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プルーフオブワーク(仮想通貨)の仕組みをわかりやすく解説!

 

仮想通貨について調べていると、
プルーフオブワークという言葉を聞くことがあると思います。

英語では、「Proof of Work」であり、
よくPoWという略語も使われています。

少々専門的な用語ですが、
今回は、そのプルーフオブワークがどんなものなのか、
わかりやすくまとめてみましたので、
ぜひ参考にしてみて下さい。

プルーフオブワークって何?

プルーフオブワークとは、
コンセンサスアルゴリズムのことです。

と言っても、横文字ばかりで、
とてもわかりにくいですよね。

もう少し噛み砕いて説明させて頂きますので、
どうぞお付き合い下さい。

まず、コンセンサスアルゴリズムとは、
コンセンサス(合意)アルゴリズム(手順)という意味です。

つまり、合意を作る手順を指します。

例えば、ビットコインは、
特定の誰かに管理されているわけではありません。

しかし、それでもビットコインが取引されている理由は、
利用者が相互に取引データを監視し、
不正が出来ないようにしているからです。

このように、正当なものか、不正なものか、
みんな(マイナー、詳しくは後述)の
合意によって決定する方法を、
コンセンサスアルゴリズム(合意手順)と言います。

そして、ビットコインも
そのコンセンサスアルゴリズムによって機能しており、
その手段としてプルーフオブワーク(仕事の証明)が
導入されています。

プルーフオブワークはどんな仕組み?

では具体的に、プルーフオブワークとは、
どんな仕組みで成り立っているのでしょうか。

ここでは、プルーフオブワークを採用している
ビットコインを例に説明していきますね。

 

まず、ビットコインは発行以来、全ての取引が、
ブロックごと小分けされて記録されており、
それらが、チェーンとして繋がれています。

これが、いわゆるブロックチェーンと呼ばれるものです。

ビットコイン取引では、
ブロックには、ビットコインの取引データが保管され、
それがブロックチェーンに繋がれた時、
初めて取引が完了するようになっています。

では、このブロックチェーンでは誰がブロックを作り、
チェーンに繋いでいるのでしょうか。

例えば、銀行であれば、取引履歴を記帳したり、
その内容を保管するのは、銀行員の仕事ですよね。

もちろん彼らは「お給料」を頂いてその仕事をしています。

でもビットコインには、特定の誰かが働いて運営する、
という概念がありません。

そこで、ビットコインでは、世界中から有志を集め、
彼らにブロックを作成させ、
チェーンに繋いでいってもらっています。

ただ、ブロックをチェーンに繋ぐという作業(マイニング)は、
膨大な計算が必要となり大変労力がかかるものです。

そこで、マイニングを行った人には、
その対価として、12.5BTCが報酬として支払われます。
(日本円で約1500万円:2018年2月現在)

しかし、「一部の人」に取引履歴の監視や
承認というマイニングを行わせていては、
結局ビットコインも銀行と変わりありません。

ビットコインを含めた仮想通貨は、
「特定の管理者を置かない」という非中央集権的な、
理念が、その根底にあります。

かと言って、誰でもブロックを作ってチェーンに繋いでいいよ、
としていては、「本物のブロックチェーンはどれだ?」
ということになってしまいます。

この問題を回避するために用意された仕組みが
プルーフオブワーク(仕事の証明)という方法です。

仕事が報酬の証明

ビットコインのブロックチェーンでは、
新しくできたブロックをチェーンに繋げる際には、
先述の通り、「膨大な計算を解く」という作業が必要です。

そして、膨大な計算を一番速く解いた人は、
その答えを、他に計算している人達に発表します。

そこで、51%以上のみんなから、「それは正しいよ」と
承認を得られた時、
ブロックはチェーンに繋がれて、マイニング報酬を
得ることが出来るのです。

このように、マイナー間で計算速度を競わせ、
その速度の「仕事」に応じて、
システムを維持していくことを、
プルーフオブワークと言います。

過半数以上の「同意」があるということは、
「計算が正しい」ということです。

間違った計算や、不正をした計算は、
みんなとは違った答えになるため、
すぐに排除されてしまいます。

このため、取引データを1人の人が、
改ざんするということはできません。

非中央集権的?

プルーフオブワークでは、
膨大な計算が必要となるため、
誰でもマイニングに参加できるわけではありません。

また、計算には多数のマイナーが参加し、
競争をさせるので、特定の誰かだけがマイニング報酬を
独占することもありません。

つまり、マイニングは、誰でも参加できないけど、
誰かが独占して行うものでもない、というシステムを、
見事実現化させているのです。

これは、仮想通貨の理念である、
非中央集権的な体制を実現しようとした結果だと思います。

しかし、この理念が正しく
プルーフオブワークで機能しているかは疑問です。

その点については、プルーフオブワークのデメリットと併せて
解説していこうと思います。

プルーフオブワークのデメリット

ここでは、プルーフオブワークを
コンセンサスアルゴリズムとして導入した場合の、
デメリットをお伝えしていきます。

電気料金によるマイナーの偏り

プルーフオブワークには、
膨大な計算が必要だとお伝えしました。

それはつまり、
高性能なパソコンが必要だということです。

当然大量の電気を使いますし、
パソコンを冷やす電気も大量に消費します。

電気料金は、国ごとにばらつきがあるため、
当然、電気代の高い国より安い国の方が、
マイニングが有利となります。

また、寒冷地でマイニングを行った方が、
パソコンの排熱を抑えることができるため、
電気代もそこまで高くなりません。

 

となると、必然的にマイナーは、
電気料金の安い国、あるいは、
寒冷地域の国の人に偏ります。

これは、本当に非中央集権的と言えるのでしょうか。

またマイニングできる企業などは、
その利潤を、さらにマイニング用のパソコンに投資できます。

となると、結局のところ「経済的に強い」団体などが
マイニングに強くなってしまいます。

51%問題

また、その他のデメリットとしては、
「51%攻撃」という問題が指摘されています。

先程、「一番速く計算した人は答えを発表し、
51%のマイナーから承認が得られれば、
ブロックがチェーンに繋がれる」
ということをお伝えしました。

では仮に、
世界中のマイナーの半数以上の計算力を有する
1つの集団が現れたらどうなるでしょうか。

実質、彼らがブロックチェーンの承認権を持つようになり、
例え不正な取引があったとしても、彼らがYESと言えば、
その取引は正しいものとして承認されます。

これは、もう「みんなで管理している」とは言えません。

ただし、これを実現するためには、
かなりの高性能なパソコンを用意する必要がありますし、
仮にこのようなことを行ってしまえば、
ブロックチェーンの信用は失墜します。

すると、ビットコインの価値は大幅に下落し、
不正を働いた人達が保有していた通貨の価値も
下落してしまうでしょう。

このようなことから、「51%問題」は、
プルーフオブワークのデメリットではありますが、
起きることはないと予想されています。

まとめ

いかがだったでしょうか?

プルーフオブワークとは、
仕事(マイニング)を証明としてブロックチェーンの
管理権限を与えるというコンセンサスアルゴリズムのことでした。

ぜひ、参考にされて下さい!