攻撃者がそれを手に入れるために必要なものも示す。
6まとめる9つを、外部エネルギー、統合エネルギー、ステーキングされた資本、委任されたステーク、固定された署名者リスト、その他といった基準によって6つのグループに分けます。
3絞り込む6つのグループを1つの質問に対する3つの答えにまとめてください：正しいチェーンを見つけるために、新しいノードは何を信頼しなければならないか？
1結晶化するステークプルーフでは新しいノードが最新のチェックポイントを信頼する必要があるのに対し、ワークプルーフではそうした必要がないからである。
事実確認
日付、数字、主張は、下記に記載された公表資料と照合して確認しました。