プルーフオブワーク（PoW）とは何ですか？PoWはどのように機能しますか？（2022）

プルーフオブワークとは何ですか？プルーフオブワークはどの程度安全ですか？なぜ暗号通貨はプルーフオブワークを必要とするのですか？この記事でPoWの詳細をご覧ください！

今日の暗号通貨の世界では、2つの主要なコンセンサスアルゴリズムがあります。プルーフオブワークとプルーフオブステークです。暗号通貨に投資する前に、各アルゴリズム間の主な違いを理解することが重要です。

したがって、この記事では、プルーフオブワークの基本原則とその長所と短所について説明しましょう。

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（PoWと略記）は、ブロックチェーンネットワークの最初のコンセンサスアルゴリズムであり、当初はビットコインで採用されていました。このメカニズムは、新しい暗号通貨とブロックチェーントランザクションの作成を検証および追跡するために使用されます。仕事は非常に難しい数学的問題を解くことですが、証明は問題の解決策です。

プルーフオブワークとは

仮想マイナーは、PoWブロックチェーンを保護および検証する複雑な数学パズルを最初に解くために競争します。マイニングは、互いに競争する行為を説明するために使用される用語です。勝者は、最新の検証済みトランザクションでブロックチェーンを更新したことに対して、暗号通貨交換で報酬を受け取ります。

プルーフオブワークはどのように機能しますか？

ブロックチェーンは、暗号ネットワーク内の各暗号通貨専用の公開レコードです。これは、プルーフオブワークを介して検証されるトランザクションのブロックで構成されています。

追加するブロック内のトランザクションを確認し、これらのトランザクションを時系列に並べ、新しくマイニングされたブロックについてネットワーク全体に通知するプロセスは、エネルギーと時間をほとんど消費しません。新しいブロックをブロックチェーンネットワークの最後の有効なブロックにリンクするための難しい数学的問題は、最もエネルギーを消費します。

ハッシュは各暗号トランザクションに割り当てられます。トランザクションが正当であるためには、暗号マイナーはサンプルブロックハッシュ以下のターゲットハッシュを作成する必要があります。

プルーフオブワークのハッシュ

マイナーは、計算を高速に生成するマイニングマシンを利用して、このタイプのターゲットハッシュを作成します。マイナーが最終的に正しいソリューションを見つけて最初にターゲットハッシュを作成すると、ノードはそれをネットワーク全体に同時にブロードキャストし、PoWプロトコルの報酬を受け取ります。

結果として、目的のハッシュを生成することは困難な作業です。ただし、検証は簡単です。そのため、ビットコインでプルーフオブワークが人気があるのか​​もしれません。ただし、このメソッドは、トランザクションレコードが操作されるのを防ぐのに十分な堅牢性を備えています。また、このプロセスを適用することで検証が容易になります。 

マイナーが増えると、次のブロックのマイニングにかかる​​時間が必然的に短縮されます。これは、新しいブロックがより迅速に発見されることを意味します。10分ごとに1つのブロックを一貫して見つけるために、ビットコインネットワークは定期的に新しいブロックをマイニングする難易度を変更します。

プルーフオブワークメカニズム

ブロックnがそのハッシュ番号を介してブロックn-1に接続されることの重要性は、この「ハッシュ番号」が新しいブロックをネットワーク上の前の正当なブロックに結び付けることです。一方、ブロックn-1のブロックnハッシュ番号がブロックnと異なる場合、この番号は一致せず、ブロックn-1は検証されません。 

プルーフオブワークシステムの特徴：

以下は、このコンセンサスプロトコルの広範な成功につながった主な要因です。

• 数学の問題を解くのは難しいです。
• ソリューションの精度は簡単に検証できます。

ブロックチェーンはプルーフオブワークコンセンサスを使用します

ビットコインは、PoWコンセンサスを採用している最も人気のあるコインです。ただし、この手法は他の多くの通貨で使用されています。

最も人気のある暗号通貨には次のものがあります：

• ライトコイン：ビットコインと同様に、ライトコインにはSegWitがあり、ネットワークからデータを削除することでブロックサイズの制限を増やすことができます。ライトコインは、大幅に安いコストで超高速のトランザクション速度を提供することで、ビットコインとは一線を画しています。
• ダッシュ：それはより高速でよりプライベートな暗号取引を主張しています。迅速な取引により、鉱夫はDASHに努力を投資するようになります。
• Monero：PoWコンセンサスを採用したもう1つの著名なアルトコイン。オープンソースの暗号通貨であるMoneroは、代替可能性、プライバシー、透明性、および公共の元帳による分散化を強調しています。
• ビットコインキャッシュ：ビットコインネットワークのハードフォークから発生したアルトコイン。確固たるコンセンサスのように見えるPoWを採用しているという事実にもかかわらず、ビットコインキャッシュは51％の攻撃のひどく被害を受けた犠牲者の1人です。
• ZCash：他の暗号通貨とは異なり、ZCashは匿名性を通じてプライバシーを提供するよう努めています。Zcashネットワークは、同じSHA-256プルーフオブワークハッシュアルゴリズムを採用しています。
• クラシックイーサリアム：イーサリアム2.0がPoSから離れつつあるという事実にもかかわらず。ネットワークを保護するために、イーサリアムクラシックは引き続きPoWコンセンサスを使用しています。ただし、これはマイナーチェーンにすぎないため、イーサリアムクラシックは51％の攻撃と通貨の二重支払いに対してより脆弱です。

プルーフオブワークの長所と短所

長所

他の形式のブロックチェーンテクノロジーよりもPoWを採用することには多くの重要な利点があります。これらには以下が含まれます：

• 最も著名な暗号通貨で広く使用されています：最も有名で最大のデジタル通貨、特にビットコインとイーサリアムは、プルーフオブワークメカニズムを採用しています。
• 非常に安全：暗号通貨のブロックチェーンを変更するには、暗号ネットワークのコンピューターリソースの半分以上を制御する必要があるため、プルーフオブワークプロトコルに必要な大量のコンピューティングリソースにより、暗号通貨ネットワークが安全になります。
• 新しいトランザクションを可能にするマイナーに報酬を与える：ビットコイントランザクションの新しいブロックを正常に検証したマイナーは、利益を得る可能性があります。

短所

プルーフオブワークメカニズムには、次の問題があります。

• 51％の攻撃リスク：制御エンティティがネットワークのノードの51％以上を所有している場合、エンティティはネットワークの大部分の制御を取得することによってブロックチェーンに損傷を与える可能性があります。

51％の攻撃のしくみ

• 時間のかかる：鉱夫は、ブロックを採掘するために完了する必要があるパズルの正しい答えを見つけるために、いくつかのナンス値を調べる必要があります。取引の確認には10分から60分かかります。結果として、それは時間のかかる操作です。
• リソースの消費：鉱夫は、難しい数学パズルを解くために、かなりの量の計算能力を必要とします。その結果、貴重なリソース（お金、エネルギー、スペース、ハードウェア）が浪費されます。 
• 高価なハードウェアが必要になる場合があります：成功して利益を生み出すには、高価で特殊なハードウェアを購入することが不可欠な場合があります。
• 個々の鉱夫には困難があります：計算能力の要件のために、巨大な暗号マイニング組織とマイニングプールは、一人で働く人々よりも暗号マイニングで成功し、マイニング収入を得る可能性が高くなります。

プルーフオブステークとプルーフオブワークの比較

プルーフオブステークとプルーフオブワークを比較する

プルーフオブワークとプルーフオブステークは、ブロックチェーンを保護するために使用できる2つの方法です。それらは、関連するコストや、トランザクションを検証する人に与える制御のレベルなど、いくつかの重要な点で異なります。

それぞれを詳しく見て、それらがどのように機能するか、および各アプローチの長所と短所をよりよく理解しましょう。

コスト構造

プルーフオブワークとプルーフオブステークの最初の大きな違いは、コスト構造です。

プルーフオブワークシステムでは、鉱夫は、新しいトランザクションの検証プロセスに参加するために、財務と計算の両方でかなりのリソースを費やす必要があります。これにより、個人または組織が51％の攻撃を試みるのに費用がかかります。そのような努力では、特殊なハードウェアでいっぱいのデータセンターを数年間構築して運用する必要があるためです。

対照的に、プルーフオブステークシステムは、バリデーターとして参加したい人だけが高価になる可能性があります。これは、賭けるのに十分な暗号通貨を持っている人は誰でも、通貨の大部分を賭けて他の提案に反対票を投じることによって、ネットワークの制御を獲得しようとする可能性があることを意味します。ただし、そうするために投資全体をリスクにさらす必要があるため、これはありそうにありません。

検証メカニズム 

さらに、Proof of Workを使用すると、ハッシュ能力または計算能力が最も高い人に、新しいブロックに含まれるトランザクションをほぼ完全に制御できます。

逆に、プルーフオブステークでは、参加者は、担保としてある程度の暗号通貨をロックすることにより、ブロックを検証できます。したがって、検証者は、ネットワークを使用するすべての人の最善の利益のために行動するインセンティブを持っています。そうしないと、検証者の「投資」が危険にさらされるからです。

マイニングハードウェアからのエネルギーの浪費

最後に、プルーフオブワークシステムは一般に、新しいマイニングハードウェアの生成と継続的な改善のために競争の激しい市場に依存しています。これは、鉱夫がビジネスを続けるためだけに絶えずお金を使うことを余儀なくされるため、冗長または過度に特殊化された機器に無駄な支出をもたらす可能性があります。

この種の軍拡競争は、プルーフオブステークネットワークには見られません。つまり、バリデーターは、トランザクションを保護するために多くのエネルギーやその他のリソースを浪費することはありません。

全体として、これらの違いは、各システムに他のシステムと比較した場合に独自の長所と短所があることを意味します。多くの人々は、プルーフ・オブ・ステークがブロックチェーンを保護するための主要な手段として、より効率的でより大きな分散化を提供するため、最終的にはプルーフ・オブ・ワークに取って代わると信じています。

ただし、どちらのシステムにもそれぞれ長所と短所があり、どちらが最終的に上位になるかは不明です。

プルーフオブワークに関するFAQ

プルーフオブワークはどの程度安全ですか？

プルーフオブワーク法は、ビザンチン将軍問題によって引き起こされる障害に耐えることができるシステムであるビザンチンフォールトトレランス（BFT）に耐えることができるため、非常に安全です。それが機能する方法はそれをはるかに安全にします。

さらに、各ブロックのハッシュには前のブロックのハッシュが含まれているため、セキュリティが強化され、ProofofWorkブロックチェーンでのブロック違反が防止されます。

マイナーは、ブロックを変更するために、同じ先行詞を持つ新しいブロックを生成する必要があります。そのような場合、すべての後継者を再生し、彼らが保持している作業をやり直す必要があります。その結果、ブロックチェーンはセキュリティ操作を回避できます。

なぜ暗号通貨はプルーフオブワークを必要とするのですか？

ブロックチェーンは本質的に分散型でピアツーピアであるため、コンセンサスとセキュリティの両方を取得するための何らかのメカニズムが必要です。そのような手段の1つは、プルーフオブワークです。これにより、ネットワークのオーバーランを試みると、非常に多くのリソースが消費されます。

プルーフオブステーク（PoS）やプルーフオブバーン（PoB）などの他の検証プロセスでは、必要なリソースは少なくなりますが、欠点や欠陥があります。証明メカニズムが整っていない場合、ネットワークとそこに保存されているデータは攻撃や盗難に対して脆弱になります。

さらに、プルーフオブワークメカニズムは、ユーザーが獲得しなかったコインを鋳造したり、2回使用したりすることを防ぎます。ユーザーがコインを複数回使用できる場合、資産は本質的に価値を失います。

プルーフオブワークを発明したのは誰ですか？

ビットコインを軌道に乗せるために、中本聡はプルーフオブワークを発明しました。中本が誰なのか、彼の名前が別名なのかは誰にもわからない。

マイニングパワーが高いほどセキュリティが高いのはなぜですか？

ビットコインのセキュリティに投資される処理能力が高いほど、ビットコインを攻撃するために潜在的な攻撃者が収集しなければならないリソースが多くなります。

プルーフオブワークはどのようにトランザクションを検証しますか？

作品自体は恣意的です。ビットコインの場合、SHA-256ハッシュアルゴリズムの反復が含まれます。一方、ハッシュラウンドの勝者は、mempoolからのトランザクションを結合して次のブロックに記録します。勝者は、投入された労力に比例してランダムに選ばれるため、ネットワーク上のすべての人が正直に行動し、実際のトランザクションのみを記録するように促します。

結論

この記事では、プルーフ・オブ・ワークとは何かについての包括的な概要と、このトピックに関するいくつかの優れた情報を提供しました。便利だと思ったら、友達とシェアしてください！ 

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