ブロックチェーンの Proof of Work (PoW) とは何ですか?

Proof of Work (PoW) は、多くのブロックチェーン ネットワーク、特に暗号通貨分野のセキュリティと完全性を支える基本的なコンセンサス メカニズムです。 2008 年、サトシ ナカモトはオリジナルのビットコイン ホワイト ペーパーで初めて PoW を提案し、世界金融における革命的な変化の基礎を築きました。

ブロックチェーン技術の中核コンポーネントとして、PoW はトランザクションの検証、二重支出の防止、分散型台帳の不変性の確保において重要な役割を果たします。その重要性はビットコインをはるかに超えて広がり、他の無数の暗号通貨の構造と運用を形成し、ブロックチェーンのセキュリティと信頼性のベンチマークとして機能し続けています。

Proof of Work (PoW) の背後にある仕組みを探る

Proof of Work (PoW) メカニズムは、複雑な数学的および暗号学的課題と経済的インセンティブを組み合わせたものです。マイナーは、これらのパズルをブロックごとに最初に解き、台帳のブロックに書き込まれるトランザクションを検証するために互いに競い合います。この競争で優位性を得るには、マイナーは大量の計算能力を投資する必要があります。このリソースを大量に消費するプロセスは、ネットワークのセキュリティを確保するだけでなく、経済的なインセンティブ メカニズムとしても機能します。つまり、ブロックの生成に成功したマイナーにはブロックチェーンのネイティブ トークンが与えられます。

Proof of Work (PoW) は、暗号化一方向ハッシュなどの暗号化計算を実行する特殊なハードウェアに依存します。各マイナーは、ネットワークによって設定された目標 (難易度レベルと呼ばれます) を満たすハッシュを見つけるために競い合います。安定したブロック生成速度 (たとえば、ビットコインは約 10 分ごとに１ブロックを生成します) を維持するために、ネットワークは難易度を定期的に調整します。ハッシュのプロセスには、トランザクション データと一意の乱数 (ノンス) を含むブロック ヘッダーの抽出と、暗号化ハッシュ関数 (ビットコインで使用される SHA-256 など) による計算が含まれます。

マイナーは有効なハッシュを見つけることに成功すると、新しく生成されたブロックをネットワークにブロードキャストします。他のブロックチェーン ノードは、台帳の独自のコピーにブロックを追加する前に、ブロックとそれに含まれるトランザクションを検証します。この分散型のコンセンサスにより、すべての参加者がブロックチェーンに対する同じビューを維持することが保証され、単一のエンティティによるトランザクション履歴の改ざんが防止されます。

マイナーとハッシュの役割

Proof of Work (PoW) メカニズムでは、マイナーが重要な役割を果たします。彼らは、宝くじと同様のマイニング プロセスに参加するために、特殊なハードウェア、電力、時間を投資します。マイナーの計算能力が高いほど、暗号パズルを解いてブロック報酬を受け取る可能性が高くなります。これらの報酬には、新しく鋳造された暗号通貨と取引手数料が含まれており、マイナーがネットワークのセキュリティと整合性を維持するよう奨励されます。

ハッシュ演算処理

ハッシュは、Proof-of-Work (PoW) メカニズムの重要なコンポーネントであり、データを固定長の文字列に変換します。現在の難易度目標を満たす暗号ハッシュ値を見つけるために、マイナーはブロックヘッダーの乱数（ノンス）を調整し、試行錯誤を続けます。マイナーは問題を正常に解決する確率を高めるために毎秒数十億回のハッシュ操作を実行する必要があるため、この試行錯誤ベースのプロセスには膨大な処理能力とエネルギー消費が必要です。

難易度の目標とその重要性

難易度ターゲットは、プルーフ・オブ・ワーク (PoW) メカニズムの中核要素の 1 つであり、新しいブロックが比較的安定した速度でブロックチェーンに追加されることを保証します。ビットコイン ネットワークでは、ネットワーク全体の合計コンピューティング能力に基づいて、目標難易度が約 2 週間ごとに調整されます。ブロックマイニング速度が速すぎる場合、システムは難易度を上げます。そうしないと難易度が下がります。この動的な調整により、ブロックチェーンの安定性が維持され、ブロック間の平均時間が比較的一定に保たれます。

Abelian では、計算能力の変動により柔軟に対応するために、革新的な難易度平滑化アルゴリズム (DSA) を導入しました。急激な定期的な調整に依存する従来のメカニズムとは異なり、DSA はよりスムーズで応答性の高い調整プロセスを提供し、突然変異を最小限に抑え、ブロック生成の安定したリズムを維持します。これにより、ユーザー エクスペリエンスが向上するだけでなく、マイナーの予測可能性も向上します。

DSA (Difficulty Smoothing Algorithm) は、難易度の変化をスムーズに調整することで、計算能力の変動や操作的攻撃に対するネットワークの耐性を強化し、全体的な安定性とセキュリティを大幅に向上させます。このメカニズムにより、外部干渉があってもネットワークが安定した動作を維持できるため、ユーザーとマイナーの利益が保護されます。 DSA の柔軟な設計により、難易度の調整がより効率的になり、ブロックチェーン システムの健全性とセキュリティの維持に役立ちます。

仕組みについて詳しくは、以下をご覧ください。

https://www.pqabelian.io/blog/exploring-the-abelian-difficulty-smoothing-algorithm-dsa

プルーフ・オブ・ワーク (PoW) とプルーフ・オブ・ステーク (PoS)

暗号通貨分野の継続的な発展に伴い、さまざまな代替コンセンサスメカニズムが登場しており、その最も代表的なものはプルーフ・オブ・ステーク（PoS）です。 Proof of Work (PoW) と Proof of Stake を比較すると、検証メカニズム、エネルギー効率、ネットワーク全体への影響におけるいくつかの重要な違いが明らかになります。

Iプルーフ・オブ・ワーク (PoW) メカニズムでは、マイナーはコンピューティング能力を使用して暗号パズルを解き、トランザクションを検証して報酬を受け取ります。より優れたコンピューティング能力を持つマイナーは競合よりも有利ですが、PoW のパーミッションレスな性質により、オープンな参加が促進されます。マイニングのしきい値が低い場合、特に GPU などの一般的なハードウェアを使用して参加できる場合、このメカニズムは分散化に役立ち、より多くの個人または組織がネットワーク セキュリティにコンピューティング能力を提供できるようになります。悪名高い 51% 攻撃シナリオは、コンピューティング能力を広範囲に分散することの重要性を浮き彫りにしています。参加者が分散すればするほど、PoW は悪意のあるコントロールに対する強力な防御線になります。

これに対して、プルーフ オブ ステーク (PoS) はまったく異なる原則に基づいています。バリデーターは、コンピューティング能力ではなく、保有し、「ステーク」する意思のあるトークンの数によって選択されます。このモデルは、エネルギー消費を大幅に削減し、より高いトランザクション スループットを実現し、特にネットワークの拡張性に優れています。

また、PoS は、専門的なマイニング機器への依存を排除​​することで、ネットワークへの参加の障壁を低くします。ただし、このメカニズムでは、特に多額の担保資産が少数の事業体の手に集中している場合には、新たなセキュリティ上の考慮事項も導入されます。たとえば、イーサリアムネットワークでは現在、ステークされたイーサ（ETH）全体の3分の1以上がLidoによって管理されており、潜在的な共謀と集中化に対する懸念が生じています。この場合、理論的には確認されたブロックを撤回することが可能であり、特定の条件下ではPoSがPoWよりも脆弱である可能性があることが強調されます。

QDay: PoS とスマート コントラクトを Abelian の PoW フレームワークに統合

QDay は、プルーフ オブ ステーク (PoS) メカニズムと、Abelian Chain の確立されたプルーフ オブ ワーク (PoW) エコシステムを完全に統合し、スマート コントラクトの力を導入する、ブロックチェーン イノベーションにおける重要な飛躍を示します。 アーベル の PoW アーキテクチャは、高いコンピューティング能力により優れた復元力とセキュリティを実証します。一方、QDay は、第 2 層ネットワークに PoS モデルを採用して、エネルギー効率を再構築し、分散化とセキュリティを犠牲にすることなくシステムのスケーラビリティを大幅に向上させます。

私たちの中心となる哲学は、ブロックチェーン分野における長年のトリレンマを解決すること、つまり、セキュリティ、分散化、拡張性のいずれかを犠牲にすることなく統合を達成することです。当社は、QDay を通じてユーザーに高度なプライバシー保護技術を提供し、EVM 互換のスマート コントラクト機能を導入し、ユーザーに力を与え、ヴィタリック ブテリン氏が構想した「ワールド コンピューター」ビジョンの実現を促進することに取り組んでいます。

QDay は、量子コンピューティングの増大する脅威に対処するために特別に設計された、世界初のポスト量子耐性のある EVM 互換レイヤー 2 ネットワークです。分散型アプリケーションの展開をサポートするだけでなく、エンタープライズ レベルのソリューションにも適しています。その独自のアーキテクチャは、量子耐性に対する緊急のニーズに対応し、将来のブロックチェーン エコシステムの課題に備えます。

これらの自己実行スマート コントラクトにより、分散型アプリケーション (dApps) は仲介者に依存せずに、事前に設定された条件に基づいてトランザクションを自動的に処理できるようになり、トラストレスで透明性のある安全な操作エクスペリエンスを実現し、開発者とユーザーに効率的で便利な対話方法を提供します。

アーベルは、世界初のポスト量子 Proof-of-Work (PoW) メカニズムを開拓し、ネットワーク運用の安定性、セキュリティ、真の分散化を確保するために革新的な難易度平滑化アルゴリズムを導入しました。この強固な基盤の上に、QDay はプルーフ オブ ステーク (PoS) メカニズムを統合し、大規模で高性能かつ効率的なブロックチェーン運用をさらに促進します。

アーベルの実証済みの Proof-of-Work (PoW) セキュリティと Proof-of-Stake (PoS) の効率性およびスマート コントラクトの柔軟性を組み合わせることで、QDay は単なる進化ではなく、将来性、量子攻撃への耐性、開発者向けの準備など、ブロックチェーンが達成できることを再定義します。

Proof of Work (PoW) の重要性のまとめ

プルーフ・オブ・ワーク (PoW) メカニズムは、長い間ブロックチェーン セキュリティの中核を成しており、トランザクションを検証し、ネットワークの整合性を維持するための信頼性の高い分散型の方法を提供します。その回復力は時の試練に耐えてきました。 Abelian では、長期的にネットワークの安定性と公平性を確保するために、難易度平滑化アルゴリズムなどの革新的な設計を導入することで、このメカニズムをさらに強化しました。

QDay により、私たちはブロックチェーン開発の次の段階に進みます。スケーラビリティのために Proof of Stake (PoS) をシームレスに統合し、量子攻撃に耐性のあるアーキテクチャの下でプログラマビリティを向上させるスマート コントラクトを導入します。 QDay は、Proof of Work (PoW) によって検証されたセキュリティと、PoS によってもたらされるエネルギー効率およびパフォーマンスの利点を組み合わせて、現在および今後の技術的課題に効果的に対応する未来志向のアーキテクチャを構築します。

業界が分散化、拡張性、持続可能性の間のバランスを模索し続ける中、QDay の先進的な設計は、妥協することなく 3 つすべてを組み合わせることで何が可能になるかを示しています。これはブロックチェーンの大きな進歩を表すだけでなく、より安全で効率的で真に分散化された未来のビジョンも示しています。

これらの重要なトピックについてさらに詳しく知りたい場合は、今後開催されるライブ AMA イベントに参加してください。

トピック: 「クォータリング 101 — PoW マイニングの半減期から未来 (GPU 対 ASIC)」
日付: 2025 年 4 月 22 日
講演者: ダンカン・ウォン博士とディバン・ピッチャイムトゥ博士
リマインダーを設定する: 参加するにはここをクリックしてください

この AMA では以下について説明します。

• クォーターリングとは何ですか?
• 報酬の再考: 経済的および技術的方向性
• ハードウェアへの影響: GPU と ASIC のランドスケープ
• これは PoW の将来にとって何を意味しますか?

専門家と交流し、PoW マイニングの将来について話し合うこの素晴らしい機会をお見逃しなく!

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アーベルについて

アーベル は、レイヤー 1 耐量子性ブロックチェーン インフラストラクチャ、デジタル ゴールド 2.0 であり、ポスト量子暗号化エコシステムを強化します。量子耐性のあるアーベル ブロックチェーンと$ABEL トークンノミクスの詳細については、ドキュメント ページを参照してください。

アーベルは、技術開発および今後の変更に関するあらゆるフィードバックを歓迎します。情報入手、意見交換には、リンクツリーにリンクされているさまざまなソーシャルメディアやコミュニティチャンネルにアクセスしてくださいhttps://linktr.ee/officialpqabelian