Consensus mechanisms

Proof of Stake (PoS)、Proof of Staked Authority (PoSA)、Proof of Work (PoW) コンセンサスメカニズムの用語集の定義。Chiliz Chain の Parlia エンジンの文脈とともに解説します。

Consensus mechanism（コンセンサスメカニズム）

暗号資産はデータベースとしてブロックチェーンを使用しているため、consensus mechanism はブロックチェーンへの記入を検証することでブロックチェーンを保護し、すべての取引の最大限の安全性を確保します。取引の検証において最も普及している consensus mechanism には主に 3 種類があります。Proof of Stake、Proof of Staked Authority、Proof of Work で、以下に説明します。

Proof of Stake（PoS）

Proof of Stake は、取引を処理し、新しいブロックを作成またはブロックチェーンに追加するための consensus mechanism です。Validator は、ブロックチェーン上の取引を検証するための担保として、一定量の暗号資産を stake します。システムは validator をランダムに選んで mining 作業を行わせますが、これは Proof of Work の仕組みとは正反対です。報酬として、validator は取引手数料を受け取ります。

PoS では、validator が誓約した stake に応じてブロックが割り当てられます。ブロックハッシュに必要な数の先行ゼロを最初に見つけることを競うのではなく、ブロックはあらかじめ validator に割り当てられます。

各 consensus mechanism には、それぞれの長所と制約があります。ただし、PoS はセットアップへの投資や大量の電力消費を必要としないため、PoW よりも環境に優しいとされています。

なぜ PoS が好まれるのか？

proof-of-stake では、ブロック検証と取引検証に必要な計算作業量を減らすことで、ブロックチェーンの安全性が保たれます。各 consensus mechanism にはそれぞれの長所と制約があります。ただし、PoS はセットアップへの投資や大量の電力消費を必要としないため、PoW よりも環境に優しいとされています。

PoS はどのように機能するのか？

Proof of stake は、自らの stake を誓約した validator をランダムに選び、取引を検証して新しいブロックをブロックチェーンに追加させます。PoS は、インフラやセットアップの面で PoW より経済的な consensus mechanism とされています。

PoS が機能するにはいくつかの要素が必要となるため、多くの費用が発生する場合があります。たとえば、full node を運用するには、ブロックチェーンのサイズに見合った本格的な処理・ストレージユニットが必要です。

Proof of Stake の欠点

PoS の顕著な欠点の 1 つは、stake のロビー活動/買い占めを助長することです。ある当事者が保有する暗号資産のシェアが大きいほど、コンセンサスに関係なく、その影響力は大きくなります。これ自体が、分散型フレームワークという考え方や、ブロックチェーンが世界中で成り立たせている公正な取引を、ある程度損ないます。

Delegated Proof-of-Stake（DPoS）について

Delegated Proof of Stake（DPoS）では、関心のある当事者が validator になるために一定量の token を誓約します。これらの validator が、ブロックチェーン上で取引のブロックを作成・検証します。

Proof-of-Staked Authority（PoSA）

PoSA は、多くの暗号資産ネットワークや validator によって、本来備わった consensus mechanism として広く使用されてきました。PoSA 検証に参加する暗号資産クライアントを利用したり、validator になったりすることは、ネットワークを保護し報酬を得る一助となります。

PoSA Consensus Mechanism = Proof-of-Stake (PoS) 
                           + Proof of Authority (PoA)

その EVM 互換性をベースラインとして、Chiliz Chain は Proof-of-Staked Authority（PoSA）コンセンサスによる validator（現在 13）からなるシステムを導入し、より短いブロックタイムと低い手数料を実現しています。staking で最も多くボンドした validator 候補が validator となり、ブロックの生成を開始します。 さらに、ダブルサイン検出やその他の slashing ロジックが、安全性、安定性、チェーンのファイナリティをより一層保証します。

Proof of Work（PoW）

Proof of Work は、もう 1 つの種類の consensus mechanism です。すべての暗号資産取引を検証・承認・記録してからブロックチェーンに追加します。新しいブロックの作成を意図的に遅くする可能性があります。Proof of work はセキュリティ侵害のない安全な取引を保証します。また、miner に暗号資産の形でブロック報酬を得る機会を与えます。

PoW はどのように機能するのか？

すべての取引には取引ハッシュが付随します。ここで miner は、ターゲットハッシュに似たハッシュを生成しなければなりません。Miner（専用コンピューター）は、その方程式を最初に解くことを目指します。

私たちが遊ぶビデオゲームによく似て、これらのパズルがより短時間で解かれると mining の難易度は上がります。また、より複雑なパズルはより多くの報酬を求めることがあります。とはいえ、mining アルゴリズムがどのように機能するかを示す構造や形式は存在しません。

Decentralised Application（dApps）

dApps は Decentralised Application の略です。フロントエンドのユーザーインターフェースを smart contract と接続する、分散型ネットワーク上に構築されたものです。通常、dApps はオープンな API を持ち、開発者は他者がコード化した既存の smart contract やテンプレートを利用できます。

Fungible token（代替可能トークン）

暗号資産は、ある時点で同じ種類の別のコインと同じ価値を持つため、fungible token の完璧な例です。暗号資産の代替可能な性質は、コードスクリプト/smart contract によって示されます。これらは部分に分割でき、固有のものではありません。

知っておくとよいこと

Fan Token は fungible token です。

Non-fungible token（NFT、非代替性トークン）

Non-fungible token（NFT）は、アート、音楽、ゲーム、ビデオゲーム、希少なコレクティブルなどのデジタル資産の形をとることができます。NFT は（多くの場合）固有のアイテムの所有権を表し、購入、売却、譲渡、さらには作成が可能です。これらのトークンはブロックチェーン上に保存されるため、すべての取引はブロックチェーン上にデジタル記録され、作成者は所有権だけでなくこれらの資産の真正性も証明できます。

NFT と暗号資産の主な類似点は、どちらもブロックチェーン上に構築され、似たプログラミング言語を使用していることです。