プルーフオブワークの仕組みとは~ビットコインやブロックチェーン界隈で聞く用語




ブロックチェーンやビットコインなどの仮想通貨を調べていると時々聞く「プルーフオブワーク」という言葉。

プルーフオブワークがどのような仕組みなのか、プルーフオブステークとの違いは何なのかなど、具体的にこの記事でお伝えします。

プルーフオブワークとは

プルーフオブワーク(Proof of Work)とは正常なシステムを維持するために膨大な作業量を求め、ネットワーク全体の意思決定を適切にする仕組みです。

訳すると「作業量の証明」となります。

1997年にメールスパムを防止するために考案されたハッシュキャッシュを起源としたアルゴリズムです。

ビットコインに関して、主にプルーフオブワークの仕組みが必要とされるのはマイニングに関する部分です。

関連記事:仮想通貨のマイニングとは~仕組みや方法とアルトコインでおすすめの銘柄

上記関連記事では詳しくご説明していますが、マイニングの工程の中で「ブロック接続のためのナンスの探索」という工程があります。

この作業は膨大な計算量が必要となりますが、このナンスの探索はプルーフオブワークの考え方に基づいて行われます。

そもそも、ビットコインは非中央集権的なネットワークによって支えられています。

管理者不在であることから不正取引を行いやすいというデメリットがありますが、その不正取引を防止するために膨大な作業を要求するプルーフオブワークという仕組みを活用しているのです。

仮に、プルーフオブワークのアルゴリズムに基づかず、誰でも簡単にビットコインのマイニングを行うことができれば、不正が必ず生じてしまうでしょう。

プルーフオブワークの仕組みで不正取引が防止できる理由について

プルーフオブワークによって不正取引を防止できる理由についてご説明します。

ビットコインのマイニングにおいて、仮に不正を試みた場合について考えてみましょう。

以前の取引記録を改ざんしたとします。

ブロックチェーンでは今までの取引が全て閲覧できますので、改ざんした取引から現在までの取引全てを改ざんしなければなりません。

また、世界中のマイニングプールでマイニングは行われていて、取引記録が更新され続けています。

つまり、過去の取引を改ざんするためにはそれ以降の取引だけではなく、現在進行形で新しく生まれているブロックチェーンについても改ざんしなければならないのです。

膨大な計算が必要なことから、現実的に不正ができない仕組みとなっているのです。

プルーフオブワークのメリットとデメリットについて

プルーフオブワークのメリットデメリットについてお伝えします。

メリット

  • 膨大な計算をする必要があるため不正が困難
  • 非中央集権的ネットワークの信頼性と安全性を高める

プルーフオブワークがビットコインの安全性や信頼性を担保しているのです。

デメリット

  • 膨大な計算量が要求されるため高性能なPCが必要
  • 電力消費量が増える
  • 51%攻撃

膨大な計算が必要であることから、マイニングを行うために高性能なPCや電気消費量が必要です。

また、51%攻撃といってビットコインネットワークの採掘速度の51%を支配して不正ブロックを作り、正当なブロックを拒否するという不正行為をするものです。

プルーフオブワークの仕組みで、採掘速度の51%を支配して膨大な計算が可能となれば不正が可能となるというのは心配な点で、大きなデメリットです。

しかし、特定のマイニングプールが仮に採掘速度の51%を支配したとしても、ビットコインの信頼性が失われるような不正取引をすれば、ビットコイン自体の価値が下がり、51%攻撃をするメリットがありません。

そのため、実際に51%攻撃は起こらないだろうと予想されています。

関連記事:マイニングのセキュリティや問題点について

プルーフオブワークとプルーフオブステークの違いについて

プルーフオブワークは電力消費量が多すぎることから考え出されたアルゴリズムがプルーフオブステークで、ノード(仮想通貨のマイニングを行うユーザー)が合意する方法の1つです。

その仮想通貨を持てば持つほどマイニングを行う際の計算難易度が下がりますので、その通貨の所有分を増やせば増やすほど有利になります。

※プルーフオブステークについては別の記事で詳しくご紹介します

プルーフオブワークとプルーフオブステークの大きな違いは以下です。

プルーフオブワークとプルーフオブステークの違い

  • 消費電力
  • 51%攻撃

そもそものアルゴリズムが違うのは前提に、消費電力と51%攻撃の2つの観点で違いをご説明します。

消費電力

消費電力についてはプルーフオブワークの方が多いです。

その理由は膨大な計算量がプルーフオブワークでは要求されるためですし、プルーフオブステークでは所有分におうじたものとなるので計算量ではなく、所有分が重視されることから計算が膨大にならないためです。

51%攻撃

プルーフオブワークで51%攻撃をする場合は、採掘速度の51%を支配する必要がありますが、プルーフオブステークの場合は51%のコインを所有する必要があります。

そのため、プルーフオブステークにおいて51%攻撃をするためにはコインの過半数を所有しなければいけないことから、実質的に51%攻撃は不可能なアルゴリズムとなります。

プルーフオブステークは51%攻撃はほぼほぼ起こる可能性は低いのです。

ビットコインがプルーフオブワークを採用している理由

ビットコインがプルーフオブワークを採用している理由についてお伝えします。

プルーフオブワークの弱点は51%攻撃です。

51%攻撃が引き起こされたら、ビットコインの価値は大暴落する可能性が考えられます。

しかし、51%攻撃をするためには膨大な計算量が可能となるマイニングプールが必要で、多額の投資をしたお金が51%攻撃をすることで回収できなくなる事が想定されます。

つまり、51%攻撃をしてもメリットは一切ないという事です。

そのため、ビットコインではプルーフオブワークのアルゴリズムが採用されているのでしょう。

まとめ

プルーフオブワークがどのような仕組みなのか、プルーフオブステークとの違い、ビットコインがプルーフオブワークを採用している理由などについてご説明しました。

プルーフオブワークに関するご理解が深まれば幸いです。




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