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プルーフオブワークがビットコインの優れたコンセンサスメカニズムである理由

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ブロックチェーンネットワークでコンセンサスを得る手段として、プルーフオブワーク(PoW)とプルーフオブステーク(PoS)の両方を取り巻く無数の議論がありました。

多くの人が、どちらが優れているのか、そしてその理由を自問しています。 この記事では、各コンセンサスメカニズムの主な利点と欠点のいくつかについて説明します。

さあ、ダイビングしましょう。

プルーフオブワーク(PoW)とは何ですか?

プルーフオブワークは、ビットコイン(BTC)によって最初に導入された分散型コンセンサスメカニズムです。 プルーフオブワークコンセンサスメカニズムを理解するための例として、ビットコインネットワークを使用します。

ビットコインネットワークは基本的に、メンバーがグラフィックスプロセッシングユニットなどのコンピューティングパワーを提供して、任意の数学パズルを解き、誰もがシステムを制御したり操作したりできないようにする必要があります。

発生するすべてのトランザクションは、ブロックチェーンに追加される前に検証されます。 次に、各ブロックは鉱夫によって検証されます。鉱夫は、処理ユニットを介して「作業」を行ったときに、報酬のあるBTCトークンを受け取ります。 したがって、これはプルーフオブワークと呼ばれます。

プルーフオブワークのコンセンサスメカニズムは、時の試練に耐えてきました。 このコンセンサスメカニズムは、ビットコインブロックチェーン上の数十億のトランザクションを何年にもわたって検証し、これまでに作成された最も安全で分散型のコンセンサスメカニズムとしてその信頼性と信頼性を維持してきました。

プルーフオブステーク(PoS)とは何ですか?

プルーフオブステーク(PoS)は、トランザクションを検証するためのPoWメソッドの代替として作成されたブロックチェーンネットワークで使用されるコンセンサスメカニズムです。

このメカニズムでは、暗号通貨の所有者は、(マイナーがそれらを検証する代わりに)バリデーターが賭けるコインの数に基づいてブロックトランザクションを検証できます。 したがって、これはプルーフオブステーク(PoS)と呼ばれます。

PoSのバリデーターはランダムに選択されます。 バリデーターになるには、その特定のブロックチェーンに必要な特定の量の暗号通貨トークンを賭ける必要があります。

PoSには、委任されたプルーフオブステーク(DPoS)など、複数のバリエーションがあります。これらはさまざまなブロックチェーンネットワークで開発および実装されていますが、ほとんどの場合、同じように機能します。

トランザクションのブロックを処理する準備ができると、暗号通貨のプロトコルはブロックを確認するためのバリデーターを選択します。 次に、バリデーターはブロック内のトランザクションが完全に正確であるかどうかをチェックし、それらがチェックに合格すると、ブロックはブロックチェーンに追加されます。

そうする見返りに、バリデーターは彼らの貢献に対して暗号通貨トークンの形で報酬を受け取ります。

ただし、バリデーターが不正確な情報を含むブロックを提案することになった場合、ペナルティとして賭けられたトークンの一部を失います。 これは、暗号パズルを解決するハードウェアがないため、PoSで発生する可能性があります(PoWの場合とは異なります)。

どのコンセンサスメカニズムが優れているのか、そしてその理由は?

PoWとPoSはどちらも、ブロックチェーンネットワーク上のノードが発生するすべてのトランザクションを検証できるように設計されています。

ノードがトランザクションのブロックの有効性について合意すると、トランザクションはブロックチェーンに追加されます。 どちらのモデルも、同じ最終結果を達成するための独自の方法を提供します。

ただし、トランザクションを検証し、ブロックチェーンネットワークを保護するためのシステムとしてのプルーフオブワークは、プルーフオブステーク(PoS)モデルよりもはるかに優れていますが、コストがかかります。

以下では、PoSと比較してPoWが優れたコンセンサスメカニズムである理由と、それに関連するコストについて説明しました。

セキュリティとデータの信頼性

PoWは、セキュリティとデータの信頼性の観点から、PoSよりも優れています。 これは、PoWでは、データが人間の選択の証明された履歴に接続されているためです。これは、すべてのトランザクションを検証するシステムでは不正行為を行うことはできません。

このシステムは0%の信頼で動作し、トランザクションの100%は、ネットワーク参加者によって検証され、公共の元帳に記録されます。

PoWは、一定期間にわたってネットワークをますます困難にし、ハッキングできないようになるため、非常に安全なコンセンサスメカニズムでもあります。これは、ネットワークが参加者によって常に監視されているためです。 これらの参加者は、ゲームにスキンを持っています(トランザクションを解決するために「作業」する必要があるため)。 これにより、ネットワークのハッキングに非常に費用がかかります。

一方、PoSコンセンサスメカニズムは、ハッキングや攻撃に対してより脆弱です。

理論的には、ネットワーク参加者(または参加者のグループ)が賭けたコインの51%を所有するようになった場合、このネットワーク参加者(またはグループ)は基本的にブロックチェーン全体を制御して変更できます。 これは、 51%の攻撃。

ネットワークの所有権

報酬を得るための「マイニング」の設計を考えると、PoWモデルは分散型構造を可能にします。

ビットコインはこの良い例です。 ビットコインのネットワークは完全に分散化されています。 誰も、実体も国もそれを管理していません。 これは、PoWに支えられた分散型の安全なシステムで、ネットワークを実行している何千ものノードによって所有および制御されています。

一方、PoSはより集中化された構造を可能にします。 理論的には、より多くの賭けをすることができる参加者(多くの場合、金持ち)は、より多くの賭けをするだけで、より大きなコントロールを蓄積することができます。

参加者のグループが最終的に51%の制御に到達した場合、参加者は自分たちに利益をもたらすようにブロックチェーンを変更できるため、これは危険な提案です。

この種のシステムの問題はもう見たことがありませんか? 目を開けるだけで、私たちがこのシステムにしばらく住んでいることがわかり、それが私たちをもたらした場所を見ることができます。

インセンティブの調整と公平性

PoWモデルは、複雑な数学的パズルを解くときに鉱夫に報酬を与えます。ブロック報酬と、場合によっては取引手数料の一部です。 これは、ノードが報酬を得るためにパズルを解くために競争しているときに、正しい行動を促します。

ネットワークはますます厳しくなり、これらのパズルを解くにはより大きな計算能力が必要になることを保証します。 これにより、ネットワーク全体がより安全になり、ハッキングや攻撃にかかる費用が高くなります。

暗号通貨の価値が上がると、報酬の価値も上がります。 ネットワーク上のすべてのマイナーは、報酬を獲得する機会が均等にあり、そうすることで、ネットワークを保護し、堅牢にし続けます。

この全体的なセットアップは、正しい行動を奨励し、分岐を思いとどまらせます。分岐とは、プロトコルが
更新されます。

一方、PoSモデルでは、報酬を獲得するためのインセンティブは、より多くを賭けることです。 これは、参加者がより多くを賭けて、潜在的にブロックチェーンのより大きな制御を得るという中央集権化の問題につながります。 監視されていないブロックチェーンでは、このインセンティブにより、分散化が少なくなり、低コストの攻撃を受けやすくなり、セキュリティの脅威が大きくなります。

時間のテスト

PoWモデルは時の試練に耐えてきました。 ビットコインネットワークはこの良い例です。

過去13年間、ビットコインネットワークはいかなる方法や形式でもハッキングまたは侵害されたことはありません。 これは世界で最も強力なネットワークであり、ネットワークの信頼性、信頼性、セキュリティの観点から時の試練に耐えてきました。

一方、プルーフ・オブ・ステークモデルは比較的新しく、採用と実装の両方で初期段階にとどまっています。 また、十分にテストされていないバリエーションがどんどん出てきているため、これらのモデルのいくつかの実現可能性については、より高いレベルの混乱があります。

エネルギー消費

PoWモデルは過剰なエネルギー消費を必要とし、それがコストの増加と環境への影響につながるという議論が歴史的にありました。

これは本当です。 実際、PoWモデルはPoSモデルよりもはるかに多くのエネルギーを消費します。

これは、ネットワークの難易度が上がるにつれて、複雑さを解決するためにますます多くの計算能力が必要になるという事実によるものです。 これは、安全性の高いネットワークを運用するためのコストです。

中核にセキュリティを必要とする金融ネットワークは、エネルギーを消費します。 法定通貨を例にとってみましょう。 法定通貨は、ビットコインネットワークが使用するように、PoWモデルよりもはるかに多くのエネルギーを使用します。

これは、法定通貨に裏打ちされた従来の銀行は、紙幣を生産するための資源を必要とする紙幣に依存しており、多くの無駄をもたらすためです。 銀行、高層オフィススペース、セキュリティボールト、セキュリティトラック、およびその他の諸経費のエネルギーコストを考慮すると、従来の銀行システム であることが示されています ビットコインよりもはるかにエネルギーを消耗します。

ビットコインネットワークのようなPoWモデルは、ブロックチェーンを維持するために必要な計算能力を除けば、生成するために物理的なリソースを必要としません。 したがって、ビットコインネットワークはエネルギーを消費しますが、それでも、従来の銀行や現在使用されている法定通貨システムよりも環境にやさしいです。 これは、はるかに優れたソリューションであり、エネルギー消費のユースケースを改善し、現在のシステムにアップグレードします。

言い換えれば、私たちの通貨システムをビットコインネットワークに移行することは、より効率的で安全であるだけでなく、地球温暖化と戦うための重要なステップでもあります。

PoWは(前述のように)優れたシステムであり、エネルギー消費の分野でも革新と創造性を刺激しています。

PoWのエネルギー消費量は、過去数年間で大幅に最適化されており、再生可能エネルギーと、そうでなければ無駄になっていたであろうエネルギーを使用しています。

ビットコインネットワークを例にとってみましょう。 による Q3グローバルビットコインマイニングデータ、ビットコインで行われるマイニングの大部分は再生可能エネルギーによるものです。

実際、ビットコインのマイニングエネルギー使用量は、世界の総エネルギーと比較した場合、わずか0.122%です。 レポートによると、3年の第2021四半期に、採掘効率は23%増加し、持続可能な電力構成は3%増加しました。

第3四半期の採掘効率と持続可能な電力

画像ソース: bitcoinminingcouncil.com

実際、ビットコインマイニングは過去43年間で効率が4,237倍に向上しました。 言い換えれば、そのマイニングはXNUMX年前よりもXNUMX%効率的になっています。

このレポートは、Bitcoin Mining Council がマイニング効率の 3 倍および 2 倍の改善を見積もったと結論付けています。
今後 XNUMX 年間とその後の XNUMX 年間の iciency。

したがって、これは今日のエネルギーの最も効率的な使用法であるだけでなく(通貨システムの適用のために)、今後XNUMX年間で劇的により効率的になることが保証されています。

ビットコインの採掘に対する見返りは高く、採掘者は代替エネルギー源を探すようになり、再生可能エネルギーの革新につながります。 ビットコインの採掘にかかる費用の大部分は電気にかかるため、採掘者は利益を最大化するために可能な限り最も安価でクリーンな供給源を見つけるように駆り立てられます。

実際、ビットコインマイニングは 最も環境に優しい 世界の大規模産業。 最大の鉱業設備のほとんどは、再生可能エネルギーが豊富な地域にあります。 再生可能エネルギー源は、従来のエネルギー形態よりもクリーンで安価であるため、ますます人気が高まっています。

多くの専門家は、再生可能エネルギーの未来は明るく、最終的には従来のエネルギー形態を追い抜くと信じています。 ビットコインマイニングがこの料金をリードしています。

ビットコインのエネルギー消費は、それが提供する経済的および社会的価値を考慮すると、支払うべき小さな代償です。 ビットコインは、それを継続するために必要なあらゆるエネルギーの価値があります。

まとめ

PoWモデルのすべての利点とコストを見ると、PoWモデルの利点がコストをはるかに上回っていることがわかります。

PoWは、公平で安全であり、各トランザクションを保護するために、ブロックチェーンネットワークの目標に沿ったインセンティブを保証するという事実により、優れたシステムです。

PoWのエネルギー消費量は、過去数年間で大幅に最適化されており、再生可能エネルギーまたは他の方法では無駄になっていたエネルギーを使用しています。

ビットコインはPoWコンセンサスメカニズムに支えられており、過去13年間にわたって時の試練に耐えてきました。 これだけでも、PoWコンセンサスモデルがいかに効果的で強力であるかを証明できます。

公平性、セキュリティ、分散化、およびプルーフオブワークコンセンサスメカニズムに基づいて構築されたネットワークは、繁栄するように設計されています。

これはMirQuadriによるゲスト投稿です。 表明された意見は完全に独自のものであり、必ずしもBTCIncまたは Bitcoin Magazine.

ソース:https://bitcoinmagazine.com/technical/proof-of-work-superior-for-bitcoin

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