仮想通貨のコンセンサスアルゴリズムとは?種類や特徴、メリット・デメリットについて徹底解説!

仮想通貨のコンセンサスアルゴリズムとは?種類や特徴、メリット・デメリットについて徹底解説!

サトシくん XXX(表情名入力)サトシくん

仮想通貨には特定の管理者がいなくて、みんなで取引内容を承認し合っているって話だったけど、みんながキチンと承認してくれるって保証はないんじゃないのかなぁ?

モナちゃん XXX(表情名入力)モナちゃん

だから、承認することで仮想通貨がもらえるという仕組みにしているのよ。ね、カネット?

カネット XXX(表情名入力)カネット

その通リ!それに、その承認方法も通貨によって違うんダ。これを「コンセンサスアルゴリズム」っていうんだヨ。

サトシくん XXX(表情名入力)サトシくん

ムムム…。また難しそうな言葉が出てきた…。

カネット XXX(表情名入力)カネット

大丈夫だヨ。わかりやすく説明するから安心してネ!

コンセンサスアルゴリズムとは、仮想通貨取引の承認に利用される合意形成の方法のこと。

仮想通貨は法定通貨と違って中央管理者がおらず、ユーザーが互いに取引内容を承認し合うブロックチェーンという技術を使って運用しています。そしてコンセンサスアルゴリズムは、ブロックチェーンの健全な運用のために決められたものなのです。

ただ、ひと口にコンセンサスアルゴリズムといってもいくつか種類があり、それぞれ特徴が違います。仮想通貨取引を行う際には、それぞれの特徴を理解しておくことが大切なのです。

今回は、仮想通貨のコンセンサスアルゴリズムとは何か、そして、種類や特徴、メリット・デメリットについて解説します。

仮想通貨のコンセンサスアルゴリズムとは

コンセンサスは合意、アルゴリズムは方法を意味しています。つまり、コンセンサスアルゴリズムは仮想通貨取引の合意方法を表す言葉として使われています。

仮想通貨は、取引内容をひとつのブロックにまとめ、不正がないか承認し合うブロックチェーンという技術のもとで運用されています。

まずは、ブロックチェーンの基本的な仕組みから確認していきましょう。

ブロックチェーンの基本的な仕組み

ブロックチェーンの基本的な仕組みを理解しておくと、コンセンサスアルゴリズムが理解しやすくなります。

ブロックチェーンは分散型台帳と言われる技術で、取引データをネットワークの参加者同士で承認し合う特徴があります。

基本的には誰でもネットワークに参加して、取引データの承認を行うことができます。

取引データは公開されており、複数のコンピューターにまったく同じ取引データが保存されているので、不正や改ざんが発生してもすぐに発覚してしまうのです。

ブロックチェーンには中央管理者がいないので、取引データを誰がどのように承認するのか、ルールを決めておく必要があります。

もし、ルールを決めておかないと、悪意ある人が集中的に不正な取引を承認することが可能になり、仮想通貨の安全性が崩れてしまうのです。この悪意ある行動は51%攻撃と呼ばれています。

仮想通貨の51%攻撃

51%攻撃とは悪意のあるグループまたは個人により、ネットワーク全体の採掘速度の51%(50%以上)を支配し、不正な取引を行うことです。一人のノードが全体が持つ計算量の過半数を支配し(1)不正な取引の正当化 (2) 正当な取引の拒否 (3) 採掘の独占を行うことが可能となります。

引用元:https://bitflyer.com/

コンセンサスアルゴリズムを理解するには、仮想通貨の51%攻撃について理解しておくことも大切です。

51%攻撃とは、ネットワーク参加者(ノード)が悪意を持って、ネットワーク全体の51%(50%超)を支配し、不正な取引を行うこと。

ブロックチェーンは、不特定多数の参加者によって民主的に運営されますが、一部の参加者に権力が集中してしまうと、不正な操作ができてしまうのです。

一部の参加者によって不正な取引が承認され、正当な取引が承認されなくなると、通貨としての信頼や価値を失いかねません。

そこで、取引を承認する合意形成の方法を決めておくことで、51%攻撃のリスクを下げ、健全な運営ができる体制を整えているのです。

仮想通貨の不正や改ざんを防ぎ、健全な運営を続けるためには、51%攻撃が起こらない仕組みを作る必要があります。

そして、その仕組みがコンセンサスアルゴリズムなのです。

モナちゃん XXX(表情名入力)モナちゃん

そっかぁ。一番早く計算を解いた人が正しいってことになっちゃうと、その仕組みを悪用される可能性もあるのね。

カネット XXX(表情名入力)カネット

だから、より健全に運営していくために、コンセンサスアルゴリズムが決められているんダ。コンセンサスアルゴリズムはいくつか種類があるんだケド、代表的なものを紹介していくヨ!

4種類のコンセンサスアルゴリズムの比較

仮想通貨で採用されているコンセンサスアルゴリズムは、主に以下の4種類です。

  • プルーフ・オブ・ワーク(PoW)
  • プルーフ・オブ・ステーク(PoS)
  • プルーフ・オブ・インポータンス(PoI)
  • プルーフ・オブ・コンセンサス(PoC)

仮想通貨の運用を支えているのはブロックチェーン技術ですが、通貨によって合意形成の方法は異なり、それぞれメリット・デメリットがあります。

アルゴリズム特徴メリットデメリット採用通貨
プルーフ・オブ・ワーク(PoW)計算量による合意形成不正・改ざんに強い・電気代がかかる
・51%攻撃のリスクがある
・ビットコイン
・ライトコイン
プルーフ・オブ・ステーク(PoS)通貨の保有量による合意形成・コストがかからない
・51%攻撃のリスクが低い
・価格が比較的安定している
・流動性が低下する
・格差が生まれる
・ネオ
・エイダコイン
※イーサリアムが移行予定
プルーフ・オブ・インポータンス(PoI)重要度・貢献度(通貨の保有量、取引量、取引回数など)による合意形成・コストがかからない
・ 51 %攻撃のリスクが低い
・流動性の確保
格差が生まれるネム
プルーフ・オブ・コンセンサス(PoC)選ばれた承認者(バリデーター)による合意形成・承認時間が短い
・ 51 %攻撃のリスクが低い
・トラブルに速やかに対処できる
中央集権的リップル

上の表は、4種類のコンセンサスアルゴリズムについてまとめたものです。

それぞれに特徴、メリット・デメリット、採用通貨が異なることがわかります。

コンセンサスアルゴリズムの内容を理解すれば、通貨ごとの特徴が明確になるので、どの通貨に投資すべきかを判断できるようになるのです。

続いて、4種類のコンセンサスアルゴリズムについて詳しく解説していきます。

サトシくん XXX(表情名入力)サトシくん

プルーフ・オブ・なんとかって名前ばかりでますます難しい…。違いもよくわからないなぁ…。

カネット XXX(表情名入力)カネット

「プルーフ」は「証明」という意味なんダ。で、「ワーク(=仕事量)」「ステーク(=賞金)」「インポータンス(=重要度)」「コンセンサス(=承認)」という言葉の意味を考えると理解しやすいかナ。まずは「プルーフ・オブ・ワーク」から説明するネ!

プルーフ・オブ・ワーク(PoW)

まずは、プルーフ・オブ・ワーク(PoW)の特徴やメリット・デメリット、採用している通貨について確認していきましょう。

プルーフ・オブ・ワークの特徴

プルーフ・オブ・ワークは、計算量に応じて報酬を与える仕組みで、ビットコインやライトコイン(LTC)が採用している合意形成の方法です。

不特定多数のネットワーク参加者のうち、膨大な計算を要する問題を最初に解いた者がブロックの承認者になります。

たとえば、ビットコインの場合は、取引データを10分ごとに1つのブロックにまとめ、そのブロックを一括で承認しています。

新たにブロックを追加するときは、一定の条件を満たすハッシュ値を見つけるために、膨大な計算を行う必要があるのです。

この作業をマイニングと言い、最初に正解のハッシュ値を見つけた参加者(マイナー)に報酬としてビットコインが与えられます。

意味のある計算をするわけではなく、一定の条件を満たすハッシュ値を探すだけなので、膨大な計算ができる高性能のコンピューターを持っている人ほど有利になります。

プルーフ・オブ・ワークのメリット

プルーフ・オブ・ワークのメリットは、不正や改ざんが困難であることです。

不特定多数のマイナーが膨大な計算を行い、一定の条件を満たすハッシュ値を見つける必要があるため、特定のマイナーに権力が集中しにくいのです。

特定の参加者が不正をするには、その他大勢の参加者の計算量を上回る必要があるため、基本的には不正や改ざんは不可能です。

不正なブロックを生成するよりも、マイニングに参加をして報酬を得るほうが、働きに見合った利益を得られます。

プルーフ・オブ・ワークのデメリット

プルーフ・オブ・ワークでは、膨大な計算が必要になるため、高額の電気代がかかるデメリットがあります。

中には、マイニング専用の高性能コンピューターを何千台も用意してマイニングを行う業者もいます。

マイニングは24時間365日コンピューターを稼働させる必要があるため、とにかくコストがかかるのです。

また、不正や改ざんが困難な仕組みではあるものの、51%攻撃のリスクがあるとも言われています。

高い処理能力を持つマイナーが手を組めば、ネットワーク全体の51%の権力を手に入れる可能性はゼロではありません。

ビットコインのように取引期間が長く、取引量が多い通貨は51%攻撃を受ける可能性は低いでしょう。

しかし、取引規模が小さい通貨の場合は、特定の承認者が権力を手に入れる可能性は十分に考えられるのです。

カネット XXX(表情名入力)カネット

プルーフ・オブ・ワークはビットコインをはじめ多くの仮想通貨が採用してイル。ざっくり言うと、仕事を一番早くこなせば勝ちってことなんだけど、それだと良いコンピュータを使える人ほど有利ってことにもナル。

モナちゃん XXX(表情名入力)モナちゃん

お金をたくさんかけるほどマイニングがしやすくなるってことなのね。

カネット XXX(表情名入力)カネット

だから、どうしてもコストがかかるのと、51%攻撃のリスクもアル。ビットコインはユーザー数が膨大だから実際には難しいんだけど、理論上は攻撃可能なんダ。

プルーフ・オブ・ステーク(PoS)

次に、プルーフ・オブ・ステーク(PoS)の特徴やメリット・デメリット、採用している通貨について確認していきましょう。

プルーフ・オブ・ステークの特徴

プルーフ・オブ・ステークは、通貨の保有量に応じて報酬を与える仕組みで、ネオ(NEO)やエイダコイン(ADA)が採用しています。

また、イーサリアム(ETH)も、プルーフ・オブ・ワークから移行予定と発表しています。

通貨の保有者がブロックを生成する役割を果たしているので、プルーフ・オブ・ワークのような膨大な計算は不要です。

また、単純に保有量だけで報酬が支払われるわけではなく、保有量と保有期間が考慮されます。

プルーフ・オブ・ステークのメリット

プルーフ・オブ・ステークのメリットは、電気代がかからず、低コストで運用できることです。

マイニングという考え方がなく、通貨を保有するだけで報酬がもらえるので、膨大な計算をする必要がなく、電気代がかからないのです。

また、プルーフ・オブ・ステークには、51%攻撃のリスクがないと言われています。

51%以上の通貨を保有する人が不正(51%攻撃)をすることも可能ですが、不正が発覚すれば通貨の価値が下がってしまいます。

つまり、通貨の保有者には不正をするメリットがないため、基本的には51%攻撃は起こらないのです。

通貨を長期間保有する人が多いので、価格が比較的安定しているのもメリットです。

プルーフ・オブ・ステークのデメリット

プルーフ・オブ・ステークは、通貨の保有量が多い人に報酬の権利を与える仕組みであるため、保有者は通貨を手放そうとせず、保有し続けます。

そのため、通貨の流動性が低下する可能性があり、決済手段としての活用には不向きなのです。

また、通貨の保有量が多い人に権力が集中し、格差が生まれやすいのもデメリットです。

仮想通貨は、法定通貨のように特定の国や地域に属さず、民主的なお金であるのが特徴ですが、保有量の多い人たちだけで運営が決められてしまうリスクもあるのです。

カネット XXX(表情名入力)カネット

プルーフ・オブ・インポータンスは重要度によって選ばれた参加者が報酬を手にする権利を得る仕組みなんダ。この重要度は通貨への貢献度によって決まってイル。

モナちゃん XXX(表情名入力)モナちゃん

つまり、通貨を流通させようとたくさん取引をした人の方が重要度が高いってわけかしら。

カネット XXX(表情名入力)カネット

そういうコト。プルーフ・オブ・ステークの場合はみんな流通させずに持っておくことが多いから、その欠点を補っていると言えるネ。

プルーフ・オブ・コンセンサス(PoC)

最後に、プルーフ・オブ・コンセンサス(PoC)の特徴やメリット・デメリット、採用している通貨について確認していきましょう。

プルーフ・オブ・コンセンサスの特徴

プルーフ・オブ・コンセンサスは、中央管理者が選定した承認者(バリデーター)が取引を承認する仕組みで、リップル(XRP)が採用しています。

中央集権的な仕組みで、他のコンセンサスアルゴリズムとは性質が異なります。

基本的には個人ではなく、金融機関などの企業から承認者(バリデーター)を選定し、その承認者の80%以上が有効と判断した取引だけが承認されるのです。

リップルの場合は、開発元のRipple社が選んだ金融機関などが取引の承認を行っています。

プルーフ・オブ・コンセンサスのメリット

プルーフ・オブ・コンセンサスのメリットは、承認時間が短く、51%攻撃のリスクが低いことです。

膨大な計算が不要なうえに、処理能力の高い承認者に限定しているので、短時間で承認できるのです。

また、中央管理者が信頼できる承認者(金融機関など)を選定しているため、基本的には51%攻撃は起こらないと言われています。

何かトラブルが発生しても、中央管理者がいることで速やかに対処できるのもメリットです。

プルーフ・オブ・コンセンサスのデメリット

プルーフ・オブ・コンセンサスのデメリットは、中央集権的であることです。

他の3種類のコンセンサスアルゴリズムとは異なり、中央管理者が承認者を選定しているため、中央管理者の権限が強いのです。

そのため、中央管理者が攻撃されることによって、健全な運営ができなくなる恐れがあります。

また、選定された承認者が結託して、不正や改ざんを行う可能性もゼロではありません。

このように、プルーフ・オブ・コンセンサスには、中央管理者が存在することによるリスクがあるのです。

カネット XXX(表情名入力)カネット

プルーフ・オブ・コンセンサスは中央管理者が指名した人が報酬をもらえる権利を与えられる仕組みダヨ。

サトシくん XXX(表情名入力)サトシくん

51%攻撃のリスクは少ないけど、中央集権化しちゃうのが懸念される点だよね。う~ん、どのコンセンサスアルゴリズムにもメリットとデメリットがあるんだなぁ。

カネット XXX(表情名入力)カネット

そうなんダ。でも、これらのメリット・デメリットを知っておくだけでも投資する通貨選びの参考になるからネ。新しい通貨や知らない通貨が出てきたら、コンセンサスアルゴリズムを調べておくクセをつけておこウ!

コンセンサスアルゴリズムの特徴を理解して、仮想通貨の取引をしよう!

コンセンサスアルゴリズムとは、仮想通貨取引の承認に利用される合意形成の方法のことで、主に4種類の方法が存在します。

それぞれにメリット、デメリットがあり、51%攻撃によって不正や改ざんが起こらないように工夫されているのです。

通貨によって採用しているアルゴリズムが異なるため、理解を深めることで、購入する通貨選びなど、仮想通貨投資にも生かせます。

コンセンサスアルゴリズムの特徴を理解して、仮想通貨の取引をしましょう。