コンセンサスアルゴリズム PoW・PoS・PoIとは? 仮想通貨初心者にもわかりやすく解説

コンセンサスアルゴリズム

こんにちは、ヒデヨシです。

仮想通貨を学んでいると出てくる「PoW」「PoS」「PoI」という言葉。

そしてそれらをまとめる「コンセンサスアルゴリズム」というワード。

一体何なのでしょうか。

今回は「PoW」「PoS」「PoI」そして「コンセンサスアルゴリズム」についてわかりやすくまとめて学んでいきます。

 

コンセンサスアルゴリズムとは?

まず、コンセンサスアルゴリズムについて簡単に説明しておきましょう。

コンセンサスアルゴリズムを一言でいうと、「承認作業」です。

何の承認作業なのかというと、「仮想通貨の取引が正しく行われたかどうか」を見ています。

仮想通貨による取引が行われたとき、「この取引はちゃんと成立しています!OK!」といってポンと承認のハンコを押すイメージです。

 

コンセンサスアルゴリズムとブロックチェーン

そんなコンセンサスアルゴリズムはブロックチェーンの技術には欠かせないものです。

ブロックチェーンとは、簡単に言うと「みんなで管理している」「改ざんできない」「決して消えない」記録技術です。

 

ブロックチェーンは一人がまとめて管理しているのではなく、ブロックチェーンを利用しているすべての人(仮想通貨取引をしているすべての人)によって管理されています。

あたらしい取引が行われたとき、一人の偉い人によって取引が正しいことを承認するのではなく、みんなで内容を確認して取引が正しいかを確認するという特徴があります。

イメージは、会社の部長が書類を確認して承認のハンコをポンと押すのではなく、社員みんなで書類を確認し、承認のハンコをポンと押すようなものです。

この「みんなで書類を確認して承認のハンコを押す」作業を「コンセンサスアルゴリズム」といいます。

特に、書類の確認が誰よりも早くできて一番に承認のハンコを押した人にはご褒美として仮想通貨をもらうことができるというルールもあります。

こうしてコンセンサスアルゴリズムは、多くの人に協力してもらうことで成り立っているのです。

 

コンセンサスアルゴリズムには大きく3種類がある

ブロックチェーン上で行われている取引が正しいことを確認する作業、コンセンサスアルゴリズムには様々な方式があります。

その中でも特に有名なもの3つが「PoW」「PoS」「PoI」です。

まずはそれぞれのイメージを簡単に説明していきましょう。

 

PoW(Proof of Work)

PoW:Proof of Work
(プルーフ・オブ・ワーク)

意味は「仕事量による証明」

PoW方式を採用している主な仮想通貨

  • BTC(ビットコイン)
  • XMR(モネロ)
  • ZEC(Zキャッシュ)

など

これは、その仮想通貨の取引の正しさを誰よりも早く確認できた人が承認する方式。

簡単に言えば、取引の書類をいち早く確認できた人が承認のハンコを押せるようなイメージです。

仕事が早くできる人による証明となるので「Proof of Work」となります。

また、一番早く承認できた人はボーナスとして新しく発行された仮想通貨がもらえます。

この承認方式の流れは「マイニング(採掘)」と呼ばれており、ボーナスをゲットするために多くの人が一番早く承認しようと、こぞって参加しています。

※マイニングについては以下の記事内で詳しく説明しています。

 

PoS(Proof of Stake)

PoS:Proof of Stake
(プルーフ・オブ・ステイク)

意味は「所有量による証明」

PoS方式を採用している主な仮想通貨

  • ADA(エイダ)
  • LISK(リスク)
  • ETH(イーサリアム)※将来対応予定

など

これは、その仮想通貨を「たくさん」そして「長期間」持っている人が承認する方式。

簡単に言えば、その会社の株を昔からたくさんもっている人に発言権があり、承認の権利をわたすようなものです。

所有量の多い人による証明となるので「Proof of Stake」となります。

こちらも、承認した人にはボーナスとして仮想通貨が与えられます。

この承認方式の流れはマイニングではなく「フォージング(鋳造)」と呼ばれているのも特徴です。

 

PoI(Proof of Importance)

PoI:Proof of Importance
(プルーフ・オブ・インポータンス)

意味は「重要性による証明」

PoI方式を採用している主な仮想通貨

  • NEM(ネム)

これは、その仮想通貨による取引を頻繁にしている人が承認する方式。

簡単に言えば、その会社をたくさん利用している人に発言権があり、承認をお願いするようなものです。

頻繁に利用してくれているというお客さんは重要な顧客。

重要な人による証明となるので「Proof of Importance」となります。

承認した人はボーナスをもらえる点もPoWやPoSと同じです。

また、この承認による流れは「ハーベスティング(収穫)」と呼ばれています。

 

これら3つの承認方法にはそれぞれメリットやデメリットが存在します。

次は、3つのコンセンサスアルゴリズムについてさらに詳しく見ていきましょう。

 

PoWについての詳しい説明

PoWは現在広く行われているブロックチェーン(仮想通貨取引)の承認方式です。

「マイニング」というブロックチェーンの暗号を解読する作業を行うことをいいます。

いち早く暗号を解読した人が報酬をもらえるため、マイニングをする人たちはこぞってその暗号解読レースに参加します。

ただし、ブロックチェーンの基本的な承認方式ではありますが、この方法にはいくつか弱点もあります。

 

弱点1:非常に多くの電力をつかう

マイニングを行うには、ブロックチェーンの暗号を解くために膨大な計算が必要となるので、大きなデータセンターに計算処理の速いスーパーコンピュータを詰め込んだような施設が必要になります。

そのため、コンピュータを動かし続けるだけの非常にたくさんの電気を使うことになります。

その結果、電気代がかかると同時に、発電への負荷がかかり、環境破壊につながるといわれています。

 

弱点2:特定の人が仮想通貨を独占できてしまう

マイニングには最新鋭の大きな設備が必要になります。

これは、見方を変えると、マイニングに投資できるお金持ちばかりがいつも承認者になり、報酬を得続けてしまう可能性があるということです。

そうなると、その特定の人が仮想通貨を独占して権力を持つようになってしまい、ブロックチェーンの「みんなで管理する(分散管理)」という理念が崩れてしまいます。

 

弱点3:承認に時間がかかる

マイニングをするためには膨大な計算量が必要になるため、多くの時間を要します。

基本的に1回のマイニングに10分ほどかかります。

仮想通貨による取引は増え続けるばかりですので、コンピュータの性能が将来よくなっていくといっても、時間を短縮するのはなかなか難しくなっています。

 

このように、PoWの承認方式はメジャーではあるものの弱点もあるため、様々な工夫がなされ新しい方式を取り入れた仮想通貨が発案されています。

そこで「PoS」の方式が新しく考案されました。

 

PoSについての詳しい説明

PoSはPoWの弱点を改善した、新しい承認方法です。

承認者は暗号を解くスピード勝負ではなく、その仮想通貨を「長い期間」そして「たくさん」持っている人にお願いするというルールが設定されています。

これは「Coin Age(コイン・エイジ)」という以下のシンプルなルールによって決められており、このルールに従って承認者は選ばれます。

「Coin Age」

「自分が承認者に選ばれる確率」

「その仮想通貨を持っている時間」x「その仮想通貨を持っている量」

承認者はCoin Ageのシステムによって選ばれるようになるため、マイニングのレースをする必要がなくなり、多くの電力を使わず、環境への負荷を減らすことができます。

また、Coin Ageにはタイマーが設けられており、承認者になると「仮想通貨を持っている時間」のタイマーがリセットされます。

これにより、その仮想通貨を貯めこんでいる人が独占できてしまうリスクをなくすことができるようになりました。

そして、PoSでは仮想通貨を持っている量に比例して、暗号を解く難易度が下がるような設計にもなっています。

つまり、従来のPoW方式よりも暗号を解く時間が短くなるのでたくさんの取引を承認できるようになりました。

 

このようにPoSはPoWの弱点を補完するようにつくられました。

ただ、PoSにもまだ弱い部分があります。

それは、みんなが仮想通貨を保有し続けてしまうので、仮想通貨自体の流動性がなくなってしまうという問題。

そこでその弱点を補うために生まれたのが「PoI」です。

 

PoIについての詳しい説明

PoWでは、高性能なコンピュータを持っている人が承認者になる。

PoSでは、仮想通貨をたくさん持っている人が承認者になる。

こうしてみると、実のところ、PoWもPoSも「お金をたくさん持っている人が有利」な仕組みになってしまっています。

また、PoSでは仮想通貨の流動性が損なわれるという懸念点もありました。

そこで「お金をたくさん持っている人が有利」「仮想通貨の流動性がなくなる」という弱点を補うためにPoIという承認方式が誕生しました。

この承認方式は、「取引をたくさんしている人に恩恵を与えよう」という考えのもと作られました。

取引をたくさんしている人は、その仮想通貨を頻繁に使ってくれているという認識から重要度が上がり、重要度の高い人に承認作業をお願いするという仕組みです。

こうすることで、PoSのときのように仮想通貨をため込むことによるメリットがなくなるので、仮想通貨の流動性がなくなるといった課題を改善することができました。

 

このように「PoW」⇒「PoS」⇒「PoI」といった流れでその方式のもつ弱点が改善され、新しい承認方式が誕生しているのです。

 

コンセンサスアルゴリズム(PoW、PoS、PoI)まとめ

コンセンサスアルゴリズムの有名な方式3種類について学んできました。

以下に今回学んできたことをあらためてまとめておきます。

 

PoWの特徴まとめ

  • ビットコインをはじめ、幅広く行われている承認方式
  • マイニングとよばれるブロックチェーンの暗号解読レースが行われている
  • 消費電力がすさまじいので環境破壊が懸念されている
  • 最新鋭の設備投資ができる人が有利になるので仮想通貨が独占される可能性がある
  • 承認に時間がかかる

 

PoSの特徴まとめ

  • PoWの弱点を補った承認方式
  • 仮想通貨を「長い期間」「たくさん」持っている人が承認者に選ばれる確率が高い
  • マイニングのレースをする必要がないので、消費電力を抑えることができる
  • Coin Ageのタイマーリセット機能により、仮想通貨の独占リスクをなくしている
  • PoW方式よりも承認時間が短い

 

PoIの特徴まとめ

  • PoSの「仮想通貨を保有し続ける人が有利」という弱点を補った承認方式
  • 「お金をたくさん持っている人が有利」というPoWとPoSの弱点も補っている
  • 仮想通貨の取引を頻繁に行う人に承認権が与えられる
  • 仮想通貨の流動性を保つことができる

 

以上、今回は仮想通貨の承認方式、コンセンサスアルゴリズムのPoW、PoS、PoIについて学びました。

ヒデヨシ

 

Photo: Descryptive.com via flickr

 

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