目次

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  1. ブロックチェーンのコンセンサスアルゴリズム(合意形成)とは?
  2. PoW(プルーフオブワーク)の概要₋ビットコインのコンセンサスアルゴリズム(合意形成)
  3. ブロックチェーンのコンセンサスアルゴリズム(合意形成)の種類₋有名3選
  4. 更なる理解のために
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ビットコインやブロックチェーンについて調べていると『コンセンサスアルゴリズム』という言葉を目にする機会がありますね。

この記事にたどり着いた方は

『コンセンサスアルゴリズムって何』

『ビットコイン以外のコンセンサスアルゴリズムは』

などの情報が知りたいのではないでしょうか。

この記事では、『コンセンサスアルゴリズムの概要』『有名なコンセンサスアルゴリズムの種類と特徴』を解説していきます。

まずは、ブロックチェーンのコンセンサスアルゴリズムについて概要を見ていきましょう。

ブロックチェーンのコンセンサスアルゴリズムとは、合意形成とも呼ばれていて、ブロックチェーンネットワークでの取引の正当性を確認するための重要な仕組みです。

コンセンサスアルゴリズムは使用されているブロックチェーンや仮想通貨によってさまざまですが、中でも特に有名なのは『ビットコイン(bitcoin)で使用されているPoW(Proof of Work,プルーフオブワーク)』ではないでしょうか。

このPoWはブロックチェーンの初期のコンセンサスアルゴリズム(合意形成)で、PoWが抱える問題を解決するために現在ではさまざまなコンセンサスアルゴリズムがあります

ブロックチェーンのコンセンサスアルゴリズムを理解するには、PoWの概要と、それが抱える問題点を理解する必要があります。

次にPoWの詳細を確認していくので、一緒に見ていきましょう。

ビットコイン(bitcoin)のPoWとは約10分間に及ぶ膨大な計算処理を行うことで新規ブロックを生成し、そのブロックの正当性(改ざんや二重使用がないか)をネットワーク参加者で承認するというものです。

このPoWはビットコインで初めて利用され、ビザンチン将軍問題(※1)というインターネット上の合意形成問題を実用的に解決しました。

PoWでは、ナンスという数値を見つけ出すために膨大な計算処理をしているのですが、この作業はマイニングと呼ばれています。

このPoWではマイニング作業をネットワーク参加者に課すことで改ざんを困難なものとし、当時は革新的なものとされていましたが、時がたつにつれてその問題点がわかってきました。

PoWには以下の問題点があります。

  1. 取引の承認に約10分かかる

  2. 51%問題


51%問題とは、悪意ある参加者が計算処理(マイニング)速度の約51%以上を掌握することで改ざんが可能となる問題

(※1)ビザンチン将軍問題とは、互いに信頼できない者同士が参加するP2Pネットワークでの合意形成問題。P2Pネットワークでは、悪意ある参加者(ビザンチン将軍)の嘘(改ざん、二重使用など)を判断、防止することはできないとされていました。

ビザンチン将軍問題の詳細に関しては『ブロックチェーンとビザンチン将軍問題』の記事をご覧ください。


ここまでで、PoWの概要に関して解説していきましたが、『PoWとは、膨大な計算処理による合意形成』で『取引承認の時間』と『51%攻撃』という問題があることがわかりましたね。

ブロックチェーンはビットコインを成立させるために誕生した技術なのですが、現在ではその汎用性の高さから、さまざまな仮想通貨、サービスに応用されてきています。

それにしたがって、ブロックチェーンのコンセンサスアルゴリズムの形式も増え、PoWの欠点を改良したコンセンサスアルゴリズムが誕生しています。

次に、PoWが抱える問題を解決した3つの有名なコンセンサスアルゴリズムと解決方法について解説していきます。

コンセンサスアルゴリズム3選

PoC(Proof of Consensus:プルーフオブコンセンサス)

PoS(Proof of Stake:プルーフオブステーク)

PoI(Proof of Inportannce:プルーフオブインポータンス)

PoC(Proof of Consensus)

PoCとはリップルの分散型台帳で使用されているコンセンサスアルゴリズムです。

リップルとはXRPという仮想通貨を活用した送金システムのこと。

リップルでは取引の承認が、一部の参加者によって実行されるので取引の承認にかかる時間は『5~10秒』ほどと短いのが特徴です。

リップルの詳細について知りたい方はこちらの『リップルとは』の記事をご覧ください。

PoS(Proof of Stake)

PoSとはmijin(※1)というブロックチェーンで使用されているコンセンサスアルゴリズム。

PoSでは、コインの保有量に応じてブロックの生成成功確率が設定されます

コインを多く持っている参加者が成功確率が高く、改ざんが可能なのですが、改ざんをすると自分が持っているコインの価値の暴落を引き起こすため改ざんをするメリットはありません。

合理性を利用することで51%問題を防いでいます。

(※1)mijinとは、誰もが簡単にプライベートP2Pネットワークとして利用できるように開発された汎用プラットフォーム

PoI(Proof of Importance)

PoIとは、マイナー(マイニングを行う参加者)をランク付けし、ランクが高いほど、ブロックの生成成功確率が高くなるように設定されています。

ランクの付け方の基準には、『コインを多く持っている』という条件も含まれており、PoSと同様に51%問題への解決策として期待されています。

PoIはNEM(ネム)で活用されたコンセンサスアルゴリズムです。

NEMとは『XEM』という仮想通貨を使い新たな経済運動(New Economy Movement)を目標とするシステムのこと

ここまでで、コンセンサスアルゴリズムの概要に関しては理解できたかと思います。

ここで紹介した4種類以外にもコンセンサスアルゴリズムは存在します。

それぞれのコンセンサスアルゴリズムの特徴と使用されている仮想通貨など、を理解することでブロックチェーンの更なる理解に役立つことかと思います。

気になる方は『ブロックチェーンの種類と特徴まとめ』の記事をぜひご覧ください。