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Proof of Workとは?|COTONOCA Academy

要約: Proof of Workはチェーン上にブロックが追加される際、すべてのマイナー(採掘者)が従う合意形成のルール。仕事量による多数決です。より多くの演算が行われたチェーンを信頼するため、過半数を超える採掘能力を支配されないかぎり、データの改ざんは起こりません。

Proof of Work(PoW)とは、分散型ネットワークのコンセンサス・アルゴリズムの1つです。

コンセンサス・アルゴリズムとは、直訳すると「合意の手順」。チェーン上にブロックを追加するときに全てのマイナー(採掘者)が従う、合意形成のルールです。このPoWというルールのおかげで、ビットコインなどの仮想通貨の取引が、チェーン上に正しく記録されます。

PoWは最初期に実装されたコンセンサス・アルゴリズムです。今日のパブリックドメインには、Proof of Workのほか、Proof of Stake(PoS)、Proof of History(PoH)、Proof of Consensus(PoC)、Delegated Proof of Stake(DPoS)など、多くのアルゴリズムが存在しています。

採掘者が中央銀行の役目を果たす

米ドルやユーロ、日本円のような政府の発行する法定通貨では、流通している通貨の総量を政府や中央銀行などの中央機関が把握して、通貨の生産量がコントロールされます。それに対し、ビットコインやその他の仮想通貨では、その中央機関の役割をマイナー(採掘者)が果たします。各端末に権力が分散されているのです。

マイナーは、新しいコインの供給を制御し、ネットワークを保護し、取引を承認します。膨大な量の演算を行なって新規ブロックを生成し、ブロックに含まれる取引情報に嘘偽りがないかを検証します。

仕事量による多数決のしくみ

PoWのマイニングでは、演算に最初に成功してブロックを生成したマイナーに、ネットワーク独自の仮想通貨(ビットコインだとBTC、イーサリアムだとETH)が一定量支払われます。生成されたブロックは他のすべてのマイナーに一斉送信され、受信したマイナーはそのブロックが正しいものかを検証します。

ここで、突発的な計算ミスや、悪意を持ったマイナーによる取引データの改ざんなどが発生した場合、チェーンの分岐が起こります。そのとき、どちらが正しくて、どちらが間違っているのかを判断する基準がPoWです。

PoWは簡単に言うと、仕事(Work)量による多数決です。より多くの演算が行われたチェーン、つまり、繋がっているブロック数の多いチェーンを正しいと判定します。そうすることによって、ネットワーク全体で50%を超える採掘能力(ハッシュパワー)を支配されないかぎり、データの改ざんなどの不正行為が不可能になります。

Proof of Workを支える経済的合理性

マイニングには、機器の処理能力や電力などの現実世界のリソースを費やします。

これは、マイナーがネットワークの利益のために働く動機となります。受け取る報酬の価値を高めるためには、ネットワークの信頼性と安全性を確保しなくてはならないからです。不正行為を行うことと、ネットワークへの貢献で報酬を得ることを比較すると、後者に軍配があがるような構造になっています。よく耳にする「電気代がかかるからビットコインには価値がある」という言葉は、このような経済的合理性を指すものです。

ビットコインの暗号化には、アメリカ国家安全保障局によって設計され、2001年にアメリカ国立標準技術研究所によって標準化されたハッシュ関数「SHA-2」(SHA-256、SHA-512など)が用いられています。