初心者でもわかる仮想通貨の特徴や仕組み|プルーフオブワーク(PoW)

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仮想通貨の合意形成(承認)の方法であるコンセンサスアルゴリズム。その1つであるプルーフオブワーク(PoW)を中心に今回は掘り下げていき、他の仮想通貨で適用されているプルーフオブワーク(PoW)以外のコンセンサスアルゴリズムも紹介していきます。

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1. プルーフオブワーク(PoW)とは?

プルーフオブワーク「PoW」は、ビットコインを支えるために「ナカモトサトシ」なる人物により生み出された重要なイノベーションとも言われています。

ビットコイン(BTC)は非中央集権型で分散型台帳管理技術、いわゆるブロックチェーンを採用しているのですが、不特定多数の人が参加する分散(P2P)ネットワークにおいての取引の合意形成(承認)を可能にしたコンセンサスアルゴリズム(※1)の1つです。

(※1)アルゴリズム:ある特定の目的を効率的に達成するための定式化された処理手順。計算方法。

 

2. プルーフオブワーク(PoW)の仕組み

プルーフオブワーク(PoW)を直訳すると「仕事量による証明」です。

・・・と言われても、仕事量で証明するってどういうこと?と疑問を持たれると思いますので、プルーフオブワーク(PoW)の仕組みをいくつかに分けて掘り下げていきましょう。

  • プルーフオブワーク(PoW)の役割
  • 合意形成(承認)の具体的方法
  • 取引情報の改ざん・不正が行えない(行い難い)理由

 

●プルーフオブワーク(PoW)の役割

プルーフオブワーク(PoW)には主に2つの役割があります。

1つ目は合意形成(承認)の方法を具体的に示す役割で、2つ目はブロックチェーンのブロック生成において分散(P2P)ネットワークにおける「取引情報の改ざん・不正」が行われないようにするための役割です。

 

●合意形成(承認)の具体的方法

プルーフオブワーク(PoW)に置ける合意形成(承認)の具体的方法は、特定のハッシュ値になるノンス値を計算で求めるという方法です。

ブロックチェーンのブロックには、10分毎にまとめられた取引情報が合意形成プロセスを経て記録され、次の新しいブロックが生成されるのですが、ブロックに記録される取引情報はノンス値(※1)が加えられて記録され、ハッシュ関数を用いてハッシュ値が計算されて合意形成(承認)が図られます。

そのため、ハッシュ値(※2)こそが1つのブロックに10分毎にまとめられた「取引の承認そのもの」ということになりますが、特定のハッシュ値とは、64桁の内の16桁目もしくは17桁目まで全て「ゼロ」になるハッシュ値と言われています。

この「特定のハッシュ値」を求めるためのノンス値を計算で導くためには、総当たりで行なっていくしかなく、そのため想像できないほどの膨大な計算処理を要します。

簡単なイメージとしては携帯に16桁のパスコードがあったとして、それを当てるために0〜16までの数字を1桁ずつ試していくようなイメージ。

プルーフオブワーク(PoW)の直訳である「仕事量による承認」とは、この膨大な計算量を指し、それにより導かれた特定のハッシュ値で承認する、ということになります。

(※1)ノンス(nonce)値:暗号通信で用いられる、使い捨てのランダムな値のこと。

(※2)ハッシュ(hash)値:ハッシュ関数から得られる数値のこと。特性として「違うデータから同じハッシュ値は作れない」「ハッシュ値から元のデータを復元することはできない」。

 

マイニング(採掘)事業が「より優れた高性能コンピュータと、多くの台数」により競われていることが、プルーフオブワーク(PoW)に置ける合意形成(承認)の具体的方法からもわかると思います。

マイニング(採掘)の詳細については下記をご覧ください。

初心者でもわかる仮想通貨の特徴や仕組み|マイニング

 

●取引情報の改ざん・不正が行えない(行い難い)理由

ブロックチェーンは10分毎の取引情報をプルーフオブワーク(PoW)による特定のハッシュ値で合意形成(承認)し、次に新しく生成されるブロックにそのハッシュ値を記録させなければならないようになっており、取引情報の改ざん・不正を行なった場合、取引情報が記録されたブロックの次の新しいブロック、その次の新しいブロックと、ずっと膨大な計算処理をしていかなくてはならなくなります。

しかも、改ざん・不正をしない「正しい取引情報によるハッシュ値を計算」しているマイナー(採掘者)も当然に多数存在し、どちらが早く特定のハッシュ値を計算で導き出せるのか、その勝負にも勝たなくてはなりません。

そのため、正しい取引情報によるマイナー(採掘者)の計算処理スピードに追いつけず、取引情報の改ざん・不正は非常に困難と言われています。

とはいえ、取引情報の改ざん・不正は採掘速度の51%以上を支配すれば理論上可能なため、「51%問題」とも言われています。

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3. その他のコンセンサスアルゴリズム

プルーフオブワーク(PoW)以外の主なコンセンサスアルゴリズムも掘り下げておきます。

 

●プルーフオブステーク(PoS)

プルーフオブステーク(PoS)を直訳すると「資産保有による証明」

保有している資産(仮想通貨)の量(Stake)により、合意形成(承認)の成功率を高める方法です。

プルーフオブワーク(PoW)よりも51%問題に強く、資産の量での勝負になるためマイニング(採掘)による電気量も少なくて済むと言われています。

ただし、資産の量が多い人ほど報酬(新しく発行される仮想通貨)を得やすくなるため、資産の偏りの問題を持ち合わせています。

コンセンサスアルゴリズムにプルーフオブステーク(PoS)を適用している仮想通貨には、

  • イーサリアム(ETH)
  • イーサリアムクラシック(ETC)
  • リスク(LISK)

などが挙げられます。

 

●プルーフオブインポータンス(PoI)

プルーフオブインポータンス(PoI)を直訳すると「重要度による証明」

重要度は「貢献度」と言われている場合もあります。

仮想通貨のアルトコインであるネム(XEM)の思想に基づき開発されたコンセンサスアルゴリズムで、「コミュニティ志向で平等なプラットフォーム」をネム(XEM)は掲げています。

そのため、プルーフオブインポータンス(PoI)はネム(XEM)のプラットフォーム内での経済活動への重要度(貢献度)により合意形成(承認)の成功率を高める方法となっています。

またネム(XEM)の場合の合意形成(承認)作業は、他の仮想通貨で言うマイニング(採掘)とは違い、「ハーベスティング(収穫)」と呼ばれています。

ハーベスティング(収穫)は1分に1回行われ、10,000XEM以上の保有者は誰でも参加でき、取引の際に支払われる手数料を報酬としてもらえる仕組みです。

重要度(貢献度)については、ネム(XEM)の保有量を元として、取引数・取引量・取引相手などを考慮し、決定されるようです。

 

4. まとめ

コンセンサスアルゴリズムであるプルーフオブワーク(PoW)について掘り下げましたがいかがでしたでしょうか。

仮想通貨の信用担保の1つでもある「改ざん・不正が行えない(行い難い)」ことを支えている、とても重要なものであることが理解いただけたと思います。

コンセンサスアルゴリズムには、プルーフオブワーク(PoW)やプルーフオブステーク(PoS)など今回紹介したもの以外にも存在し、仮想通貨によっては独自のコンセンサスアルゴリズムを開発しています。

上段で参照先としてご紹介済みの「マイニング(採掘)」と下記の「ブロックチェーン」、そして今回のコンセンサスアルゴリズムである「プルーフオブワーク(PoW)」。

この3つの代表的であり根幹の仕組み・技術を理解することが仮想通貨を知るための近道ですので、ぜひしっかりと理解して仮想通貨のもたらす未来に期待しつつ、仮想通貨取引にもチャレンジしていただければと思います。

初心者でもわかる仮想通貨の特徴や仕組み|ブロックチェーン

 

この情報が少しでもお役に立てたなら嬉しい限りです。 
 
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