プルーフ・オブ・ワーク（PoW）とは何か、どのように機能するのか？

プルーフ・オブ・ワーク (PoW) とは何ですか？

プルーフ・オブ・ワーク (PoW) は、マイナーが計算能力を使用して暗号パズルを解き、トランザクションを検証するブロックチェーンコンセンサス方式です。

 

PoWシステムでは、マイナーは計算能力を使用して暗号パズルを解く競争を行います。最初にパズルを解いた者が、次のトランザクションのブロックをブロックチェーンに追加する権利を得て、報酬を受け取ります。

 

このプロセスにより、不正行為が高コストになり、履歴の書き換えが困難になるため、PoWチェーンは攻撃に対して耐性があり、ネットワークのセキュリティと分散化を維持するのに役立ちます。

 

 

PoWはどのように機能しますか？

PoWは、参加者が新しいトランザクションを追加する前に実際の計算作業を行ったことを証明することでブロックチェーンを保護します。資本を賭ける代わりに、マイナーは計算能力を競い、その努力のコストがネットワークの誠実さを保ちます。

 

PoWプロセスの4つの主要なステップは次のとおりです：

1. マイニング：マイナーは専門のハードウェアを使用して暗号パズルを解きます。これらのパズルは解くのが難しいですが、完了するとネットワークが簡単に検証できます。

2. ブロック提案：最初にパズルを解いたマイナーが次のトランザクションのブロックを提案する権利を得ます。このブロックには最近のトランザクションと前のブロックへの参照が含まれています。

3. 検証：ネットワーク上の他のノードが提案されたブロックを迅速にチェックします。解決策が有効でトランザクションがルールに従っている場合、ブロックは受け入れられ、ブロックチェーンに追加されます。

4. 報酬とコスト：勝利したマイナーはブロック報酬とトランザクション手数料を受け取ります。不正行為を行ったり解決策を見つけられなかったマイナーは何も得られず、電力とハードウェアのコストを支払うことになります。これが乱用を抑制します。

 

PoWを創設したのは誰ですか？

PoWには単一の創設者はいません。このアイデアは、1993年にCynthia DworkとMoni Naorによって、スパムやサービス拒否攻撃を防ぐ方法として初めて紹介されました。1999年には、Markus JakobssonとAri Juelsが「ハッシュキャッシュ」と呼ばれるバージョンを開発し、PoWをメールシステムに適用しました。

 

この概念は、サトシ・ナカモトがビットコインのコンセンサスメカニズムとして使用し、ブロックチェーンを保護し、分散型デジタル通貨を可能にしたことで世界的に認知されました。

 

PoWの利点

1. 実証済みのセキュリティ PoWは、あらゆるコンセンサスメカニズムの中で最も長い実世界での実績を持っています。ビットコインは2009年からPoWで運用されており、プロトコルレベルでの攻撃は成功していません。セキュリティをエネルギーやハードウェアのような物理的リソースに結びつけることで、PoWはネットワーク攻撃を高コストで困難にします。

2. 許可不要の参加による分散化 PoWマイニングには、ネットワークのネイティブ資産を事前に所有する必要はありません。ブロックの検証を開始するために許可、委任、またはガバナンスの承認は必要ありません。このオープンアクセスは、PoWネットワークを検閲や政治的影響に対して耐性を持たせます。

3. 明確でシンプルなインセンティブモデル PoWのルールは理解しやすいです：計算能力を提供し、ルールに従い、報酬を得る。不正を試みると、無駄な電力とハードウェアコストで損失を被ります。この直接的なコスト構造は、複雑なスラッシングロジックや社会的調整に頼らずにインセンティブを整合させます。

4. 蓄積された作業による強力な確定性 PoWシステムでは、トランザクションを逆転させるには、後続のすべてのブロックの作業をやり直す必要があります。より多くのブロックが追加されるにつれて、履歴を書き換えるコストは急速に増加します。そのため、PoWチェーンの古いトランザクションは非常に安全と見なされます。

 

PoWの制限

1. 高いエネルギー消費 PoWは大量の電力を必要とし、これが最も一般的な批判です。多くのマイニングが現在再生可能エネルギーや余剰エネルギーを使用していますが、ネットワーク全体のエネルギー使用量は依然としてプルーフ・オブ・ステーク (PoS)システムと比較してかなりのものです。

2. ハードウェア集中リスク マイニングは資本集約的になっています。専門のASICハードウェアと安価な電力へのアクセスが大規模なオペレーターに有利をもたらし、地理的および参加者の多様性が時間とともに減少する可能性があります。

3. ベースレイヤーでのスケーラビリティの低下 PoWブロックチェーンはセキュリティを速度よりも優先します。ブロック時間とスループットは意図的に保守的であり、メインチェーンのトランザクション容量を制限します。現在のスケーリングは、ベースレイヤーの変更ではなく、レイヤー2ソリューションを通じて行われています。

4. 経済的集中圧力 参加は許可不要ですが、規模の経済が重要です。大規模なマイニングプールは、実際にはブロック生成の制御が分散されているとしても、かなりの影響力を持つことができます。

 

PoWはPoSより優れている点は何ですか？

PoWはすべてにおいて優れているわけではありませんが、いくつかの点で非常に優れています。そのセキュリティは電力やハードウェアのような実世界のコストに結びついており、攻撃を高コストで偽装しにくくします。参加するために大量のトークンを事前に所有する必要はなく、ルールの変更は意図的に遅くされており、PoWチェーンを捕捉または操作しにくくしています。

 

そのトレードオフは効率です。PoWはPoSよりも遅く、エネルギーを多く消費します。しかし、中立性、制御への抵抗、長期的な信頼性を目指す場合、PoWは依然としてその地位を保っています。そのため、特にビットコインなどのネットワークはそれを維持しています。

 

主要なPoWネットワークには、ビットコイン（SHA-256マイニング）、イーサリアムクラシック（PoWベースのイーサリアムオリジナルチェーン）、ライトコイン（Scrypt PoW）、モネロ（プライバシー重視のPoW）、ビットコインキャッシュ（大きなブロックを持つPoW）、およびZcash（オプションのプライバシーを持つPoW）があります。

 

 

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