【図解】コンセンサスアルゴリズムとは？意味や仕組み、種類について徹底的に解説。

Web3系の情報に触れていると、PoWやPoSなどの情報に触れることはないでしょうか？これららコンセンサスアルゴリズムの種類の名前です。

ではコンセンサスアルゴリズムとはなんでしょうか？この記事では、ブロックチェーンにおいて必須の技術であるコンセンサスアルゴリズムについて解説していきます。

コンセンサスアルゴリズムは、ブロックチェーン技術や仮想通貨の仕組みを理解する上で必須の知識になるので、必ず押さえておきましょう。

また、結論から言うとコンセンサスアルゴリズムとは以下のようにまとめることができます。

また、ブロックチェーンへの理解がまだのかたはこちらの記事も読んでみてください。

コンセンサスアルゴリズムとは？

ブロックチェーンでは、取引データをブロックに格納します。そして、暗号化した上でブロックチェーンの最後尾に繋げていくことで、暗号資産の取引が確定します

その際に取引が正しいかどうかを決めるアルゴリズムのことをコンセンサスアルゴリズムと言います。

取引データが格納されたブロックがコンセンサスアルゴリズムに基づいて、正しいと判断された時に初めてブロックの最後尾に接続されます。

ブロックチェーンの種類によって、使用するコンセンサスアルゴリズムは異なります。大体４つの種類に分類されます。

コンセンサスアルゴリズムがなぜ必要なのか？

コンセンサスアルゴリズムはなぜ必要なのでしょうか？それは、ブロックチェーンは中央の管理者が存在しないからです。

これまでは、金融機関などの中央集権的な組織が取引の承認や管理を行ってきました。しかし、ブロックチェーン上では、取引の承認をする人はいません。そこで、取引の承認を管理者がいなくても行えるようにするための仕組みコンセンサスアルゴリズムがブロックチェーンには導入されています。

コンセンサスアルゴリズムは、取引の承認作業を行なった人に対して報酬が支払われる仕組みになっています。また、取引の承認作業に携わる人(コンピューター)にはマイナーや、バリデーターといった種類の人がいます。

また、報酬はブロックチェーン上で取引をした人が支払うガス代の一部から支払われます。ガス代について解説した記事もあわせてお読みください。

コンセンサスアルゴリズムには種類がある

Proof of Work（PoW）

PoW(Proof of Work)は、コンセンサスアルゴリズムの代表で、仮想通貨の中でも特に知名度の高いビットコインやイーサリアム1.0などが採用しています。

PoWは、マイニングの速いマイナーに対して報酬を支払う仕組みです。

ブロックを最後尾に接続する際に行う暗号解読のことをマイニングと言います。このマイニングの作業を最も早く終わらせた人に報酬が支払われます。

ただ、この方法はスケーラビリティーが犠牲になります。

Proof of Stake（PoS）

PoSは、通貨の保有量の多さを基準に選出します。該当の通貨の保有量が多さに応じて取引の承認の権限が多く与えられます。また、PoSで取引の承認をする人のことをバリデーターと言います。

ただ、これは貨幣の保有量が多い人が有利になる点で、分散性が犠牲になります。

Delegate Proof of Stake（DPoS）

DPoS(Delegate Proof of Stake)とはデリゲート・プルーフオブステークの略称です。

ブロックチェーンネットワークの中で、特定のトークンの保有量に応じて投票権を割り当て、投票によって取引の承認を割り当てる形式になっています。

ビットコインや、イーサリアム1.0が採用しているProof Of Work(PoW)というコンセンサスアルゴリズムに比べて取引速度が圧倒的に早くなります。このコンセンサスアルゴリズムを使用しているチェーンの代表例にはTRONネットワークがあります。

Proof of Consensus（PoC）

PoC(プルーフ・オブ・コンセンサス)は、リップル(XRP)で採用されているコンセンサスアルゴリズムです。他のPoSやPoWと比較しても中央集権的な性格が強いコンセンサスアルゴリズムです。

リップル(XRP)の場合のPoCは、取引データをRippleのサーバーで承認します。承認は、一部のバリデーターという、呼ばれる役割を担う人によって承認がなされます。

また、バリデーターのリストをユニーク・ノード・リスト(UNL)といい、そのうちの80%が正しいと承認すると、取引がブロックチェーン上に記載されます。

ビットコインなどの仮想通貨は、専用のコンピューターを使用して処理するPoW(プルーフ・オブ・ワーク)というアルゴリズムによってマイニングを行い取引の承認を行っています。

一方でPoCは、管理者が承認を統括しているので、送金が遅れたり手数料が増加する可能性が低くなります。

Proof of History(PoH)

PoH(Proof of History)というアルゴリズムは、主にSolanaチェーンで使用されているコンセンサスアルゴリズムです。PoHとは簡単にいうと時系列順に取引が並べられることで、マイナーが時間を記入する手間を省いたアルゴリズムです。

ビットコインやイーサリアムで利用されているPoW(Proof ofWork)の場合、一つのブロックに時系列で順序付けられていない取引(トランザクション)がまとまって入ります。その際にマイナーは、マイニングするブロックに時刻と日付を追加しなければなりません。結果、取引の承認に時間がかかってしまいます。

ただ、PoH(Proof of History)は、取引が常に時系列で順序立てられているので、PoW(Proof of Work)のように承認の時間が削減できます。これにより、取引の処理速度を飛躍的に高めることに成功しています。

さいごに

この記事では、ブロックチェーンにおいて必須の技術であるコンセンサスアルゴリズムについて解説していきました。

この記事の内容をまとめるとコンセンサスアルゴリズムとは以下のようにまとめることができます。

コンセンサスアルゴリズムは、ブロックチェーン技術や仮想通貨の仕組みを理解する上で必須の知識になるので、必ず押さえておきましょう。