ステーキングの解説：ステーキングとセキュリティの詳細

プルーフ・オブ・ステーク（PoS）とは？

プルーフ・オブ・ステーク（PoS）は、プルーフ・オブ・ワーク（PoW）の代替として設計されたブロックチェーンのコンセンサスメカニズムです。どちらも分散型コンセンサスを実現し、中央集権のないブロックチェーンネットワークのセキュリティを確保するために使用されます。しかし、PoSは、セキュリティモデルとして計算エネルギーを経済的コミットメントに置き換える点で、PoSと異なります。

PoSでは、バリデーターは、ネットワークにステークまたはロックされている暗号通貨の量に基づいて選出されます。この設計により、エネルギー消費が削減され、ネットワーク参加者のインセンティブとシステムの整合性が保たれます。

プルーフ・オブ・ワークからの進化

ビットコインはPoWを導入しました。PoWでは、マイナーは複雑な数学的問題を解いてトランザクションを検証し、ブロックを追加します。PoWシステムは堅牢ですが、多くのリソースを消費するため、環境への懸念が高まっています。 PoSは、ハードウェアへの依存度を低減し、より幅広い参加を可能にする、より持続可能な代替手段として登場しました。

時価総額で世界第2位のブロックチェーンであるイーサリアムは、2022年にマージを経てPoSに移行し、PoSを主流のコンセンサスモデルとして確固たるものにしました。

PoSの基本原則

• ステーク加重検証： 参加者はバリデーターになるために、一定の金銭的ステーク（トークン）をロックする必要があり、これによりブロック検証に対する比例的な影響力が付与されます。
• スラッシング： 悪意のある行為が発覚したバリデーターは、不正行為を抑止するために、ステークの一部または全部を失う可能性があります。
• ファイナリティ： PoSには、検証されたブロックが特定の条件下で不可逆的になることを保証するメカニズムが組み込まれていることがよくあります。

なぜPoSなのか重要事項

PoSは、スケーラビリティ、分散化、そして環境の持続可能性をサポートするため、重要です。PoSは、より多くのユーザーが高価なマイニング機器を必要とせずにブロックチェーンを安全に利用し、参加するための扉を開きます。これにより、より小規模な参加者がガバナンスとコンセンサスに貢献できるようになり、分散型システムの民主主義的精神が強化されます。

ステーキングの概念

ステーキングとは、ユーザーが保有する暗号資産の一部をロックし、Proof of Stakeを用いてブロックチェーンネットワークの運用とセキュリティをサポートするプロセスです。資産をステーキングすることで、ユーザーは新しいブロックを提案または証明することでブロックチェーンの台帳を維持するバリデーターとして選出される資格を得ます。

ブロックを提案するために選出される可能性は、通常、ステーキングされた暗号資産の量に応じて高まります。このモデルは、悪意のある行為がステークされた資金の損失につながる可能性があるため、善良な行動とネットワークルールへの忠誠心を奨励します。

誰がステークできますか？

コインをステークする参加者は、大きく分けて以下のとおり分類されます。

• バリデータ：ノードを運用し、新しいブロックの提案と証明を含むコンセンサスに全面的に参加している個人または団体。
• 委任者：信頼できるバリデータにトークンを委任し、報酬の一部を受け取るユーザー。これにより参入障壁が低くなり、分散化が促進されます。

バリデーターは安定した稼働時間と技術的能力を必要としますが、委任者は信頼できるバリデーターを選択するだけで済むため、ステーキングは一般ユーザーにとってよりアクセスしやすくなります。

ステーキング報酬とインセンティブ

ステーキングと誠実な行動を促進するため、PoSブロックチェーンは参加者に新しいトークンまたは取引手数料を報酬として与えます。この報酬システムは、経済的インセンティブとネットワークの健全性を整合させるように設計されています。

報酬に影響を与える主な要因は以下のとおりです。

• ステーキングされた暗号通貨の量
• ステーキング期間
• バリデーターのパフォーマンスと信頼性
• ネットワーク全体のステーキング参加状況

バリデーターはブロック報酬と取引手数料の一部を獲得し、それを委任者と共有することができます。この相互に有益な関係は、積極的かつ協力的な参加を促進します。

ステーキングによる経済的セキュリティ

資産を担保としてステーキングすることは、不正行為に対する経済的リスクを生み出します。ネットワークに侵入しようとするバリデーターは、ステーキング量を削減されるというペナルティを受ける可能性があります。この抑止モデルにより、ネットワークへの攻撃は経済的に非合理なものとなります。

ネットワークにステーキングされる資産が増えるほど、攻撃コストは高くなり、経済的セキュリティが向上します。そのため、PoSシステムはセキュリティ保証の点でPoWに匹敵し、場合によってはPoWを凌駕します。

PoS が脅威を軽減する方法

Proof of Stake は、攻撃に対抗し信頼性を維持するために、体系的かつ経済的な戦略を採用しています。これらの機能により、コンセンサスモデルはエネルギー効率と堅牢性を兼ね備えています。

一般的な脅威と PoS の防御

• Nothing-at-Stake 問題: PoS では、バリデータは理論上、複数のチェーン上のブロックをコストなしで検証できます。現代の PoS 設計では、スラッシングやファイナリティガジェットといっ​​たペナルティメカニズムによってこの問題に対抗し、二重性（equivocation）を罰しています。
• 長距離攻撃: 攻撃者はブロックチェーンの偽の履歴を作成しようとする可能性があります。一部のPoSチェーンでは、古いバリデータセットを破棄し、チェーンの状態を「ロックイン」するためのチェックポイントを実装することで、この攻撃を制限しています。
• マジョリティ・ステーク攻撃： PoWにおける51%攻撃に類似しており、ステークの過半数以上をコントロールする攻撃です。この攻撃は、ステークの取得コストの高さと、悪意のある行為が発覚した場合の莫大な経済的損失のリスクによって阻止されています。

フォーク選択とファイナリティ

ほとんどのPoSネットワークは、ブロックチェーンの分岐を解決するのに役立つフォーク選択ルールを実装しています。例えば、EthereumのPoSシステムは、LMD-GHOSTルール（Latest Message Driven - Greediest Heaviest Observed SubTree）を用いて、どのチェーンが正規であるかを判断します。

Casper FFG（Friendly Finality Gadget）などのファイナリティプロトコルは、ブロックが一度確定すると、それを覆すことができないように、ガバナンスのレイヤーを追加します。これらのメカニズムは、予測可能で安全なブロックチェーンの継続を実現します。

ガバナンスの役割

分散型PoSネットワークでは、プロトコルガバナンスがコンセンサスルールの精緻化において中心的な役割を果たします。ガバナンスは、トークン保有者が提案に直接投票するオンチェーン方式と、開発者とコミュニティの調整によるオフチェーン方式の2種類があります。

このプログラム可能な意思決定レイヤーにより、PoSネットワークは時間の経過とともに安全に進化・アップグレードすることができ、新たな脅威に対する耐性を強化します。

ネットワークの活性

セキュリティが意味を持つためには、ネットワークが稼働状態を維持し、トランザクションの処理を継続する必要があります。PoSネットワークでは、多様なバリデータセットと冗長性によって、ネットワークの活性が保証されていることがよくあります。ダウンタイムペナルティによって、バリデータの責任はさらに強化されます。

結論

Proof of Stakeは、経済的価値がネットワークを積極的に保護するパラダイムを導入します。金銭的インセンティブ、暗号設計、分散型ガバナンスを融合させることで、PoSシステムは強力なセキュリティと環境持続可能性の両方を実現します。この融合により、PoSはブロックチェーンイノベーションの未来における礎石となるでしょう。