今更聞けない基礎知識、コンセンサスアルゴリズムについて解説

トア
トア

GGってば、ほんとコンセンサスアルゴリズムね!

GG
GG

え…何急に…怖い…

トア
トア

いやあ…w横文字を使っていると賢く見えるかなって…w

GG
GG

たった2行であほっぽく見せる天才じゃな…溢れんばかりの才能じゃ

トア
トア

今日のGGなんか辛辣だね…じゃあ私でもわかるように詳しく教えてよ…

GG
GG

そうなると思っとったわい…今日も詳しく解説していくぞい!

コンセンサスアルゴリズムとは暗号資産のシステムに用いられる仕組みの事を指します。
ですがその中でも暗号資産によって用いられる仕組みが変わってくるのをみなさんはご存じでしょうか。
本記事ではそんな意外と知らないコンセンサスアルゴリズムについて解説していきたいと思います。

コンセンサスアルゴリズムとは?

コンセンサスアルゴリズムを日本語に直すと、合意方法という意味になります。

P2Pネットワークにおいて中央集権的な管理者は存在しません。
そしてブロックチェーンは分散型台帳と呼ばれており、各ノードが同じ量の同じ取引データを互いに持ち合ってそのデータの正当性を担保するシステムを採用しています。
この時にネックになるのが互いが持ち寄ったデータの正しさをどのように証明するかというところです。

そのような状況下でも合意を取る方法のことをコンセンサスアルゴリズムといいます。

また、コンセンサスアルゴリズムとマイニングは密接な関係となっており、それぞれを知ることでより理解を深めることが可能です。
以前マイニングについて記事にしていますので、良ければ併せてご覧ください♪

【コンセンサスアルゴリズムの種類】

コンセンサスアルゴリズムにはこのようにいくつかの種類が存在しています。
主に採用されているコンセンサスアルゴリズムは下記の5種類です。

・PoW(プルーフ・オブ・ワーク)
・PoS(プルーフ・オブ・ステーク)
・DPoS (デリゲート・プルーフ・オブ・ステーク)
・PoC(プルーフ・オブ・コンセンサス)
・PoI(プルーフ・オブ・インポータンス)

トア
トア

合意…?互いが持ち寄ったデータ?…のーど…?

GG
GG

トア
トア

これだけじゃさっぱりわからんよ!

GG
GG

まあ、中身説明してないしなぁ

トア
トア

では引き続きよろしく頼むよGG!

GG
GG

(あほ呼ばわりしたの根に持ってる…?)じゃあまずは必ず押さえておくべきプルーフ・オブ・ワークから説明するぞい

プルーフ・オブ・ワーク

プルーフ・オブ・ワークとは、ブロック生成に必要な計算をいち早く成功させた人が、データを承認し、ブロックチェーンに繋ぐ役割を担うシステムです。
このコンセンサスアルゴリズムは、ビットコインなど多くの暗号資産に採用されているシステムです。

あらゆるトランザクションデータはマイナー達によって承認されて初めてブロックチェーンにつながれます。
この承認作業は、ブロックチェーンに含まれる必要な数値を計算する作業です。
これで正確であると承認されたトランザクションデータがブロックへ格納されます。
また、ブロック生成するためには、ナンス値と呼ばれる答えの値を計算する必要があります。
最初にナンス値を求められた人は、他の計算者に答えを提示し正しいかどうか判断してもらいます。
その結果が正しいと認められれば、計算を行った人がブロック生成の権利を得て、報酬として一定額の通貨を受け取ることができます。

プルーフ・オブ・ワークの原型は、暗号資産が生まれる前から存在していたと言われています。1990年代には、セキュリティ議論の中で「仕事の証明」としてプルーフ・オブ・ワークが言及されることもありました。
しかし、プルーフ・オブ・ワークが大規模な形で実用化されたのは、ビットコインが始めてだと言われています。

【プルーフ・オブ・ワークのメリットとデメリットとは】

プルーフ・オブ・ワークの最大のメリットとして挙げられるのは、トランザクションデータの改ざんが極めて難しいという点です。
前提として非中央集権的なネットワークシステムである暗号資産においては、データを正しく格納する承認者が誰であるかがとても重要です。
たとえば、取引結果に相違がおこるような事態が発生すれば、このシステムからユーザーが離れてしまいます。
ですがそのような形ではマイナーの良心や信頼度に依存する事になります。
それを防ぐ為にビットコイン等ではプルーフ・オブ・ワークが講じられています。

現在ビットコインなどの暗号資産の基幹ともいえるシステムでは、マイニングの報酬を受け取るメリットの方が、データを改ざんするメリットを上回るように作られています。
仮に過去のデータを改ざんしたとして、データのあるブロック以後全てのブロックのナンスを再計算しないと、致命的な矛盾が生じます。
その再計算の最中もブロックの生成は止まりませんので、現実的に可能とは言えません。
万が一それを可能とする計算力を持っていれば、データの改ざんにパワーを使うよりも純粋にマイニングをしたほうが圧倒的にメリットがあります。
プルーフ・オブ・ワークのシステムは、マイナーの良心や信頼に依存するのではなく、報酬というメリットで成り立っているのです。

データの改ざんが極めて困難なプルーフ・オブ・ワークですが、デメリットもあります。
マイニング競争が激化する事に伴い、マイニングによる膨大な電力消費が問題視されてきました。
マイニング競争を勝ち抜いて報酬を得るためには、他のマイナーよりもCPUの計算能力を高める必要があります。
CPUの計算能力は、コンピュータの消費電力量にある程度依存するといわれています。

計算速度を速める為にマシンを何百台もつないでマイニングを行うようなマイニング工場が作られるほどであり、マイニングの消費電力量は膨大になっていきます。

また、これだけの量の性能を持つマシンを用意するのは、個人でできるものではありません。
結果として、マイニングにおいて突出してくるのは大資本を持つ組織になります。
前提が非中央集権的なネットワークシステムであったはずなのに、大資本をもつ組織による占領があると、結果的に中央集権化するのではないかという見方が強くなっています。
以前に比べBTCは異常なほどの価格高騰を見せており、このマイニングでの報酬は価格に比例して上がっているといえます。
昨今、グラフィックボードは高値であったり、品薄状態が続いています。
これはグラフィックボードを積んだPCであれば個人でマイニングを実施しても利益がでるという状況であり、仕組みを知っている有識者達がこぞってグラフィックボードを購入していることが要因とされています。
ただし、半減期があること、さらには暗号資産バブルはいつまで続くか分からず、諸経費と報酬が釣り合わないタイミングがいつ来るかは誰も想像がつきません。

また、プルーフ・オブ・ワークで危惧される具体的なリスクが51%攻撃です。
全マイナーの計算能力の総量の51%以上をもつマイナーがいると、理論的に不正なブロックのチェーンを伸ばし続けることが可能になってしまいます。
とはいえ、マイニングの独占や51%攻撃の有無がユーザーや社会に広まってしまうと、暗号資産の価値が暴落するため不正を行うメリットもなくなってしまいます。
そのため、マイニング報酬による51%攻撃が行われるリスクは、とても低くされているのでした。

トア
トア

ボランティアで頑張れる人は心のきれいな人♪

GG
GG

あぁ、じゃがそんなのどれぐらい存在するかわからんし、正当な仕事の対価として報酬が合って初めて成立するシステムじゃの

トア
トア

それにしてもマイニングブームだよね

GG
GG

そうじゃな、ワシ自身アップグレードした状態で作業したいからグラフィックボード買いたかったんじゃが

トア
トア

え、GGグラフィックボード搭載してるの?

GG
GG

…?トアも搭載済みじゃろ?

トア
トア

え…?

GG
GG

ささ、次はプルーフ・オブ・ステークスを紹介するぞい

プルーフ・オブ・ステーク

プルーフ・オブ・ステークとは、暗号資産のトランザクションデータを正しくブロックチェーンにつなぐためのシステムです。
最もポピュラーな暗号資産であるビットコインには採用されていませんが、いくつかのアルトコインで採用されています。
ADAはこのプルーフ・オブ・ステークを採用しており、時価総額2位をマークしているETHも現在はPowですが、今後のアップデートによりPosに移行予定とされています。
プルーフ・オブ・ステークとは直訳すると資産保有による証明という意味になります、その通貨に対する保有量が多いほど、マイニング報酬を得やすくなります。

プルーフ・オブ・ステークは、その暗号資産の保有量が多いほど承認の役割を割り当てられるようにできたシステムです。

ただし、暗号資産を多く保有しているほど承認権限を行うことができる確率が高まるプルーフ・オブ・ステークは、既に富を得ているユーザーがマイニングを成功させやすいシステムでもあります。
そうするとせっかくの非中央集権型のシステムが覆る恐れがあるということで、保有量に併せて保有期間も含めるタイプのプルーフ・オブ・ステークもあります。
保有量×保有期間の数値に応じて確率をあてるとともに、一度マイニングを行うとこの数値が減るシステムにすることで、権限が一か所に集まることを避けるようにもしています。

【プルーフ・オブ・ワークとの違い】

プルーフ・オブ・ステークは、プルーフ・オブ・ワークにある問題点を解決するとされています。

前述にもあった通りプルーフ・オブ・ワークは、計算競争に勝ち抜いたマイナーがマイニングを完了させ、報酬を得る形になっています。
マシンパワーの大きさこそが、マイニングに有利なのです。

このプルーフ・オブ・ワークですが、問題点として電力消費量の増加とマイニングの中央集権化が挙げられます。
電力の消費量はしばしば地球温暖化と結び付けられがちであり、さらに悪意を持ったマイナーだけで固められてしまうと、51%攻撃も現実味を帯びてしまいます。

プルーフ・オブ・ステークでは、プルーフ・オブ・ワークに比べ、必要な演算量が少なく、マシンパワーに依存しなくてもマイニングを可能とします。
演算量が少なく消費電力が少ない為、手数料そのものの軽減や地球温暖化の抑制ができると考えられています。
また、一度マイニングを完了させたマイナーへの承認確立を減らせば、マイナーの固定化やマイニングの中央集権化、企業の報酬寡占抑制が可能です。
このようにプルーフ・オブ・ワークの問題点を解決するのが、プルーフ・オブ・ステークであるとされているのです。

【プルーフ・オブ・ステークのメリット・デメリット】

プルーフ・オブ・ステークのメリットは、前述の通りプルーフ・オブ・ワークの問題点をある程度改善しているという点です。
また、マイナーに権限が集中し51%攻撃の問題も起きにくいとされています。

一方、プルーフ・オブ・ステークならではのデメリットも存在します。
プルーフ・オブ・ステークでは、保有量と保有期間がモノをいうため、短期売却を考えるユーザーが少ないと見られています。
そうすると結果としてその暗号資産の流動性が高まりません。
これでは、その暗号資産の実用性が高まらずに発展の見込みがどうしても薄まってしまいます。
通貨というのは流動性が高まりユーザーが増加に伴って発展するものですが、プルーフ・オブ・ステークは通貨の流動性との親和が取りずらいという一面もあります。

そしてそんなデメリットも挙げましたが、更に発展したものとしてデリゲート・プルーフ・オブ・ステークもご紹介します。
暗号資産リスクに採用されていることでも知られていますが、ここ数年このタイプのアルゴリズムを採用する暗号資産も増えてきています。
プルーフ・オブ・ステークのようにひとえに保有量が多いだけで承認権を与えるのではなく、通貨保有量を鑑みた投票を行ったうえで承認者を決定する方式になっています。
暗号資産リスクについては以前記事にしているので、気になる方は是非こちらもチェックしてみてください♪

トア
トア

あれ?ETHってPosじゃないの?

GG
GG

まだPowじゃよ?

トア
トア

うそ?Posってどっかで見た気がするのに?

GG
GG

イーサリアムはいくつかの構想に分かれていて、実際のところ公式は英語じゃからのう、よく間違えられるな

トア
トア

へー、ちなみにこのプルーフオブステークって札束でぶん殴るってこと?

GG
GG

…まぁ間違ってはおらんが…

トア
トア

どのみち力もしくは資産こそ正義って奴な気がするんだけど!

GG
GG

まあまあ、他にも紹介するから…

その他のコンセンサスアルゴリズム

プルーフ・オブ・ワークとプルーフ・オブ・ステークはそれぞれに大きな違いがあることを紹介しましたが、ここではその他のコンセンサスアルゴリズムについて紹介します。

【プルーフ・オブ・コンセンサス】

プルーフ・オブ・コンセンサスは、ここまで紹介した方式とは一風変わった形になります。
リップルで採用されている方式としても有名です。

プルーフ・オブ・コンセンサスではバリデータと呼ばれる承認者が承認作業を行います。
バリデータは、その暗号資産の発行元の企業が選出を行います。
これまで紹介したコンセンサスアルゴリズムでは誰でもマイニングを行うことができましたが、プルーフ・オブ・コンセンサスは選ばれた人だけが承認作業を行える点が特徴です。
プルーフ・オブ・コンセンサスは条件を満たしたマイナーに承認権を割り当てる必要がないため承認作業をスムーズに行えるというメリットがあります。
一方で、発行元の企業によって指定された承認者が承認を行う為、中央集権的になりやすいというデメリットがあります。

【プルーフ・オブ・インポータンス】

プルーフ・オブ・インポータンスは、ネムで採用されている方式として有名です。

プルーフ・オブ・インポータンスでは、コミュニティへの貢献度によって承認作業へのハードルが決まります。
具体的には、その暗号資産の保有量や取引量など、コミュニティでの活動が大きいユーザーに重きを置いているという特徴を持っています。
プルーフ・オブ・インポータンスでは、そうした特徴によってコミュニティが活性化される為、自然にその暗号資産が発展していくというメリットを持っています。
一方で、取引の承認者になるためにはその暗号資産を一定量保有・取引していることが要件になってしまいます。
そのため、基準に満たない人は承認権を得られないというデメリットがあります。

トア
トア

なるほど!プルーフ・オブ・コンセンサスは癒着で、プルーフ・オブ・インポータンスはエリートって感じね!

GG
GG

なんでそんなに辛辣なの…?そもそもちゃんとわかったのか…?

トア
トア

わかったよ!マイニングの承認権だったり取引データの正しさを証明するシステムの種類ってことだよね!

GG
GG

おぉ!珍しく理解が早いのう!

トア
トア

私だって成長するもんさ!

GG
GG

そりゃあいいことじゃ!さて!まとめていくぞい!

コンセンサスアルゴリズムのまとめ

コンセンサスアルゴリズムとは合意方法を意味し、いくつかの種類が存在する。
・プルーフ・オブ・ワークはマイニング速度によって承認権を得られる
・プルーフ・オブ・ステークは通貨の保有量によって承認権を得られる
・デリゲート・プルーフ・オブ・ステークは保有量を鑑み、投票の上で承認権を得られる
・プルーフ・オブ・コンセンサスは選出された者が承認権を得られる
・プルーフ・オブ・インポータンスは取引・保有量で承認権を得られる

という各々特徴をもったシステムになっている。

いかがでしたでしょうか。
今回のまとめの内容の他、本記事では一つ一つのメリットやデメリットを解説しました。
本記事をご覧になった皆様が暗号資産を見極める際の一つの要素であったり、マイニングをしたいときなんかに参考にしていただければと思います♪

タイトルとURLをコピーしました