PoW PoSとは？　二つのコンセンサスアルゴリズムの違いをわかりやすく解説

PoW PoSとは　コンセンサスアルゴリズムの違いをわかりやすく解説

仮想通貨関連の記事を読むと「Pow（プルーフ・オブ・ワーク）」「Pos（プルーフ・オブ・ステーク）」という単語がよく出てきます。

どちらも仮想通貨を作るブロックチェーン技術の用語で、混同してしまいがちな人も多いでしょう。

今回は仮想通貨用語の解説MediaであるCOINOTAKU（コインオタク）が「Pow（プルーフ・オブ・ワーク）」と「Pos（プルーフ・オブ・ステーク）」の特徴や仕組み、銘柄の違いに関して説明していきます。

仮想通貨の初心者でもわかりやすく理解できるようになっていますので、ぜひ最後までお読みください。

「PoW（プルーフオブワーク）」「PoSプルーフオブステーク」とは

「PoW」も「PoS」もコンセンサスアルゴリズムの名称であり、これらはブロックチェーンの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のことを指します。

コンセンサスアルゴリズムとは

コンセンサス・アルゴリズムとは、ブロックチェーン・ネットワークに組み込まれた、安全性と信頼性を維持するためのメカニズムのことです。

コンセンサス・アルゴリズムによってブロックチェーンの現在の状態や行われた取引について、すべての参加者が確認＆承認することを必要としています。

これによってハッカーによる情報の改竄、不正を防止しています。

例で説明すると、みんなで塔（＝ブロックチェーン）を立てるためブロックを積み上げる作業を想像してみてください。

作業の参加者は一ブロックを適切な位置に積み上げないと塔は崩れてしまうので、ブロックをどのように配置し、正しく積み上げるかについてグループ内で合意できるよう、ルールを設定しました。

このルールがコンセンサス・アルゴリズムです。

コンセンサス・アルゴリズムは、ブロックチェーンの現状（今まで積み上げたブロック）と新たな取引（新しく積み上げるブロック）を承認し、すべての取引が有効であることを保証します。

タワーと同様に、ブロックチェーンも安定性と安全性が必要であり、コンセンサス・アルゴリズムがこれを保証するのに役立っているのです。

コンセンサスアルゴリズムの一例として、オリジナルのブロックチェーンであるビットコインが採用しているProof of Work（PoW）があります。PoWでは、参加者（「マイナー」と呼ばれる）が複雑な数学的パズルを解くために競い合う。最初にパズルを解いたマイナーは、ブロックチェーンに次のブロックを追加することができ、その努力に見合った報酬を受け取ることができます。このプロセスは、各マイナーが追加するブロックの取引を検証しているため、すべての参加者がネットワークの現在の状態に同意していることを確認するのに役立ちます。

PoW（プルーフオブワーク）とは

Proof of Work（プルーフ・オブ・ワーク）とは、作業（ワーク）を行って取引情報を承認するアルゴリズムだ。ブロックチェーン上で新たな情報が追加されると、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情報の承認が行われます。

マイナーは一斉に膨大な計算処理によって情報の承認作業を行い、最初に承認作業を終えたマイナーがブロックチェーンに次のブロックを追加して、その努力に見合った報酬を受け取ることができます。

マイニングの詳しい説明はこちら

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、ブロックチェーンの安全性、信頼性を保証しています。

PoSプルーフオブステークとは

Proof of Stake（プルーフ・オブ・ステーク）は、保有（ステーク）を行って取引情報を承認するアルゴリズムです。PoSでは暗号資産をステーキングするバリデーターが承認作業を行います。PoWと違って計算能力ではなく、暗号資産の保有量や保有期間が大きいほど承認者に選ばれる確率は上がるようになっており、ステーキングの保有量や保有期間に応じて報酬がバリデーターに支払われます。

ステーキングとは、ネットワークを保護するために暗号資産をロックし、その見返りに金利を受けとる行為。ステーキングをした暗号通貨はロック期間中に取り出すことができません。

PoW（プルーフオブワーク）とPoS（プルーフオブステーク）の仕組みの違い

初代仮想通貨であるビットコインはPoWを採用しており、長らくブロックチェーンのコンセンサス・アルゴリズムはPoW（プルーフオブワーク）でした。

しかしPoWにはいくつかの問題点があったため、イーサリアムなどいくつかの仮想通貨で採用されはじめたのがPoS（プルーフオブステーク）になります。

両者の違いを解説していきます！

電力消費量

PoWとPoSの１番の違いは電力消費量です。
PoWはより早く計算処理をした人が報酬を得る仕組みなので、計算処理の競争激化によって膨大な電力を消費します。

一方でPoS（プルーフオブステーク）は承認作業を行うバリデーターがアルゴリズムによって選ばれるので重複した計算処理が行われず、電力消費もその分低くなっています。

PoWを採用するビットコインは、年間で約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消費量と変わりません。

イーサリアムは22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ことで、電力消費量を99.9%の削減したことから、二つの電力消費量がいかに違うかがわかります。

取引（新たな情報）の承認に必要なコンピューター

PoWは取引承認に対して膨大な計算処理が必要なため、仮想通貨ごとの計算処理に特化した専用のコンピューターが必要になってきます。ハードウェアもソフトウェアも一般的なものでないため、購入するために初期投資が必要です。

一方でPoSは膨大な計算処理が必要ではないので一般的な家庭用パソコンで行うことができます。

承認作業者への報酬システム

PoWは計算処理をより早く行い取引承認をすることで、PoSは暗号資産を保有して承認の役割に選ばれることで報酬が与えられます。

PoWでは、より早く計算処理を行えば報酬がもらえるため競争は激化し、莫大な設備を備える企業が競争に参加するようになったことで個人のマイニングでは報酬がもらいづらくなっています。

しかし近年登場したPoSは保有量や保有期間に応じて報酬がもらえる仕組みなので、個人でも資産があれば報酬をもらいやすくなっています。

PoSの中でも「保有量と保有年数」で報酬が決まるコインエイジ（Coin Age）や保有量に応じてランダムにコインを得る確率が決まるフォージング（鍛造）などいくつかの種類があります。

セキュリティ

PoWは膨大な計算処理を行うことで取引の正確な承認しており、10年以上ビットコインが破綻せずに稼働していることからも、セキュリティはPoWの方が高いといえるでしょう。

一方でPoSは計算処理自体は簡単なものになっているので、セキュリティが弱いと言われがちですが、正確に承認作業を行うようバリデーターに次の動機を用意することでセキュリティを補っています。

一つ目はバリデーターは暗号通貨を保有しているため、チェーンの安全性が保たれないことで暗号通貨の価値が暴落することがマイナスとなり、これが経済的なインセンティブとなります。

二つ目はバリデーターが不正なブロックを承認した場合、ステーキングした資産の一部が罰として「スラッシング（徴収）」されます。

51%攻撃のリスク

51%攻撃とは主にPoWで懸念されている問題で、全体の半分以上の計算処理能力を掌握あることで取引の改竄、不正ができてしまうことです、

実際にPoWを採用しているビットコインゴールド（BTG）で51%攻撃の被害を受けた事件もあります。

一方でPoSは51%攻撃をするには51%以上の仮想通貨を保有しなければなりません。

全体の51%を保有するには膨大な資金が必要になる上に、仮に保有できたとしても、51%攻撃を警戒されて市場価格が暴落するため、改竄するメリットがなくなります。

なのでPoSはPoWより51%攻撃のリスクが低いコンセンサスアルゴリズムと言えるでしょう。

PoWとPoSを採用している代表的な暗号資産

仮想通貨によって採用しているコンセンサス・アルゴリズムが異なります。

PoWとPoSを採用している代表的な仮想通貨を紹介します！

PoW：ビットコイン、ビットコインキャッシュ(BCH)、ドージコイン(DOGE)、ライトコイン(LTC)、モネロ(XMR)

PoWは初代仮想通貨であるビットコインをはじめとして、時価総額の高い多くの古参銘柄に採用されています。PoWが一番初期のコンセンサス・アルゴリズムなので、当然と言えば当然ですね。

PoS：イーサリアム（ETH）、カルダノ（ADA）、ソラナ（SOL）、テゾス (WTZ)、トロン(TRX)、アトモス（Atmos）

PoSを採用している代表的な暗号資産は、2022年9月にPoWからPoSに移行したイーサリアム（ETH）以外、ここ数年で伸びた新興仮想通貨が多い。

イーサリアムはDeFiなどのスマートコントラクトの処理が重なり、取引手数料が高騰したことを受けPoWからPoSへの移行を決定しました。

さらにPoWを採用する従来の仮想通貨は手数料の高騰や、処理速度の低下が問題視されていたため、PoSを採用して速度と効率性を高めながら、手数料を低く抑えるカルダノ（ADA）、テゾス（Tezos）、アトモス（Atmos）などの新興通貨が人気となっています。

PoWとPoSの将来性

従来型のPoWと新型のPoSですが、現時点ではPoWの採用が多いものの、PoSへの時代の転換は着実に起こっています。

PoWの懸念点

PoWは膨大な計算処理に大量の電力を消費をすることから環境負荷が問題視されております。

中国、コソボ共和国、イランが仮想通貨マイニングを禁止していたり、EUでPoWを用いるビットコインを禁止する草案が出されたりなど、実際に対応している地域も出始めています。

さらにPoWは取引手数料の高騰が起こりやすく、イーサリアムをはじめとして取引が多いブロックチェーンはPoSを採用しはじめています。

近年のブロックチェーンは、DAppsやスマートコントラクトの活用が多く、取引量も膨大なため、取引手数料の高騰は特に致命的な問題となります。

PoWからPoSへの転換

PoWを採用する古参ブロックチェーンはセキュリティこそ万全なものの、電力消費や取引手数料の問題点があるため、ここ数年でPoSの普及が着実に進んでいます。

特にスマートコントラクトの大手プラットフォームであるイーサリアムは、2022年9月にEthereum 2.0でPoSへの移行を完了しました。

さらに、PoSはマイニングハードウェアにコストをかけたくない人にとって、一定量のトークン保有で済むという参入障壁の低さは非常に魅力的です。

PoWに比べてPoSはまだ新しい技術のため、持続性を疑問視している意見もありますが、まだまだ伸び代もあり、多くの専門家や仮想通貨投資家から支持されています。

今PoWを採用している従来のブロックチェーンがPoSに転換する可能性もあるでしょう。

まとめ

いかがだったでしょうか？

今回はブロックチェーンのコンセンサスアルゴリズムであるPoW（プルーフオブワーク）とPoS（プルーフオブステーク）に関して特徴や違い、将来性に関して解説しました。

近年ではこのふたつ以外にもさまざまなコンセンサスアルゴリズムが開発、検証されています。投資判断やブロックチェーン技術の理解するためにコンセンサスアルゴリズムの動向をチェックすることは必要不可欠と言えるでしょう。