プルーフ・オブ・ステーク（PoS）は、暗号資産のステークを基にブロック検証を行う合意アルゴリズム。
エネルギー効率が高く、80種類以上の暗号通貨が採用。
イーサリアムの プルーフ・オブ・ステークへの移行で注目が集まるも、証券法執行に対する脆弱性が懸念されています。
投資家必須の記事公開。
この記事で学べる３つのこと
- プルーフ・オブ・ステークとは何か？
- プルーフ・オブ・ステークの長所と短所
- プルーフ・オブ・ステークの可能性
もし、暗号通貨やブロックチェーンに興味関心がある方であれば、この記事は、それらの本質を捉え実生活やビジネスにも落とし込める可能性があることに気づけるでしょう。
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それでは、本文へとお進みください。
目次
プルーフ・オブ・ステークは、ブロックの検証に参加するノードの暗号資産のステークを評価するブロックチェーンの合意形成メカニズムです。
では、なぜブロックチェーンはトランザクションを検証する際に証明が必要なのでしょうか？
多くの匿名の参加者がいるブロックチェーンネットワークでは、参加者が互いに信頼しながら、トランザクションの検証やブロックの追加などを行うための仕組みが求められます。
この仕組みは、誰もが正しく協力し、悪意のある行為が起こらないように、参加者同士をうまくまとめる役割を果たします。
「証明」とは、善意で行動している参加者がブロック内に収められるトランザクションを検証するための必要条件を満たしたという証拠の様なものです。
最新の合意形成メカニズムに関するガイドでは、これらの調整プロセスがどのように異なるかを説明しています。
プルーフ・オブ・ステークは、プレイヤーがこのゲームに永続的に参加することを証明することで競争する調整プロセス。
「調整プロセス」とは、ブロックチェーンネットワーク内のすべての参加者が、ルールに従って行動し、正確で信頼性のあるトランザクションの検証と承認を行う共同作業を円滑に進めるための手段を指します。
ブロックチェーンのネットワークには多くの匿名の参加者が存在し、その中には悪意のある行為を行う者もいるかもしれません。
そこで、ネットワークは合意形成メカニズムを用いて、参加者間での協力と競争を促し、トランザクションの検証やブロックの生成を効率的かつ信頼性が保たれた状態で行えるように調整しています。
プルーフ・オブ・ステークのような合意形成メカニズムは、この調整プロセスを実現する方法の一つであり、参加者の暗号資産のステークに基づいて検証者を選択することで、ネットワーク内での協力的な行動を促進しています。
プロトコルのトークンがネットワーク外で価値を持っている限り、バリデーターにステーキングすることは、コミットメントを示す方法です。
「コミットメント」とは、ステーキングなどで資産をロックすることによって、ネットワークの運営に対する責任を持ち、報酬を獲得する意思表示だととらえてください。
プルーフ・オブ・ステークの合意形成メカニズムは、プルーフ・オブ・ワークのエネルギー消費をトークン担保に置き換えることで、エネルギー効率が向上していることで知られています。
2012年にPeercoin（ピアーコイン）が初めてこの代替モデルを導入し、現在では80以上の暗号通貨がこのメカニズムを採用しています。
2022年9月、プルーフ・オブ・ステークはイーサリアムがプルーフ・オブ・ワーク移行したことで、大きな注目を集めています。
しかし、米国証券取引委員会（SEC）のゲイリー・ゲンスラー委員長の発言や行動により、プルーフ・オブ・ステークのブロックチェーンが証券法の執行に対して脆弱であるという懸念が広がっています。
合意形成メカニズムに詳しい人々は、セキュリティや検閲耐性を大規模に提供する能力に制約やトレードオフがあると主張しています。
これらの批判は正直なものなのか、それとも利益追求による動機が主な原因なのでしょうか？
この記事では、これらの懸念について深く掘り下げ、プルーフ・オブ・ステークのシステムが人気のあるブロックチェーンに提供される利点を評価していきます。
プルーフ・オブ・ステークが発明された理由とは？
ビットコインの誕生は、分散型台帳を通じてインターネットベースのコミュニティが得られる莫大な利益を世界に紹介しました。
しかし、ネットワークを利用するユーザーが増えるにつれ、その拡張性とインフラに関する制約が次第に明らかになりました。
ピーク時の需要には取引が遅く、費用も高くなり、特殊なコンピュータが世界中でマイニング活動に力を集中するようになると、その環境への影響に関する懸念も浮上しました。
ビットコイントークフォーラムの誰かが、コンピューティングリソースの問題に対する可能性のある解決策として、プルーフ・オブ・ステークを初めて紹介しました。
匿名の著者であるサニー・キングとスコット・ナダルは、後にピアコインのホワイトペーパーでプルーフ・オブ・ステークを実装しました。
プルーフ・オブ・ステークはどのように機能するのか？
プルーフ・オブ・ステークの合意形成モデルでは、ネットワーク上のコイン保有者が、ブロックチェーンに新しいトランザクションを検証し追加する権限と引き換えに、自分の資産をロックアップ（預ける）することができます。
これらのステイカー（検証者と呼ばれる）は、通常、指定された閾値のコインをロックアップし、ネットワークへのサービスの報酬として新しいコインを受け取ります。
プルーフ・オブ・ステークモデルの基本原則は、システム内で最も高いステークを持つ個人が、正直に行動し、ネットワークを維持する自然なインセンティブを持っているということです。
不正行為を試みると、ステークされた資産の価値が大幅に減少する可能性があります。
ほとんどのプルーフ・オブ・ステークに伴うチェーンアルゴリズムは、ブロック検証者を選択するくじシステムを使用します。
検証者がステークしたコインの数が多いほど、新しいブロックを作成し、関連する報酬を獲得するチャンスが大きくなります。
検証者ノードの運用コストを負担できないネットワーク参加者は、さまざまなステーキングサービスを利用して参加することができます。
例えば、イーサリアムのステーキングにはロックアップ期間がありますので、ユーザーが直接ステーキングした場合、一定期間資金にアクセスできなくなります。
リリース日前に資金にアクセスしたい場合は、LidoやRocket Poolのような流動性ステーキングプラットフォームでステーキングできます。
これらのプラットフォームは、ユーザーが ETH をステーキングする代わりに、ETH をステーキングして報酬を得ることができる分散型の仕組みです。
ユーザーは、stETH と呼ばれる特別なトークンを持つことで、そのトークンの保有量に応じて報酬を受け取ることができます。
ただし、市場の動きによって、これらの特別なトークンの価値が ETH の価値から乖離することがあります。
他のプルーフ・オブ・ステーク型ブロックチェーン（例：Cardano）では、委任されたステーキングにロックアップ期間がないこともあります。
そのため、ユーザーが自分のノードを運用したくない場合、保有権を失わずに ADA をステーキングプールに直接委任することができます。
どちらのアプローチも、ステイカーに検証者が獲得した報酬の一部を受け取る権利を与えます。
さらに、委任プルーフ・オブ・ステーク（DPoS）などの特定の実装では、コミュニティメンバーが検証者のノードにステークするコインの数に基づいて、新しいブロックの検証者を選択します。
以下に、その基本的な仕組みを説明します。
- 参加者は、自分が持っている暗号通貨をネットワークにステーク（預ける）ことで、検証者（バリデーター）として参加できます。
- ネットワークは、検証者のステークの量やその他の要因（コインの保有期間など）に基づいて、新しいブロックの検証を行う検証者を選択します。ステークが大きいほど、検証者として選ばれる確率が高くなります。
- 選ばれた検証者は、新しいブロックに含まれるトランザクションを検証し、ブロックチェーンに追加します。
- 検証者は、ブロックの検証と追加に成功した場合、報酬（新しく発行される暗号通貨やトランザクション手数料など）を受け取ります。
プルーフ・オブ・ステークのメリットは、エネルギー消費が少なく、プルーフ・オブ・ワーク方式よりも環境に優しいことです。
また、検証者がステークした暗号通貨を失うリスクがあるため、不正行為へのインセンティブが低くなります。しかし、プルーフ・オブ・ステークにはいくつかの問題点や懸念も存在し、そのセキュリティや耐検閲性が議論されることがあります。
プルーフ・オブ・ステークとプルーフ・オブ・ワークはどのように異なりますか？
プルーフ・オブ・ステークとプルーフ・オブ・ワークはいくつかの点で異なります。
最も顕著な違いはエネルギー消費に関してです。
プルーフ・オブ・ステークは、マイナーを検証者に置き換えることで、新しいブロックを検証・作成するために電力を消費したり、ASIC（アプリケーション固有の集積回路）マシンを設置する必要がなくなります。
プルーフ・オブ・ステークのチェーンは、通常マイナーが同じトランザクションを計算しながら、ただ一つの勝者が決まる無限の競争を排除します。
これにより、ステークされた資産の価値に基づいて検証者が選ばれるため、エネルギー消費が大幅に削減されます。検証者の導入は、別の理由でも重要です。
ネットワークの通貨価値は、プルーフ・オブ・ワークの場合のように、現実世界の資産（エネルギー）に依存しなくなります。
代わりに、通貨の価値は、主にブロックチェーンネットワーク上の経済活動に依存します。検証者は、資産の蓄積を通じて支配力と収益を増やすことができ、資産に対する固有の需要を生み出します。
プルーフ・オブ・ワークのチェーンとプルーフ・オブ・ステークのチェーンのもう一つの違いは、後者では通常、すべてのコイン保有者がネットワークのセキュリティをサポートすることで報酬を得ることができる点です。一方、プルーフ・オブ・ワークはマイナーの参加を促すだけです。
プルーフ・オブ・ステークの目標
プルーフ・オブ・ステークの合意アルゴリズムは、ブロックチェーンを高速化し、これらのシステムの環境への影響を軽減することを目指しています。
プルーフ・オブ・ステークのチェーンは、はるかに少ないエネルギーを消費しながら、1秒あたりの取引数が増えることができます。
ただし、このモデルは、ブロックチェーンのトリレンマを解決するために異なるアプローチを採用しています。
ブロックチェーンのトリレンマとは、ブロックチェーンが分散化、セキュリティ、およびスケーラビリティの3つの利点のうち2つしか提供できないという前提です。
プルーフ・オブ・ステークのチェーンは、分散型アプリケーションのホスティングなどの主流のユースケースに対応するスケールに拡大できるものの、ビットコインのプルーフ・オブ・ワークと比較して一般的により集中化されたとされています。
また、両システムは、採用が拡大することで強化されるように設計されたセキュリティの程度を提供します。
プルーフ・オｂ・ステークのセキュリティ
プルーフ・オブ・ステークのブロックチェーンは、最大のステークホルダーに取引の検証と確認の役割を委任することでセキュリティを継承します。
大きな経済的価値がロックされているため、バリデータは正直に行動しなければ、台帳の完全性が損なわれた場合に大幅な損失を被ることになります。
しかし、このようなシステムであっても、理論的な51％攻撃の可能性があります。
これは、悪意のある個人やグループがネットワークのステーク資産の半分以上を支配し、台帳を単純に変更してネットワークへの信頼を失わせることができる状況です。
プルーフ・オブ・ステークのチェーンは、51％の支配を防ぐために他のアプローチを取ります。例えば、イーサリアムは、「スラッシング」という機能を実装しています。
これは、正直なバリデータが悪意のあるトランザクションに対して投票し、不正直なアクター（システムやプロセスにおいて、動作する個人や組織、あるいはその役割を持つ者）によってステークされた ETH を焼却することができます。
この措置は、悪意のあるアクターに対するインセンティブを減らし、ネットワークの最善の利益になるように行動することで簡単に収益を上げることができます。
一方、プルーフ・オブ・ステークのチェーンのセキュリティは、バリデータノードの数に比例します。
バリデータの数とステーク資産の分配が多ければ多いほど、ネットワークはセキュリティ侵害に対して脆弱になりません。
バリデータノードを実行するための要件は、異なるプルーフ・オブ・ステークのチェーン間で変動し、ネットワークの分散化とセキュリティに大きな影響を与える可能性があります。
プルーフ・オブ・ステークのチェーン上でのバリデーター数は、ネットワークの立ち上げ後に線形的にスケーリングする傾向がありますが、最低ステーキング制限やハードウェア要件などの要因が成長を妨げる可能性があります。最小限のセットアップ要求と大きな経済的価値を持つネットワークは、長期的により高いセキュリティと分散化を達成します。
暗号通貨におけるプルーフ・オブ・ステークの長所と短所
他のコンセンサスメカニズムと同様に、プルーフ・オブ・ステークには独自の利点と欠点があります。利点は暗号通貨エコシステム全体での広範な採用に貢献していますが、欠点はビットコインなどの確立されたネットワークが引き続きPoWコンセンサスで動作している理由を示しています。
長所
- エネルギー効率： プルーフ・オブ・ステークのチェーンは、賭けられた資産や評判、ステーク期間といった任意の要件に基づいてバリデーターが選ばれるため、エネルギー効率が良いです。また、プルーフ・オブ・ワーククマイニングオペレーションを実行するのと比較して、ハードウェア要件も比較的手に入りやすいです。
- 迅速かつ安価な取引：一部のプルーフ・オブ・ステークチェーンは、迅速で効率的な取引を提供し、分散型アプリケーションやその他の現代的なブロックチェーンのユースケースに適しています。ただし、すべてのプルーフ・オブ・ステークの実装が手数料を削減するわけではありません。例えば、イーサリアムのプルーフ・オブ・ステークへの移行は、取引コストや速度に関連するモデル（最大抽出可能価値）に大きな変更をもたらさなかったため、ネットワークは依然として高い手数料や混雑に悩まされています。
- 変更と進化に対する柔軟性：バリデーターは、ネットワークのニーズに適応するために、さまざまなプルーフ・オブ・ステークの実装を簡単に変更するために投票できます。ただし、技術的な制約のため、プルーフ・オブ・ワークのような従来のモデルではそのような変更を実行することが通常は難しいのです。
短所
- 相対的な未熟さ：プルーフ・オブ・ステークやコンセンサスメカニズムへの最近の適応は非常に新しく、長期間にわたって実証されていない。モデルの採用が広がるにつれて、独自の脆弱性が現れる可能性があるとの懸念が残っています。
- 劣ったセキュリティ：プルーフ・オブ・ステークのチェーンは、基盤となる通貨に価値を結び付けるため、システムは脆弱なままです。プルーフ・オブ・ステークのネットワークは、裕福な参加者が影響力を買い増すのを防ぐために追加の努力をしなければなりません。これにより、プロトコルの複雑さが増し、不正行為の監査が困難になります。プルーフ・オブ・ワークのチェーンでは、エネルギー投資が暗号資産と相関していないため、依然として裕福な中央集権的な力にさらされています。ただし、暗号通貨よりもエネルギーのコストを操作することは難しいです。
- 権力の集中化とガバナンスの問題：システムはまた、裕福な人々がネットワークへの高いステークを持っているため、常に支配力を増していくことでより集中化する傾向があります。大量の保有を持つバリデーターは、取引検証に過度な影響力を持つこともあります。
- 厳格な退出ルール：バリデーターが役割から退出しやすいことに対処するために、一部のプルーフ・オブ・ステークのチェーンでは、賭けられたコインを最低限の期間ロックアップすることが求められることがあります。これは、しばしば終わりがなく、バリデーターに巨額の損失をもたらす可能性があります。市場の動向に対応できなくなります。
- 証券法の施行：SECは、Krakenのステーキングサービスに対して訴訟を起こすことで、プルーフ・オブ・ステークサービスを取り締まりの対象としました。ゲイリー・ゲンスラーも、トークンをロックしているプロトコルの背後にいる起業家や開発者のグループが「コンプライアンスを求めるべきだ」と発言したことから、プロトコル自体が標的になる可能性があることを示唆しました。また、SECは、ALGO、OMG、TKN といったプルーフ・オブ・ステークのトークンと、DASH、NGC、IHT を証券として、暗号通貨取引所 Bittrex に対する訴訟でリストアップしました。彼らの主張は、各トークンの背後にある中央集権的な力の証拠と、トークン保有者からの利益期待により根ざしています。多くの人々は、ステーキング利益は通常、利益の期待を構成すると主張しており、これはハウイーテストの基本的な原則です。
ハウイーテスト（Howey Test）
アメリカ合衆国において、ある取引が証券として規制されるべきかどうかを判断するための法的基準です。
1946年の連邦最高裁判決「SEC対W.J. Howey Co.」に由来し、この判決により証券の定義が明確化されました。
ハウイーテストには4つの要素があり、以下の条件がすべて満たされる場合、その取引は証券と見なされます。
- 投資契約: 投資家が金銭や他の財産を提供する。
- 共同事業: 提供された資金が共同事業や事業運営に使用される。
- 利益の期待: 投資家は、事業から利益を得ることを期待している。
- 第三者による努力: 利益は、主に第三者（プロモーターや事業運営者）の努力によって生じる。
暗号通貨の文脈では、ハウイーテストはトークンやコインが証券として規制されるべきかどうかを判断するために使用されることがあります。
特に、トークンの発行やICO（イニシャル・コイン・オファリング）において、ハウイーテストの結果に基づいて規制当局が介入することがあります。
プルーフ・オブ・ステークの暗号通貨
プルーフ・オブ・ステークは、特に分散型アプリケーションをホストすることに焦点を当てたブロックチェーンにおいて、ほとんどの暗号通貨が好むコンセンサスメカニズムです。
2023年4月現在、トップ10の暗号通貨のうち6つが、ネイティブのプルーフ・オブ・ステークのメカニズムまたは変更されたバージョンを実装しています。以下は、トップのプルーフ・オブ・ステークを実装している暗号通貨です。
イーサリアム：2番目に大きな暗号通貨ネットワークであるイーサリアムは、2022年にエコシステムを拡大する一環としてプルーフ・オブ・ステークに移行しました。ネットワークは、最初はプルーフ・オブ・ワークのコンセンサスモデルを採用していましたが、その後切り替えました。
BNB：バイナンスがバックアップするBNBチェーンは、プルーフ・オブ・ステークド・オーソリティ（PoSA）と呼ばれるプルーフ・オブ・ステークの変更されたバージョンを実装しています。このモデルは、より集中化されたと考えられていますが、スケーラビリティが向上しています。
カルダノ：2017年にローンチされたカルダノは、ネイティブのプルーフ・オブ・ステークを採用しており、独自のオウロボロスプロトコルを使用して次のブロック生成者を決定しています。ネットワークの速度は競合に比べて劣りますが、カルダノは一般的にPoSモデルの主要な採用者の1つとされています。
ソラナ：ソラナネットワークは、他の新しいプロトコルと並行してプルーフ・オブ・ステークを使用して、非常に安価で高速な取引を提供しています。特筆すべきは、ネットワークがプルーフ・オブ・ステークの暗号通貨のリストで高い位置にランクインしているにもかかわらず、持続的な活性問題があることです。
ポルカドット：ポルカドットも、変更されたプルーフ・オブ・ステークのバージョンを採用するブロックチェーンプロジェクトの1つです。ネットワークは、過去のパフォーマンスに基づいてバリデーターを選択するノミネーディッド・プルーフ・オブ・ステーク（NPoS）プロトコルを利用しています。
プルーフ・オブ・ステークの未来
プルーフ・オブ・ステークのチェーンは、暗号通貨システムでの広範な採用を支えるエネルギー効率とスケーラビリティの特性を提供しています。
ただし、バリデーターの多様性が十分でない場合、プロトコルは検閲、セキュリティ、およびスラッシングリスクに苦しむ可能性があります。
ただし、これらのリスクは、PoWや他の多くのコンセンサスメカニズムと同様です。
また、プルーフ・オブ・ステークのサービスやトークンが規制当局による取り締まりの対象となっているものの、それが政策が確定したことを意味するわけではありません。
適切に分散化され、プロトコルのステーキングリスクが最小限に抑えられている限り、これらのトークンを商品として分類する強力な根拠があります。
プルーフ・オブ・ステークのコンセンサスモデル登場により、ブロックチェーンがこれまで想像できなかった多くのユースケースを実現する道が開かれました。
これらの機能は、すでにブロックチェーンにメインストリームの視聴者を取り込む上で重要な役割を果たしており、見通しの良い将来に向けて続けていくことが予想されます。
まとめ
プルーフ・オブ・ステークは、法定通貨の取引に親しんでいる私たちにとっては、プルーフ・オブ・ワークよりも身近に感じられるため、利用しやすい仕組みなのかもしれません。
例えるならプルーフ・オブ・ワークは、金の採掘で資産を増やすことであり、プルーフ・オブ・ステークは印刷された紙幣を預金し高利率を貰うようなもの。
多くの資産を持っている者が、さらに多くの資産を得られるシステム、それがプルーフ・オブ・ステークです。
今後、短所の項目でとりあげた SEC がどの様な決断を下すのが注目されます。
まずは、プルーフ・オブ・ステークを活用し暗号通貨を身近に感じ、その後に暗号通貨の本質を学ぶことで、現在の金融システムの問題点と解決策を考えてい。
今後、資本主義社会をより良くしていくためには必要な流れではないかと考えます。
暗号通貨技能検定とは
こんな想いの方々が受講されています
- 暗号通貨やブロックチェーンについて、知識の有無にかかわらず興味関心がある。
- 同一労働・同一賃金が施行された中、資格を得て他者との収入に違いを出したい。
- 自社のビジネスにブロックチェーン技術がどの様に導入できるのかを知りたい。
- SDGsの目標達成に対し、ブロックチェーン技術がどの様に関係していくのかを知りたい。
- 暗号通貨の正しい知識をもち、どの暗号通貨に注目したらよいのか等の明確な判断力を付けたい。
- 暗号通貨の始め方や取り扱いを覚えたいが、書店に並んでいる本やYoutubeを見ても理解が進まない。
- 講師としての資格を取得し、より多くの方々へ暗号通貨の思想やブロックチェーン技術の概念を伝えたい。
投稿者プロフィール
- 代表理事
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暗号通貨の思想とブロックチェーンの概念は、金融システムをより安全に低コストで運用できるだけでなく、銀行口座を持たない20億人の生活環境を底上げします。また、寄附や募金へ広く活用されることは、SDGｓの達成にも貢献する事でしょう。一人でも多くの方と共に、正しい暗号通貨システムの可能性を学び、実生活や仕事にも取り入れて頂けるよう、当協会はこれからも「暗号通貨技能検定講座」の開催を重ねて参ります。
【資格・受賞歴】
・日本メンタルヘルス協会公認カウンセラー
・東久邇宮記念賞受賞
・東久邇宮文化褒賞受賞
・特許：特開2016-081134号
・特願：2018-028585
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