仮想通貨の合意形成方法とは?|短編 現役エンジニアが解説

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こちらでは仮想通貨によって異なる、合意形成の方法をご説明します。

仮想通貨の取引合意形成プロセスはマイニング(取引を承認する作業)で検証し、認証するためにそれぞれ異なった合意形成の方法を取っています。

これらをそれぞれの形成方法からご説明します。

仮想通貨の合意形成方法とは?

Proof of Workとは

プルーフ・オブ・ワークとは、各取引を認証するために算出しなければならないデータまたはそのようなシステムのことです。

流れを追って見ましょう

1、ビットコインの取引を承認するのはマイナーの役割なのですが、マイナーたちは世界中に存在し、それぞれのマイナーが承認作業を競争で採掘(取引を承認する作業)しています。

2、承認作業が完了したブロックをブロックチェーンに繋いで記録するためには、繋ぐための「キー」(nonce)が必要となります。

このキー(nonce)を見つけるために、世界中のマイナーたちが競争しているわけです。

ちなみに、この時の試行錯誤して計算している速度のことをハッシュレートと言います。

例えば、筆者がマイニングしているbitzenyを見てみると以下のように表示されています。

ハッシュレートの例

3、キーを見つけたマイナーに対して手数料が支払われます。

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Proof of Workは結局何のためにあるのか?

一言で言うと、取引履歴が改ざんできないようにするためです。

実は上記のnonceを算出するための計算は約10分かかるようビットコインではシステムが組まれています。(計算の難しさをビットコインは調整している)

また、上記でも述べましたがキー(nonce)を算出するためには、膨大な量の計算が必要です。

例えば、悪意のある人間がビットコインの取引履歴を変更しようとしブロックの改ざんを企てます。

ですが、ブロックチェーンの取引履歴が保存されている各ブロックは過去の取引履歴が含まれており、ブロックを改ざんしようとするのであれば過去のブロックも、辻褄を合わせるために全てのブロックを遡って改ざんしなければならないのです。(ブロックも再計算しなければならない)

また、ブロックチェーンは現在進行形でマイニングが進んでいるわけですから、悪意を持った人間はこのマイニングをしているマイナーたちのコンピュターをも上回る計算をしなければなりません。

そして、もし悪意のある人間が仮に世界中のマイナーたちよりも性能のいいコンピューターを使用して改ざんしようとしても、そのコンピューターを使ってマイニングをした方がはるかに儲かるわけです。

ビットコインの合意形成方法であるProof of Workは、とてもよく考えられたシステムであると言えます。

ただし!「Proof of Work」にも唯一弱点があります。

「Proof of Work」の弱点

このProof of Workにも弱点が存在します。

それは「51%攻撃」と呼ばれるものです。

これはビットコインネットワークのマイナーたちの採掘速度よりも51%以上を支配した場合に

・不正な取引履歴を承認してしまう

・正しい取引の拒否

・採掘(承認作業)を独占してしまう

といった攻撃です。

見出し3−1で述べたように、そこまでのハッシュレートを持つのであれば、そもそも採掘に参加したほうが利益を得られるとされています。

ですが、その利益を度外視してハッシュレートが本来のハッシュレートよりも半分以上を占めてしまうことがあり得るのです。

実際に2013年12月頃に、Ghash.ioというビットコインマイニングプールのハッシュレートが半分以上を占めようとしたことがありました。

結局、本来のビットコインのハッシュレート超えることはありませんでしたが「Proof of Work」の弱点が露呈し、ビットコインの価格が下落し話題になりました。

こちらは、非常に稀有な例ですが51%攻撃といった弱点が「Proof of Work」には存在しています。

ですがこの弱点を補ったものが「Proof of Stake」なのです。

Proof of Stakeとは

一言で言うと「Proof of Stake」とは上記で述べたように「Proof of Work」の弱点を補ったものなのです。

つまり51%攻撃を困難にした

とお考えいただければわかりやすいでしょう。

「Proof of Stake」は資産の保有による証明と日本語ではいえます。

これは保有しているコインの量で、ブロックを承認する際の成功率を判断します。

「Proof of Work」はハッシュレートの速さに基づき、nonceを見つける速さ・成功率を判断します。

ですが、「Proof of Stake」は保有しているコインの量で、ブロックを承認する際の成功率を判断します。

では51%攻撃を困難にしたとはどういうことなのでしょうか。

51%攻撃を困難にしたとは?

上記で述べたように、「Proof of Stake」は保有しているコインの量で、ブロックを承認する際の成功率を判断します。

困難にしている仕組みは二つあります。

1:これはコインをより多く持っているマイナーがブロック承認の成功確率を上げることができるので、51%攻撃をしようとするのであれば、より多くのコインを手に入れなければならず、コストが非常に高くつきます。

2:51%攻撃をしようとするのであれば、コインを多く持たなければなりません。

しかし、自身が51%攻撃をした場合にコインの価値が下がってしまうため攻撃する者にとってあまりメリットがありません。

上記2つの仕組みを「Proof of Stake」は持っています。

「Proof of Stake」のメリットは?

「Proof of Stake」にはメリットが二つあります。

・「Proof of Work」は膨大な電気を消費してコンピュータに計算さるが、「Proof of Stake」は膨大な電気が必要ない

・「Proof of Stake」はコインの保有量と保有年数を掛けたCoinAge(コインの年数)を、鋳造(「Proof of Stake」はマイニングのことを鋳造(minting, forge)と呼ぶ)の基礎としている

「Proof of Stake」を使うコインは?

こちらは有名なコインだとイーサリアムです。

イーサリアムは現状(2017年12月)は「Proof of Work」ですが、2019年までには「Proof of Stake」へ移行する計画を明かしています。

Proof of Importanceとは

では最後の合意形成の方法「Proof of Importance」について解説をします。

「Proof of Importance」は主にNEMという仮想通貨に導入されている合意形成の方法です。

一言でいうと、「Proof of Importance」は「経済活動の貢献度」が重要視されます。

・持っているコインの量

・取引額(報酬を得るために、同じ取引相手となんど取引しても、貢献度には加味されません)

を基準に報酬が決まり、支払われます。

*補足:NEMの場合、1万NEM以上(2017年年末現在、日本円で100万円以上)を保有していなければマイニング(NEMの場合、ハーベストと呼ぶ)ができません。

また、NEMを使用した取引が少なかったり持っているコインが少なかったりすると報酬があまり支払われません。

「Proof of Importance」のメリットとは?

・「Proof of Work」のように多くの電力が必要ない。

・「Proof of Stake」のように、コインを多く持っているものだけが有利にはならない。

・コインの保有量、取引額によって、どんな人でも平等に報酬が支払われる。

といったメリットがあります。

ですが、「Proof of Importance」は貢献度がなければあまり報酬を受け取ることができません。

筆者も保有しているのみで、取引はほぼしていませんがハーベスト報酬はほぼ払われていません。

やはり、積極的に色々なところでNEMを使用しなければハーベスト報酬がもらえないようです。

まとめ

以上、3つの合意形成方法をご説明しました。

これらの合意形成の目的は取引の改ざんを防ぐためのものです。

それぞれの仕組みや利点を知ることで、今後新しく仮想通貨が出てきたときにもおdのような仕組みなのか?といった観点を持つことができます。

しっかり理解していきましょう。