プルーフオブワーク(PoW)とは何ですか?ビットコインがコンセンサスのためにプルーフオブワークをどのように使用するか

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最新のブロックチェーンネットワークを分析するとき、「プルーフオブワーク」という言葉によく出くわします。実際、PoWコンセンサスメカニズムの最初の言及は オリジナルのビットコインホワイトペーパー 中本聡によって作成されました。しかし、PoWとは何であり、なぜこのコンセンサスメカニズムがブロックチェーンテクノロジーにとって重要なのか?

プルーフオブワークは、パブリックデジタル台帳内のトランザクション、ユーザー、およびマイナーをガイドする基本的な資料を表します。システムは、さまざまな種類の悪意のあるアクティビティを回避するために、ネットワーク内のすべてのトランザクションのタイムリーな継続を正常に保証します.

複雑に聞こえますか?心配ない!プルーフ・オブ・ワークの説明をわかりやすい形で書きました。次のセクションでは、PoWネットワークの背後にある各活動と動機を見ていきます。.

プルーフオブワークとは?

プルーフオブワークは、純粋な処理能力を通じて、ネットワークの安定性を損なう可能性のある悪意のあるアクティビティを阻止するシステムを表しています。このコンセプトは、2004年にHallFinneyによって最初に導入されました。再利用可能なプルーフオブワーク。」 当時、PoWの主なアイデアは、スパムメールやDDOS攻撃を防ぐことでした。.

5年後、ビットコインの匿名の作成者である中本聡は、フィニーのアイデアを世界初のブロックチェーンネットワークに実装しました。その前身と同じように、ブロックチェーンベースのPoWも悪意のある活動を防ぎます。しかし、それとは別に、分散型で不変の台帳でトランザクションを機能させる原動力でもあります.

PoWは、ブロックチェーンネットワークのメインシステムであり、ハッシュを提供して確認することでトランザクションを処理します。システム自体は、金銭的報酬の新しいトランザクションを検証することによってネットワークに参加するマイナーによってサポートされています-この場合はビットコイン.

したがって、PoWは、鉱夫とユーザーの両方がブロックチェーンネットワークと対話するときに従うレイアウトと考えることができます。.

ブロックチェーンとは?

ブロックチェーンはの形式です 分散型台帳テクノロジー, おそらく最も単純で最も人気のある例です。 DLT自体は、複数のインスタンス間で共有される複製および同期されたデータのコンセンサスを使用する安全な記録システムです。.

二重支払い

プルーフオブワークが防止する特定の悪意のある活動は、二重支払いと呼ばれます。ブロックチェーンネットワークでは、すべてのトランザクションは特定の金銭的価値を表すデジタルトークンによって裏付けられています.

ビットコインネットワークを介して友人に50ドルを送る場合は、X量のBTCを送る必要があります.

しかし、このコインが別のサービスや製品の支払いにまだ使用されていないことをどうやって知ることができますか? PoWがないと、ネットワークはユーザーがトークンを二重支払いしなかったことを正確に確認できません。そのため、ブロックチェーンテクノロジーは役に立たなくなり、本来の目的と互換性がなくなります。.

ソース – 二重支払いのイラスト.

トランザクションを検証し、コインが2回使用されないようにする中央機関を導入することで、この問題を簡単に解決できます。しかし、そうするのは簡単ですが、それは地方分権化をもたらすのに役立ちません。銀行と同じように機能するのに、なぜブロックチェーンネットワークの使用に煩わされるのか?

中本聡は、すべてのネットワーク参加者が元帳の取引履歴全体にアクセスできるようにすることで、二重支払いの問題を修正しました。ブロックチェーンネットワークの履歴にあるすべてのトランザクションを知ることにより、特定のトークンがすでに使用されているかどうかを見逃すことはできません。.

そのため、中本氏は取引を公表することを考えた。その可能性により、ネットワークのすべてのユーザーは、送受信された順序に基づいて単一のトランザクション履歴に同意することができます。.

タイムスタンプ

時間は線形であるため、トランザクションがどのように順序付けられているかを知ることができる最高のツールです。支払いが作成された時刻をトランザクションにスタンプすることで、元帳全体でのその位置を知ることができます。したがって、タイムスタンプがあります!

元のビットコインネットワークでは、タイムスタンプサーバーを使用してトランザクションの作成時刻を割り当てていました。サーバーは、多数のトランザクションを含むブロックのハッシュを取得し、タイムスタンプを付けるだけです。次に、そのブロックのハッシュが公開されます.

このプロセスの重要な要素の1つは、タイムスタンプサーバーがブロックの以前のタイムスタンプを現在のハッシュに含めることです。そうすることで、サーバーは、各タイムスタンプがネットワークの安定性、正当性、および有効性を強化する、壊れないチェーンを形成します。.

プルーフオブワークによるブロックチェーンのタイムスタンプ

ブロックチェーンネットワークにあるタイムスタンプサーバーのバージョンは、プルーフオブワークコンセンサスシステムと呼ばれるものです。分散化されており、中央の権限を必要としないことを除いて、通常のタイムスタンプサーバーと同様に機能します。.

PoWは、と呼ばれる暗号化ハッシュ関数を利用します SHA-256. ネットワーク自体は、トランザクションごとにナンスを使用して、毎回異なるハッシュを作成します。そうしないと、常に正確なハッシュが生成されます。.

これらのプロセスはすべて、ブロックチェーンノードが複雑な「数学的」問題を解決してトランザクションを検証および確認するプロセスであるマイニングの動作によってサポートされます。タスクを完了した後、ネットワークは、ネットワークへの個人的な貢献に基づいて、ブロックマイニング報酬の特定の部分をノードに付与します.

そのため、各ノードは、ネットワークに投資されたハードウェア電力の量に比例して報酬を受け取ります。ビットコインネットワークをサポートするために使用する処理能力が高いほど、受け取るコインの数は多くなります.

そのため、世界中に巨大なマイニングファームがあり、トランザクションの検証とBTCのマイニングに処理能力が使用される何千ものグラフィックカードで満たされています。.

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クイックサマリー

プルーフオブワークがどのように機能するかをよりよく理解するために、プロセス全体を簡単に要約しましょう。結局のところ、繰り返しはスキルの母であり、これまでに説明した概念により、信じられないほど短い時間で多くの情報を学びました。.

ブロックチェーンネットワークについて話すとき、私たちは公開され、分散化され、すべての関係者に配布されるデジタル台帳を思い浮かべます。あなたが誰かから支払いを送ったり受け取ったりすると、その取引は永遠にネットワークに記録されます.

個々のトランザクションは、いつでも何千ものトランザクションを実行できるブロックに積み上げられます。ブロックがこれらすべてのトランザクションを検証する準備ができたら、マイナーはブロックを確認するために非常に骨の折れる仕事を実行します。確認すると、記録された情報を誰かが混乱させたり編集したりすることなく、ネットワークに永久に記録されます。.

プルーフオブワークは、情報の改ざんを防ぐため、このプロセスにとって非常に重要です。これは、作成または検証された時間と順序に基づいて、各トランザクションとブロックにタイムスタンプを付けることによって行われます。検証のプロセスは、ハッシュ、数字の長い文字列を介して実行されます.

ハッシュは、受信したデータが元のデータと一致することを確認するために使用されます。この場合、元のデータは、ネットワーク上で確認された過去のすべてのトランザクションを参照します。ブロックが前のブロックと一致せず、ハッシュが一致しない場合、マイナーはトランザクションを検証できません.

鉱業

ハッシュとタイムスタンプとは何かを要約したので、マイニングの動作を詳しく見てみましょう。コンピューターがハッシュを生成して確認するだけの場合、ほんの数秒で完了できるジョブを実行することになります。それを防ぐには、作業をプルーフオブワークに入れる必要があります.

すべてのブロックチェーンネットワークは、マイニングを面倒にする一定レベルの難しさを設定します。各ブロックがマイニングされた後、約10分ごとに、難易度が調整されます。難易度は、ハッシュの一種のターゲットを確立するネットワーク自体によって設定されます。ターゲットが高いほど、ブロック全体をマイニングするのが難しくなります.

ソース – 難易度の設定はネットワークによって行われます.

前に述べたように、マイナーはハッシュ時にナンスを使用します。これらのナンスは整数(1回使用される数値)を表し、鉱夫が目標の難易度を下回るハッシュを生成できるようにします。オンクマイナーは有効なハッシュを検出し、それはネットワーク全体で共有され、トランザクションブロックがブロックチェーンネットワークに追加されます.

プルーフオブワークVSプルーフオブステーク

プルーフオブワークの他に、プルーフオブステークと呼ばれる別のコンセンサスメカニズムがあります。各モデルは異なる長所と短所を提供するため、開発者は現在、ブロックチェーンネットワークに適したメカニズムをめぐって争っています.

プルーフオブステーク(PoS)について聞いたことがある場合は、おそらく聞いたことがあるでしょう。 イーサリアム2.0 同じように。ネットワークをより効率的、スケーラブル、そしてコスト効率の高いものにするために、開発者はPoSに基づいてイーサリアム用の新しいネットワークを作成することを決定しました.

PoSの概念は2011年にさかのぼりますが、現在実装されているだけです。成功した場合、イーサリアムはプルーフオブステークの最初のより大きな実装の1つになる可能性があります。しかし、PoSとは何ですか?PoWと比較してどのように異なりますか?

基本的に、違いは誰がネットワークをサポートするかという事実にあります。マイナーの代わりに、PoSはバリデーターを利用します。新しいネットワークは、マイニングを必要とせず、ハッシュを予測する必要がないため、PoWとは完全に異なります。.

プルーフオブステークでは、ネットワークはブロックを提案する必要があるユーザーをランダムに選択します。ブロックが有効な場合、彼はブロックの取引手数料で構成される報酬を受け取ります。そのことを念頭に置いて、取引手数料が増えるにつれてバリデーターはより多くの収入を得ると結論付けることができます.

PoSは、ユーザーがブロックを送信するかどうかを決定する複数の要因に基づいてユーザーを選択します。まず、ユーザーはバリデーターになるためにトークンを賭ける必要があります.

ステーキングとは何ですか?ネットワークのネイティブトークンをロックする行為。基本的にステーキングとは、ネットワーク参加者になる資格を得るために担保を提供するプロセスです。イーサリアム2.0の場合、ユーザーは32ETHをデポジットする必要があります.

なぜステーキングがそれほど重要なのか、そしてなぜユーザーはネットワークを検証するために「支払う」必要があるのか​​?それは、正直さを奨励し、不正行為をやめさせるために使用される方法だからです。バリデーターがうまく機能しないか、悪意を持って動作する場合、ネットワークがバリデーターの利害関係を取ります.

ETH2.0を使用する必要があります?

それに直面しましょう—誰もが報酬を望んでいます。それはまた、今年のDeFiブームからの最大のポイントかもしれません.

PoSはPoWよりも優れています?

イーサリアムはPoWからPoSに移行しているので、開発者が現在移行している理由には確かに動機があるはずです。 PoSがPoWよりも優れているということですか?もしそうなら、なぜですか?

ご想像のとおり、PoSはトランザクションの検証に必要なハードウェアの能力を排除します。その結果、このメカニズムはより環境に優しく、マイニングファームの運営コストを削減します。ビットコインファームは多くの電力を消費し、一部の専門家はそれが世界の汚染に寄与するため、それが障害であると信じています.

イーサリアム2.0の場合、開発者ももう1つの理由でPoSに移行しました。作成者のVitalikButerinによると、プルーフオブステークはネットワークをより分散化してより安全にするでしょう。さらに、コンセンサスメカニズムは、料金を削減し、Ethereumをユーザーにとってよりスケーラブルにするのにも役立ちます.

これまでのところ、プルーフオブワーク設計を備えたビットコインは、大規模に機能することが証明された唯一のネットワークです。新しい設計が実際に機能するか、ネットワークを改善するかについての確認がないため、イーサリアムがPoSネットワークで何をする可能性があるかはまだわかりません。.

プルーフオブステークのもう1つの問題は、これらのネットワークがPoWに比べて安全性が低いことです。マイナーによってもたらされるセキュリティがなければ、PoSブロックチェーンネットワークを操作したり攻撃したりするのが簡単になる可能性があります.

前述の事実を念頭に置いて、私たちにできることは、イーサリアム2.0がどのように機能するかを待つことだけです。スケーラビリティの点でビットコインを上回っている場合は、PoSが確かに優れたオプションであると見なすことができます。そうでなければ、PoWはブロックチェーンネットワークの王様のままです.

結論

プルーフオブワークは、ユーザーが同じ暗号通貨を複数回使用できるようにする問題である二重支払いと戦うために利用されるコンセンサスメカニズムです。中本聡は、マイニング、ハッシュ、タイムスタンプなど、さまざまなプロセスを通じてPoWをビットコインに実装しました.

これらすべてのプロセスを組み合わせることで、ビットコイン台帳は分散化され、分散され、公開されたままになります。 PoWとは別に、プルーフオブステークと呼ばれる新しいコンセンサスメカニズムもあり、マイニングの概念を完全に排除しています。.

PoSはPoWよりも優れていますか?理論的にはそうです。ただし、実際には、数千人のユーザーにサービスを提供する大規模なブロックチェーンネットワークを通じて証明する必要があります。イーサリアム2.0は、開発者が行っている最初の本格的な試みです。プロジェクトがPoSの利用に成功したかどうかはまだわかっていません。それまで、PoWはブロックチェーンネットワークを編成する優れた形式であり続けます.

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