プルーフ・オブ・ワークとプルーフ・オブ・ステーク：ブロックチェーンが実際に買っているもの

どのブロックチェーンも、ほかのどんな問題を解くよりも先に、一つの問題を解かねばなりません。中央の権威がないとき、何が起きたのかを決めるのは誰なのか。

何千台もの計算機、指揮する者はおらず、それでも出来事の唯一の順序に合意し続けねばならない。ここが難所です。ほかのすべて――スマートコントラクト、トークン、ウォレット――は、そのチェーンが選んだ答えの上に乗っています。

有力な答えは二つあり、その違いを理解するのは、どちらかの側につくためというより、それぞれが実際に何の代金を払っているのかを知るためです。

どちらも同じ攻撃への答え

脅威から始めましょう。インターネットでは、誰でも実質ゼロの費用でいくらでも身元を作れます。もしネットワークが参加者を数えて物事を決めるなら、攻撃者は偽の身元を百万個こしらえ、自分を勝者に投票するだけで済みます。これがシビル攻撃で、素朴な投票を無意味にします。

両方の仕組みを支える洞察は同じです。参加に本物の費用を課すこと。 発言権を持つのに希少な資源が要るなら、発言権の過半を買うことはその資源の過半を買うことであり、それは攻撃を割に合わなくするほど高くつきます。

二つの仕組みが違うのは、どの希少資源を選ぶかという点だけです。

プルーフ・オブ・ワークは電力を使います。ブロックを提案するには、ブロックの中身と一緒にハッシュしたとき目標値を下回る出力になる数を見つけねばなりません。近道はなく、毎秒何十億回も当てずっぽうを繰り返します。希少なのは現実世界の電気とハードウェアです。

プルーフ・オブ・ステークは資本を使います。ブロックを提案するには、そのチェーン自身の通貨を担保として拘束します。正しく振る舞えば報酬を得る。不正に振る舞えば、プロトコルが担保の一部を破壊する――スラッシングです。希少なのはコインそのものです。

どちらもシビル耐性の仕組みです。厳密には、どちらも「コンセンサスアルゴリズム」ではありません。誰が発言できるかを決めるのがこれらで、発言されたものを皆がどう扱うかは別の規則が決めます。

それぞれ実際に何を費やすのか

ここは経済の話を正確にする値打ちがあります。本当の違いがあるのはここだからです。

プルーフ・オブ・ワークの安全性は外的で、継続的です。ビットコインを攻撃するとは、世界の採掘ハードウェアのおよそ半分と、それを動かす電力を手に入れることです。システムの外側に存在し、チェーンが崩れても価値を保つ資源です。これは物理に根ざした本物の費用です。しかし同時に永続的でもあります。採掘者は現実の請求書を払うためにコインを売るので、安全性は発行と手数料によって絶えず賄われます。

プルーフ・オブ・ステークの安全性は内的で、再帰的です。イーサリアムを攻撃するとは、全 ETH の大きな割合を手に入れ、そのうえで不正に振る舞えばプロトコルが自分の保有を焼くのを眺めることです。攻撃を試みるのは安く、生き延びるのははるかに高くつきます。採掘者がハードウェアを失えないやり方で、あなたは持ち分を失いうるのです。ただしその安全性は、コインに価値があることに依存し、それはチェーンが機能していることに依存し、それは安全性に依存します。この循環は致命的ではありませんが、無いも同然でもありません。

正直にまとめれば、プルーフ・オブ・ワークは現実の資源を継続的に費やして攻撃を前もって高くつかせ、プルーフ・オブ・ステークは攻撃者の資本を危険にさらして事後に高くつかせます。どちらも機能します。壊れ方が違うだけです。

実際に観察できる帰結

最終性が異なり、それは待ち時間に効いてきます。 プルーフ・オブ・ワークは確率的です。ブロックが確実になることはなく、覆すのが次第に高くつくだけで、だからこそ承認は保証ではなく経済的な言明なのです。プルーフ・オブ・ステークはたいてい明示的な最終性を加えます。数エポックを過ぎれば、覆すには莫大な拘束資本の破壊が要るので、チェーンはそれらのブロックを確定と宣言します。

エネルギー消費は本当に違い、それをめぐる議論も本当に混線しています。 プルーフ・オブ・ワークは多くの電力を消費します。これは争点ではなく、欠陥でもありません。その支出こそが安全性なのです。それが良い取引かどうかは本物の問いで、答えが自明な問いではありません。イーサリアムのプルーフ・オブ・ステークへの移行はエネルギー消費をおよそ 99.9% 削りました。同等の安全性がより安く用意できるという、入手可能な最も強い証拠であると同時に、プルーフ・オブ・ワークの支持者が「それは同等の安全性などではない」と論じる当のものでもあります。

中央集権化の圧力は違う方向を向いています。 プルーフ・オブ・ワークは安い電力とハードウェアの供給網へ集中します。ひと握りのプールが居心地の悪いほどのハッシュレート比率を繰り返し握ってきました。プルーフ・オブ・ステークは資本とステーキング事業者へ集中し、少数の大手が相当な影響力を蓄えうる。どちらの仕組みも自動的に分散を生みはしません。どちらにも集中による破綻の形があり、ただそれが違うだけです。

危機時の統治は違って見えます。 Ravencoin のコンセンサス不具合が悪用されたとき、その解決は大手採掘プールが足並みをそろえてチェーンを選ぶことを要しました。ハッシュレートが足で投票したわけです。プルーフ・オブ・ステークのチェーンでは、同等の決定は検証者とその持ち分を通ります。どちらが明白に正統ということはなく、どちらも圧力下で調整する人間たちです。

保有者としてのあなたに何が変わるか

正直なところ、議論が匂わせるほどには変わりません。

鍵はどちらでも同じように働きます。署名は署名の数学であって、ブロックがどう作られるかを気にしません。SSP の 2-of-2 は、あなたから見ればビットコインの残高もイーサリアムの残高もまったく同じやり方で守ります。その下の仕組みがまるきり違っていてもです。

変わるのは次の点です。

支払いを決済済みと見なすまでどれだけ待つか。 プルーフ・オブ・ワークでは、承認が増えるほど覆すための積み上がった費用が増えます。プルーフ・オブ・ステークでは、最終性を待つことは連続的な目盛りではなく、離散的な出来事です。

再編成が何を意味するか。 深い再編成はプルーフ・オブ・ワークでは起こりえ、八月には SSP が対応するチェーンで実際に起きました。確定済みのプルーフ・オブ・ステークのブロックでは、同等の巻き戻しには数十億相当の拘束資本の破壊が要ります。不可能ではありませんが、まるで別の話です。

あなたのリスクが実際にどこにあるか。 ほとんどの人にとって、コンセンサスの仕組みは弱点ではありません。シードフレーズを失うこと、悪意ある取引を承認すること、読めないものに署名することのほうが、51% 攻撃よりずっと早くあなたのお金を奪います。仕組みの論争は本当に面白く、そしてあなた個人の脅威モデルにはおおむね関係がありません。

誰も認めたがらない部分

どちらの仕組みも機能しています。ビットコインは十五年以上にわたり、プルーフ・オブ・ワークで大きな価値を守ってきました。イーサリアムは 2022 年以降、プルーフ・オブ・ステークで同等の価値を守っています。どちらもコンセンサス層を経済的攻撃で破られてはいません。

両者は異なる賭けを体現しています。一方は物理と熱力学に、他方は暗号経済的な誘因と、攻撃者自身の資本を破壊するという信ずるに足る威嚇に。分別ある人々が双方の立場を取っており、この件をどちらかの向きで決着済みとして扱う議論は、たいていどちらかに持ち場のある人から出てきます。

持ち帰る値打ちがあるのは、もっと狭くて役に立つことです。自分のコインがどちらのモデルの下で暮らしているかを知ること、そのチェーンで最終性が何を意味するかを知ること。そして、どの仕組みが台帳を守っていようとも、他人に渡してしまった鍵を守るためには何一つしてくれないと憶えておくことです。