投資の基礎知識

仮想通貨のマイニングの仕組みを理解しよう!PoWとPoSの違いは?

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仮想通貨について調べていると、「マイニング」や「PoW (Proof of Work)」や「PoS (Proof of Stake)」といった言葉を耳にすることがあると思います。

これらの言葉は、仮想通貨を理解する上では非常に重要な言葉となります。

そこでこの記事では、マイニングやPoW、PoSに焦点を当てて解説していきます。

仮想通貨に対する理解を深め、堅実に投資を進めましょう。

【こちらの記事は、過去に書かれた記事を2018年4月17日に加筆修正したものです。】

PoW(Proof of Work)を理解しよう!

マイニングとは

仮想通貨では、ブロックチェーンという技術を用いて取引記録がネットワーク上に記録されます。一定時間内に行われた取引をブロック単位にまとめ、過去のブロックと鎖のようにつなげて記録するため、ブロックチェーンと呼ばれているのです。

なお、ブロックチェーンについてもっと知りたい方は、「ブロックチェーンとは?簡単に仕組みを解説!」で詳しく解説してます。

取引を記録する際には、ネットワーク上のコンピューター同士でその取引が正しいかどうかを確認し合い、過半数以上の承認が得られた時に取引が記録されます。

取引の記録に成功した者は、その見返りとして報酬を受け取ることができます。例えばビットコインのマイニングなら、ビットコインが報酬として支払われます。

このような一連の承認・合意形成作業をマイニングといいます。

そして、その承認方法は、PoWやPoSなどに分けられます。

PoW(Proof of Work)とは

PoWを日本語に直すと「Proof of Work」となり、直訳すると「仕事の証明」です。日本語の通り、一番仕事をしたものが報酬を受け取るという仕組みです。PoWは、ビットコインを始めとした多くの仮想通貨が採用しています。

それでは、具体的にどのような仕組みなのでしょう?

PoWの元では、「マイナー」と呼ばれる仮想通貨の取引記録を行う者が、およそ10分おきに、複数の取引記録をまとめた「ブロック」と呼ばれる台帳データを生成します。

そして、このブロックが生成されると、ネットーワーク上のコンピューター同士で承認作業を行い、無事承認が行われると、そのブロックが正当なものとして見なされるようになります。

PoWのポイントは、ブロックを生成するには、指定の条件を満たすハッシュ値を一番早く探し出す必要があることです。この作業を行うには、コンピュータを使って膨大な計算を行う必要があり、マイナー同士で競争が行われます。

そして、ハッシュ値を一番早く探し出したマイナーだけが、報酬を受け取ることができます。この一連の作業を「マイニング」といいます。

つまり、PoWでは、「マイニングを一番行なったものが報われる」という仕組みになっています。

中央管理者がいなくても自律的に稼働する

PoWという仕組みにより、特定の管理者がいなくても、仮想通貨のシステムは自律的に稼働し続けるようにできています。

そもそも仮想通貨は、その仕組みからして不正取引を行うことは不可能に近いです。ただ、マイニングの時に限っては、不正なブロックを生成できさえすれば、取引を改ざんすることは可能です。

ところが、不正なブロックを生成するためには、世界中に存在するマイナーの計算能力を上回る必要があります。世界中に散らばるスーパーコンピューターとの計算競争に勝つのは、至難の業ですし合理的ではありません。

もうお分かりかもしれませんが、不正にブロックを生成するため世界中のコンピューターと競争を繰り広げるよりも、大人しくマイニングに参加してマイニングの報酬を得た方が合理的なのです。

PoWにより、不正な取引をする動機が薄れ、健全に取引を行う動機が強くなるようになっています。

健全に取引を記録をした方が合理的なため、特定の管理者がいなくても、仮想通貨のシステムは自律的に稼働し続けるようになっているのです。

PoWの2つの弱点

一見よくできたPoWですが、実は2つの弱点があります。

この弱点を補うため、PoWと後述するPoSとを組み合わせる仮想通貨も多く存在します。

①51%攻撃

PoWの仕組み上、世界中のコンピューターの51%以上の計算能力を持つマイナーが現れると、仮想通貨のブロックチェーンを自由に書き換えられるようになります。

つまり、そのマイナーによって意図的に不正取引が行えるようになるのです。

ただ、現実問題、すでにいるマイナーの計算能力を上回るためには莫大な設備投資が必要ですので、51%攻撃はなかなか起きづらいとも言われています。

懸念としては、中国だけでビットコインのマイニングの9割以上を行なっているため、その気になれば51%攻撃も不可能ではないのかもしれません。

②莫大な初期投資と電気代

PoWの元では、いかに高性能なコンピューターを用意し、計算競争を勝ち残るかが重要となってきますので、巨大なサーバーを複数備えた「マイニングプール」と呼ばれる設備を用意する必要があります。

もうお分かりの通り、これには莫大な初期投資が必要となります。

つまり、マイニングに参加できるのは、初めから大きな資金を持っている企業や資産家に限定されるということです。私たち一般がマイニングに参加するのは、ほぼ不可能ということですね。

また、マイニングの際には、コンピューターを使って膨大な計算作業を行うため、大量の電力を必要とします。この電気代も半端ではありませんし、電力を使いすぎるため地球環境に悪いとも言われています

つまり、PoWは裕福な人がもっと裕福になるための仕組みになっていますし、地球環境にも非常に悪いことになります。

【PoWの問題点】

・資金を持っている企業や資産家しかマイニングに参加できないため、不公平
・マイニング時に莫大な電力を必要とするため、地球環境に悪い

PoS(Proof of Stake)とは?

PoS(Proof of Stake)とは

PoSは、最初にご説明したPoWの問題点を補う形で登場しました。英語に直すと「Proof of Stake」となり、直訳すると「資産保有による証明」です。

コンピューターの性能だけでマイニングを競わせるのではなく、保有している仮想通貨の量も考慮に入れられているのがポイントです。

具体的には、仮想通貨を保有している量に応じて、取引記録のブロックが承認される確率が変わります。より多くの通貨を保有している人ほど、承認の成功率が上がるようになっています。

PoSには2つのメリットがある

①コンピューター性能や計算能力をあまり必要としない

PoSは、PoWのように「総当たり形式」で計算させるのではなく、「通貨の保有割合」に応じてマイニング時に計算すべき範囲が変わるようになっています。保有する通貨の量が多いほど、計算の成功率が上がっていきます。

そのため、PoWのような大掛かりなコンピューター設備は必要なく、また計算作業に大量の電力を必要としません。

また、取引にかかる時間もより早くなっています。

PoWと比べると、PoSはかなり効率的なことがお分りいただけると思います。

②51%攻撃に対処できる

PoSのもとでは、2つの理由から51%攻撃が発生しにくくなっています。

一つ目の理由が、マイニングの成功率を上げるためには、より多くの仮想通貨を保有しないといけないからです。そのためには、大量の仮装通貨を購入し保有しておく必要があり、51%攻撃を行う「コスト」が高くなってしまうのです。

二つ目の理由は、仮に51%攻撃を仕掛けてしまうと、不正取引があったということでその通貨の価格が暴落していまい、結果的に自身の保有する通貨の価値が目減りしてしまうからです。要は、そもそも51%攻撃を行う意味があまりないのです。

以上2つの理由から、PoSは51%攻撃が起きづらいといわれています

取引量が減ってしまう恐れがある

PoSで有利に立つためには、より多くの通貨を保有している必要があるため、通貨の取引を行わず、塩漬けにする人が多くなる恐れがあります。

そうすると流動性が低下してしまい、通貨の価格が不安定になったり、いつまで経っても価格が上昇しない現象が起きるかも知れません。

また、ある瞬間の取引記録を書き換えるだけなら、計算能力だけが物を言うPoWよりもPoSの方が書き替えやすいため、取引記録を改ざんしやすいという問題点もあります。

仮想通貨のマイニングのまとめ

今回は、仮想通貨を理解する上で知っておきたいマイニングに焦点を絞って解説してきました。

仮想通貨では、PoWやPoSという仕組みにより、特定の管理者がいなくても取引が成立するようになっています。

マイニングの仕組みを理解していれば、あなたが仮想通貨を選ぶ際、PoWを採用しているものを選ぶのか、それともPoSを選ぶのか、判断材料が増えると思います。

仮想通貨に対する理解を深め、堅実に投資を行いましょう!

仮想通貨のマイニングについてもっと知りたい方は、以下の記事も参考にしてください。

参考:仮想通貨のマイニングの仕組みを理解しよう!PoWとPoSの違いは?

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