PoS型コイン

PoSとはProof of Stakeの略で、承認アルゴリズムのうち、コインを多く保有する人に承認(マイニング)の権利が与えられるタイプのシステムです。

PoS型コインをピックアップ

PoS型コインの特徴

PoS型のコインは、P2Pネットワーク上で取引の検証を行うための承認方式(コンセンサス・アルゴリズム)として、ステーク(Stake)という方式を採用しています。ステークとは日本語で”保有”という意味で、CPUの処理能力に関係なく、PoS型コインの保有量が多ければ多いほど承認を行いコインを得られる仕組みになっています。

2009年にビットコインが誕生した際にPoW(Proof of Work)という承認方式が生まれました。PoWは計算力の高いCPUを動かせる人が取引の承認を行えるという仕組みでしたが、半数以上のCPUを確保できてしまうと不正に取引を操作できる問題や、CPUを動かすために膨大な電力が必要な欠点が有りました。そのような欠点をカバーするような形で考案されたのがPoS方式となります。

PoWの承認方式のことをマイニングと言うのに対して、PoSではステーキング(staking)と言います。
<PoW型コインとの違い

PoW型コインとPoS型コインの特徴について、承認方式の違いや、手数料、透明性など6つの項目で比較して見ていきましょう。

PoS型コイン PoW型コイン
承認方式 保有量に比例した承認方式
ステーキング(staking)
計算力に比例した承認方式
マイニング(Mining)
送金手数料
安い

仮想通貨の中では高い部類
送金速度
承認作業が単純なため早い

送金が活発になった場合は仮想通貨の中では遅い部類
電力消費
省電力

電力消費が高い
透明性
ある程度高い

かなり高い
採用仮想通貨 新しい仮想通貨のほとんどがPoS 有名な仮想通貨の多くはPoW型

Proof of Stakeの基盤となる2つの概念

PoSにはどの程度の期間コインを保有していたかを計測するCoin Ageと、どの程度コインを保有しているかを測るStakeの2つの概念が有ります。多くのPoS型コインは、Coin AgeとStakeの両方を採用したモデルか、純粋なStake型のコインを追求したモデルの2パターンになります。

Coin Ageという概念が採用されているPoS型コインの場合、保有期間と保有枚数を数値化し、保有期間が長い人が有利に承認出来るようにした仕組みです。また、一度承認が行われると、保有期間はリセットされます。これによって、PoWのマイニングで発生している特定の人や団体が常に承認作業を行うことができないモデルになっています。現状ほとんどの通貨はこの方式を採用しています。

純粋なStake型の概念が採用されているPoS型コイン場合、保有期間に関係なく、どの程度コインを保有しているかによって承認作業を行える確率が上がります。この場合、一定数のPoS型コインを保有している人が高確率で承認作業を行えてしまうため、特定の人や団体が承認作業を行いやすいモデルになっています。

PoWの承認作業を例に出してどのようにCoin Ageの仕組みが動くかを説明すると、PoWの承認作業では、ハッシュ関数という数式に数字を代入して総当たりで解答を探します。そのため、CPUをフル稼働させて答えを導きますが、PoSのCoin Ageという概念では、PoS型コインの保有量と保有期間によって承認作業を行う数式が簡単になり、高性能なCPUを必要としなくても承認作業が行えるという仕組みです。

PoS型コインのメリット

電力消費のコストが低い

仮想通貨で一番有名なビットコインは承認方式としてPoWを採用していますが、ビットコインの電力消費量を数値化しているDigiconomistによると、2018年の10月時点で年間約73テラワットの電力を消費していることがわかります。これは国別の年間消費電力ランキングの40位以内に入ってしまう程の消費電力になり、如何に膨大な電気が必要か分かるかと思います。これは、PoW型がCPUを使用した計算力競争を行なっていることが原因なのですが、PoS型の承認システムは、PoS型コインの保有量によって競争を行うため特別なCPUが必要というわけでも、競争のためにマシンをフル稼働させる必要も無いためPoWの承認方式と比べると電力消費はかなり低くなっています。

また、PoWの場合、コインの採掘報酬が将来的に0になってきた場合に収支が合わなくなりマイナーのモチベーションが低下する恐れがあります。PoSであれば将来的に報酬が0に近づいたとしてもコストが低いためモチベーションを保つことが可能というメリットもあります。

51%アタックに強い

PoWでは、市場全体の承認作業に必要なCPUの半数を確保できれば不正を行うことができ、取引の内容を改ざんすることができます。このことを51%アタックとして不安視されています。

PoS型コインでも51%以上の仮想通貨を保有することで同じようなことは可能ですが、51%以上の通貨を集める行為や、集めた後に攻撃する行為は通貨自体の信頼性や価値を下げてしまう行為になります。そのためPoS型の仮想通貨で51%アタックを仕掛けても損はしても特はしないため51%アタックを行う動機を取り除いています。

ブロックの承認速度が早い

PoS型コインの場合誰が多く仮想通貨を保有しているかを確認すれば良いだけのため、承認のために多くの時間を必要としません。送金の場合1分もかからずに着金できる場合もあります。ビットコインが最低10分以上の時間を要するのと比較すると、PoS型コインは送金速度が早いと言えるでしょう。

PoS型コインのデメリット

通貨の流動性と富の格差

PoSの承認に参加したい人のモチベーションは金利の高い銀行にお金を預けるのに似ている性質があります。

例えば、1,000,000コインを保持することで承認作業に参加できる条件の仮想通貨があったとして、一日当たり1,000コインを承認報酬としてもらえたとしましょう。すると日利は0.1%に相当するわけですからこれは美味しいと承認作業に参加する人が続出します。参加者が増えるともらえる配当も下がりますが、要は一定数の人たちは常に保有し続けるため、仮想通貨の流動性が下がるため、PoS型コインを通貨として使用する場合流動性が落ちてしまう懸念があります。

Nothing at Stake問題

PoS型の仮想通貨では、バリデーター(PoWでいうマイナー)がリスク無しでブロックを生成できるNothing at Stakeという問題があります。

これはPoWの場合、送金や取引をブロックチェーンで承認する場合に計算コストをかけてマイニングという作業を行います。仮に不正に取引を改竄しようとした場合莫大な計算コストが必要になるため悪意を持って不正を行う気持ちを削ぐことができます。

一方PoS型では、送金や取引をブロックチェーンで承認する場合に計算コストがほとんど必要ありません。そのため、悪意を持って取引を改竄しようとした場合に安価なコストで不正を行うことが可能で、仮に失敗しても預けているデポジット(預け金)が返金されて終わりです。

ロングレンジ攻撃の問題

PoSやPoWといったブロックチェーンの承認方式では、承認作業を行なったデータをブロックにまとめてそれを数珠のように繋げてチェーン状にすることで価値と安全性を担保していますが、過去に承認されたブロックを分岐させてメインのチェーンよりも長いチェーンを作り上げることでブロックチェーンの乗っ取りを行うことができます。

古いブロックの承認においては、過去にブロックのPoSを成功さしているのであれば鍵を持っているので、デポジットやブロック報酬など一切発生することなく、チェーンを分岐させることが可能です。

改善提案であるイーサリアムのSlasher

Nothing at Stakeとロングレンジ攻撃の問題点を改善させる案として、イーサリアムがPoS型に将来移行した際にSlasherという懲罰的なアルゴリズムを組み込むことを導入する予定です。これは、イーサリアムのアップグレードプランCasperの中に組み込まれる技術です。

詳しい仕組みは多少難しいので簡単に説明すると、現在のブロックを承認するために2000個前のブロックを利用します。更に、重複するブロックが見つかった場合デポジットしていたイーサリアムを全て没収される仕組みになっています。これにより、上記であげたnothing at stakeを行うためには2000個以上のフォークチェーンを作らなければならないのですが、それ程長いチェーンを繋げれば途中で不正がばれてデポジット金が全て没収されてしまいます。これによりnothing at Stake問題とSlaher内でのロングレンジ攻撃を解決に導くことが可能です。

また、イーサリアムの開発者であるヴィタリク(Vitalik)氏は新たな考案Casper FFGで100ブロックごとにチェックポイントを作り、ポイント毎に投票を行うことで不正なチェーンが伸びることを阻止するようにしています。

Slasher外でのロングレンジ攻撃への対策としても以下の2点のプロトコルを導入しています。

  • 現時点で掛け金をデポジットしていないバリデーターのPoSブロックの作成禁止
  • 古いタイムスタンプが記録されているブロックからチェーンを分岐させることを禁止

PoS型コインの選び方

PoS型コインを選ぶ基準としては、特定の人物が過度に保有しすぎていないか、どのようなルールでステーキングが行われるかを基準に判断する必要が有ります。

特定の人物が過度に保有しすぎてしまうと仮想通貨の流動性の問題に直結されるだけでなく、価格が高くなった段階で大きく売られてしまい価値が大幅に下落する恐れがあるためです。また、ステーキングのルールといった意味では、単純に保有すれば良いのか、それとも保有している期間も重要になってくるのかなどルールを把握しないとせっかく大量に保有したのに承認に参加できない結果になってしまいます。

また、PoS型コインを選ぶ動機の一つにマスターノードを建ててステーキングを行うことがあげられると思います。その場合は、マスターノードを建てるまでに現在価格でどの程度の資金が必要かも予め確認しておいた方が良いでしょう。

PoS型コインの Q&A

Q1PoSはPoWよりも優れているのか?

A1一概にPoSがPoWよりも優れている承認方式と断定することはできません。PoS型のコインとPoW型のコインの論争は度々ネット上でも議論のマトになりますが、そのような論争になるのは主に承認方式の理念の違いから生じます。

PoW型コインが公平性と規模の経済を念頭に置いて開発されているのに対してPoS型コインは電気代や不正リスクを念頭に開発されています。

そのことからPoW型コインは電力消費量が高いため、地球環境的にもエコではないと言う意見があれば、PoWの承認方式のために投資されるリソースは全て堅牢なブロックチェーンを作り上げるために無駄なく利用されていると反対意見も出てくる。

逆にPoS型コインは一定のコインを預けて置くだけで配当を得られるような性質から富を持つものがノーリスクで富を生み出し続けることができると意見を唱える人が入れば、従来の法定通貨市場も同じような構造であり、従来の法定通貨と比べてエコかつブロックチェーンの堅牢性を維持することも十分に可能であると反対意見があります。

このように両者の承認方式を採用している通貨を支持している人はそれぞれの信念によって違います。それを踏まえた上で足りない部分は設計の変更やセカンドレイヤー技術で補おうとしているため、それぞれの意見が出てきます。どちらの承認方式の方が優れているかは自身の信念と照らし合わせて決めることをお勧めします。

Q2PoS承認システムは誰でも参加できるのか?

A2基本的にはお金さえあれば誰でも参加することが可能です。一般的なPoS型コインへのステーキング参加方法はコインの公式ウォレットをダウンロードし、一定数のコインを預け入れて「マスターノード」を建てることと、一定期間預けた状態をキープさせることの2つが必要になってきます。

つまり、PoS承認システムに参加するためには「マスターノード」を建てる資金分の仮想通貨とそれを預ける公式ウォレットの2つの条件さえ満たせてしまえば誰でも承認に参加するとができます。

Q3どれくらいの金額を集めればPoS型コインの承認に参加することができるのか?

A3PoS型のコインによりますが、知名度の高い仮想通貨はステーキングするためのハードルも高くなっています。例えばDASHという匿名仮想通貨は仮想通貨情報サイトcoinmarketcapの2018年11月15日の時価総額ランキングで12位に入る人気の高い仮想通貨ですが、マスターノードを建てるために1000DASH必要で、2018年11月時点での価格で約1,500万ほどになります。
一方知名度の低い仮想通貨Harvest Masternode Coin(HC)はcoinmarketcapの2018年11月15日の時価総額ランキングで1225位にランクインしていますが、2500HCを集めればマスターノードを建てられるため約3,000円ほどでマイニングに参加することができます。