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【仮想通貨】PoW PoS PoI PoC DPOSのメリット・デメリットを解説!

コンセンサスアルゴリズムについて

ビットコインをはじめとする仮想通貨は今や仮想通貨の1,500種類以上あると言われています。

参考

仮想通貨取引についての現状報告一般社団法人日本仮想通貨交換業協会

ブロックチェーン技術を利用した仮想通貨の特徴の1つとして、「非中央集権」であることが挙げられます。

「非中央集権」は、運営主体がないため信頼性の担保などが実現可能になります。

MEMO
よく挙げられる例として、「オンラインカジノゲーム」の例があります。

今あるオンラインカジノゲームはいくらでも不正操作して、中央となる胴元が勝つように設定を変更できるようになっています。
システムの中身が一般の人にはブラックボックスとなっているためです。

ブロックチェーン技術を利用すれば、胴元が不在でオープンな仕様(システムの中身が誰でも確認できる)のオンラインカジノゲームが実現できます。

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このように「非中央集権」は、メリットもありますが、中央に意思決定者が不在となるため、決め事の合意形成方法の仕組みが必要になってきます。

この合意形成の仕組みを「コンセンサスアルゴリズム」と言います。

コンセンサスアルゴリズムの種類はいくつかありますので、詳しく解説していくます。

Proof of Works(プルーフオブワークス)

仮想通貨にはいくつかの種類がありますが、その中でももっとも普及しており評価額も世界一なのがビットコイン(Bitcoin)です。

ビットコインではPoWを採用しています。
PoWはProof of Works(プルーフオブワークス)の略で、これは参加者全員が同じブロックを同じブロックチェーンに追加するための仕組みです。

電子通貨などにおいては管理者がすべての管理を行いますが、PoWでは参加者全員が管理者の一部となって管理を行っていくものであり、仮想通貨の根幹を成り立たせるブロックチェーンを中央の管理者なしで管理し、また全体の意思によって決定していくものです。

PoWの一連の作業の流れとしては、取引データを格納したブロックを生成し、ブロックチェーンに追加権利をかけて計算問題を解き、一番はやく計算した人が応えを他の参加者に報告し、他の参加者が正否を判断して、正解であれば生成したブロックをブロックチェーンに追加するというものです。

基本的には仕事を行い証明を達成することでブロックを作ることができ仮想通貨を手に入れることができます。
このような作業はマイニングと呼ばれマイニングに成功すれば見返りに報酬がもらえます。

ただいくつかの問題点もあり、PoWでは仮想通貨を多く保有している人やよりパワーのあるコンピューターを有している人が優位になるということです。

また簡単に計算を解くことは難しく膨大な電気を消費する上にマイニングシェアによるパワーバランスによって、その価値の不安定リスクにもなります。その一方で取引記録の改ざんに対しては強みがありメリットがあります。

PoWを採用している仮想通貨としてはビットコインがもっとも有名ですが、後発の仮想通貨ではPoWのデメリットから採用しているところは限られています。

PoWを採用している仮想通貨としてはMONERO、ZCASHなどがあります。

Proof of Stake(プールオブステーク)

PoS(ProofofStake)は、保有している仮想通貨が多いほど取引の承認権を持ち新しいブロックチェーンをつなぎやすい権利を得ているのが特徴です。

主な通貨としてはピアコインやネクスト、ブラックコインです。

大きく分けて2つのものが用意されていてコイン年数の概念を取り入れたものとコイン保有量が影響するものがあります。

前者はコイン量と保有しているコイン数が大きく影響しているのでたくさん持っている人で保有期間が長いほど大きくなるのが特徴です。

またコイン英字が大きいほどマイニングも成功しやすい、一度マイニングに成功するとコインエイジが減るようになっているので特定の方だけマイニングに成功するといったデメリットがありません。

従来のProofofWorkを改良したアルゴリズムとなっているProofofStakeは大きな改善点があるのが特徴です。

今までは多くの計算作業をしていた人がブロックの生成権利を獲得し報酬をもらいやすい環境を作っていました。

これは膨大な電気消費量が発生してしまうのがネックです。
ProofofStakejはコインエイジの導入により電力を大幅に減らすことに成功しています。計算量を争う必要がなくエネルギーを必要としないのがメリットです。

逆にデメリットとしては、通貨の保有数が多いほどマイニングに成功する仕組みをしているので通貨を貯め込む人がいれば流動性が大きく損失することになるのがデメリットと言えます。
流通量が多く使われる可能性の高いものほど価値を出す仮想通貨にとっては課題です。51%攻撃が起こりにくいのもProofofStakeの魅力ですが、その部分をつかれると大変となっています。

これらのものをどう改善するのかが今後の課題です。

Proof of Importance(プルーフオブインポータンス)

PoIはProof of Importance(プルーフオブインポータンス)の略で仮想通貨で使われるアルゴリズムのひとつです。

ひとつに仮想通貨といってもさまざまなアルゴリズムが使われていおり、その違いが仮想通貨の特徴ともいえます。

PoI以外にはPoWとPoSが代表的な存在でPoWはビットコインなどで使われていますし、PoSはイーサリアムがシステムの移行中です。

違いはPoWは計算能力に優れた人がマイニングとして報酬を得られ、PoSは保有している残高の多い人ほど多くの報酬を得ることができます。

PoIの特徴は、Importanceとあるように「重要性」や「重大」という意味があり、仕組みは重要な位置にいる人を判断してその人に権限を与えるというものです。

仮想通貨では中央管理者が存在せず多数の利用者が管理者となり円滑に運用していますが、その仕組みが仮想通貨ごとに変わってきますが、PoIの場合にはすべての利用者がその管理者となれるだけでなく、その仮想通貨にとって重要な役割を果たしている人に権限が与えられるというものです。

基準は通貨によって異なってきますが、PoIでは取引回数、取引量、保有残高などから総合的に判断して権限が与えられます。このため管理者が限定されるため仕事量に応じて報酬が支払われるPoWよりも公正に取引ができるほか、マイニングにかかる電力消費量を抑えるといったことができます。

また貢献度の高い人が報酬を得ることができるため流動性を担保することができます。一方でデメリットは貢献度の高い人が最終的には富を独占することになるといったリスクがあります。

PoIを採用している仮想通貨はNEM(XEM/ネム)のみで、PoIはNEM独特の特徴といえるものです。

メリットとしてはそれまでのPoWとPoSといったアルゴリズムの中間に位置していますが、いずれにしても貢献度の高い人が富を独占するリスクがあります。

Proof of Consensus(プルーフオブコンセンサス)

PoCはProof of Consensus(プルーフオブコンセンサス)の略です。

PoCは、合意による証明という考えですべての取引をさかのぼって検証するのではなく信用できる人が有するデータを参照して検証するというものです。

全取引記録はLedger(レジャー)と呼ばれ信用できる人と判断がされた人はValidator(バリデーター)と呼ばれます。

バリデーターになれるのは金融機関などの信用できるところのみです。

ビットコインで使われるPoWがすべての利用者が管理者になれるのと異なり、信用できる企業などが管理者となり、取引量が増えても計算処理の負担が限定的ですから、短時間で処理することができるのがメリットです。

一方でデメリットは管理者は限られた金融機関などでそれらが管理責任者となります。複数の金融機関からなるので1つが何らかの理由で処理を行えなくなっても問題ありませんが、管理者の数が少ないため多数が同時に処理ができなくなると取引が出来なくなります。

PoCを採用している仮想通貨はリップル(Ripple)のみで、リップルの特徴ともいえるものです。また金融機関が関与しているため安全性に優れ送金速度でも優れるため実用性のある仮想通貨の仕組みとして期待されます。

DPOS(Delegated Proof of Stake)

DPOS(Delegated Proof of Stake)とは、送金の承認(ブロック生成)を行うマイナーを決定するための仕組みのひとつです。

PoS(Proof of Stake)は保有するコインの数量が多いマイナーの方がブロックを生成しやすくなります。

PoSを発展させたDPOSはコインの保有量が多い人が投票を行い、ブロック生成を行う承認者を決定することができます。

このためDPOSはPoWよりも少ない電力でマイニングができ、電力消費を低く抑えることができます。

さらにブロック生成時間が数十秒と短く、分岐が発生しにくいというメリットもあります。

PoSは多額のコインを持つ限られた人しかマイニング作業に参加することができませんが、DPOSは少額でもコインを保有している不特定多数の人が投票に参加することができます。

不特定多数のユーザーが投票を行うことで間接的にマイニングに参加することができるというメリットがあります。

DPOSのデメリットは、多量のコインを保有している少数の人が集まると巨大政党の如く独裁的にブロック生成を行うマイナーを選出することができてしまう事です。マイニング作業が中央集権的に行われるようになると、不正行為が可能になります。

DPOSのコンセンサスアルゴリズムを採用する仮想通貨で有名な物はLiskで、これは日本国内の取引所でも売買することができます。

他にもArk・BitShares・Rise・Steem・Peerplays・GolosもDPOSが採用されていますが、これらの仮想通貨はいずれも海外の取引所を利用しないと売買取引に参加することができません。

DPOSの考え方は新しいので、採用されているのは誕生して間もない知名度が低い仮想通貨が多いです。

まとめ

少し長くなってしまいましたが、いかがでしたでしょうか?
コンセンサスアルゴリズムも種類があり、今後も新しいアルゴリズムが出てくると思います。

共通しているのは、いかに効率的に不正なく合意形成が取れるかがポイントだと思います。

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