2022年秋、PoW（プルーフ・オブ・ワーク）からPoS（プルーフ・オブ・ステーク）への移行のニュースが世界的な話題となった。以前より問題視されていた、消費電力や悪意のある攻撃などといった課題が解決が期待されると注目を集めているのだが、一体何が違うのか、何が変わるのか分からなかった人も少なくないのではなかろうか。
この記事では、PoWとPoSの仕組みの違いと将来性を解説し、それぞれを採用する代表的な暗号資産も紹介する。
コンセンサスアルゴリズム「PoW」と「PoS」
コンセンサスアルゴリズムとは直訳すると「合意方法」であり、ブロックチェーンにおける取引や契約内容をルールに基づき自動的に処理する仕組みである。最初の暗号資産であるビットコインにおいて、改ざんなどの不正を排除し、正しい取引情報のみを記録することを可能とするPoWというコンセンサスアルゴリズムが生まれた。
PoWは取引の公平性を保つ上で優秀な仕組みとして注目を集めたが、徐々に問題点も指摘されるようになり、PoWの問題を解決するPoSをはじめとする新たなコンセンサスアルゴリズムが生まれた。PoWとPoS、それぞれのコンセンサスアルゴリズムの詳細な仕組みは下記の通りだ。
PoW（プルーフ・オブ・ワーク）
Proof of Work（プルーフ・オブ・ワーク）は、作業（ワーク）を伴う承認作業による合意方法だ。取引が発生したとき、マイナーと呼ばれる承認作業を行う人々によるマイニングによってデータの承認が行われる。マイナーは演算能力を有するコンピューターを用いて計算処理を行う。最も早く正しい処理を行ったマイナーに対して暗号資産を報酬として付与することで、マイニングを行なう人々を確保し、運営を持続的なものとしている。
PoS（プルーフ・オブ・ステーク）
Proof of Stake（プルーフ・オブ・ステーク）は、保有（ステーク）によって取引を承認する合意方法だ。暗号資産の保有量が大きいほど承認に対する役割を割り当てられる確率が高まり、承認が完了すると暗号資産が付与される。保有量だけでなく、保有期間も考慮されるPoSも存在する。特別な作業をしなくても暗号資産の保有を続けるだけで承認作業に参加できる運営方法となっている。
PoWとPoSの仕組みの違い
PoWとPoSの仕組みの違いは3つある。
- マイニングの承認方法と消費電力
- マイニング報酬の分配方法
- 51%攻撃のリスク
マイニングの承認方法と消費電力
PoWは作業、PoSは保有によって取引が承認されるので、マイニングの承認方法が異なる。承認方法の違いによって、マイニングに必要な消費電力量も変わる。PoWのマイニングは演算能力を有するコンピューターが必要になるが、マイニング報酬を求めるマイナー同士の争いは激化し、事業規模で行われるようになったことで消費電力が増加した。
PoWを採用しているビットコインのマイニングでは、年間約106テラワットの電力を消費しており、これはオランダの電力量に匹敵する。一方で、2022年9月にPoWからPoSにコンセンサスアルゴリズムを変更したイーサリアムでは、消費電力量を99.95%削減可能としたことから、2つの仕組みの消費電力量の違いがいかに大きいかが分かる。
マイニング報酬の分配方法
PoWは演算による取引承認の回数に応じて、PoSは保有した暗号資産が承認の役割に割り当てられることでマイニング報酬が分配される。PoWでは、マイニングに多くの事業者が参加したことで、個人でのマイニングがすでに難しい状況になっており、報酬の分配を受けにくい。一方で、PoSは保有量にマイニング報酬が左右される仕組みであるため、特定の資産家や機関投資家が有利になりやすい。分配方法に違いはあるが、どちらも権限が平等になりにくい懸念がある。
51%攻撃のリスク
51%攻撃とは、コンセンサスアルゴリズムも処理能力の51%を掌握することで取引の改ざんを行い、暗号資産の信頼性を損なう攻撃を行うこと。PoWでは、特定のグループがマイニングにおいて51%の処理能力を掌握すれば、暗号資産の公平性が保たれなくなることが懸念されてきた。PoWを採用しているビットコインゴールド（BTG）のように、実際に51%攻撃の被害を受けた暗号資産もある。
PoSにおいて51%の処理能力を掌握することは、特定の暗号資産の51%以上を保有することと同義だ。全体の51%を保有することは容易ではなく、仮に保有できたとしても、それが発覚すれば51%攻撃を警戒して市場価値が暴落すると考えられるため、改ざん攻撃が可能になる以外にメリットがない。よって、PoSのほうが51%攻撃のリスクが低いといえる。
PoWとPoSを採用している代表的な暗号資産
PoWとPoSを採用している代表的な暗号資産は以下の通りだ。
PoW：ビットコイン、ドージコイン、ライトコイン
PoWを採用している代表的な暗号資産は、ビットコイン（BTC）、ドージコイン（DOGE）、ライトコイン（LTC）が挙げられる。ビットコインは最初に作られた暗号資産でPoWを初めて採用しており、他の2つの通貨はビットコインをもとに作られた暗号資産という共通点を持つ。
ライトコインは、ビットコインでは不便な少額決済に対応するために作られた暗号資産であり、ドージコインは当初ジョークコインとして生まれたが、後にビットコインのコードベースを継承した。コンセンサスアルゴリズムがビットコインに共通する2つの通貨は、値動きもビットコインに連動しやすい暗号資産として知られている。
PoS：イーサリアム、カルダノ、ソラナ
PoSを採用している代表的な暗号資産は、イーサリアム（ETH）、カルダノ（ADA）、ソラナ（SOL）の3種類だ。イーサリアムは最初からPoSを採用していたのではなく、PoWからPoSに2022年9月に移行している。
カルダノは、ウロボロスと呼ばれるPoSを採用しており、通常のPoSと異なる点は時間帯で分割して取引を処理する仕組みが取られていることにある。ソラナはPoSにPoH（Proof of History）を組み込んでおり、取引をタイムスタンプで証明できるようにすることで、処理速度を高速化し、手数料を安く抑えることに成功した。PoS採用の暗号資産は独自の取り組みが光る通貨が多い。
PoWとPoSの将来性
PoWは消費電力や51%攻撃のリスクを抱えており、現在も採用しているのはビットコインやビットコインを基に作られた暗号資産が多い。特に消費電力は環境問題に直結するため、消費電力の問題を解決できなければPoWのマイニングが国や政府によって規制される可能性もある。電力に再生可能エネルギーを使用するなど、環境に配慮した持続的なマイニングが求められている。
一方で、PoWの問題点を解決するPoSを採用する通貨も増えており、暗号資産全体で時価総額ランキング2位のイーサリアムも移行している。PoSも保有量によって承認が決まることから、資産家や機関投資家に権限が集中する懸念があるため、問題がないわけではない。しかし、消費電力の大幅な削減による環境への配慮や、51%攻撃のリスクを軽減していることから将来性が期待されるのはPoSといえるだろう。
