プルーフ・オブ・ワーク（PoW）とは何ですか？

プルーフ・オブ・ワーク（PoW）は、ブロックチェーンネットワークが分散型合意を達成するために使用するコンセンサスメカニズムです。これは、2009年にビットコインによって初めて使用された元々のコンセンサスメカニズムです。PoWでは、マイナーと呼ばれるネットワーク参加者が計算集約型のパズルを解くために競争します。最初にパズルを解くマイナーが、ブロックチェーンに新しいトランザクションのブロックを追加することができ、新たに発行された暗号通貨で報酬を受け取ります。

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プルーフ・オブ・ワーク (PoW) はどのように機能するのか？

PoWのプロセスは次のステップに分けられます：

トランザクションのブロードキャスト： ユーザーがPoW ブロックチェーンでトランザクションを開始すると、そのトランザクションはnodesのネットワークに送信されます。
トランザクションのプール化： ノードはこれらのトランザクションをプールに集めます。このプールは一般に「mempool」（メモリプール）と呼ばれます。
ブロックの作成： マイナーはmempoolからトランザクションを選び、それらを「ブロック」にまとめます。そして、タイムスタンプ、前のブロックのハッシュ、ノンスを含むヘッダーをブロックに追加します。
ノンスの反復とハッシュ化： ノンスはランダムな数値で、マイナーはブロックヘッダーデータと組み合わせてハッシュを生成します。目標は、ブロックヘッダーとハッシュ化したときにネットワークの難易度ターゲットを満たすノンスを見つけることです。
難易度ターゲット： 難易度ターゲットは有効なハッシュを見つける難しさを測る方法です。これは、ブロックが比較的一貫した速度で（通常はビットコインの場合は10分ごとに）採掘されるように定期的に変更されます。
プルーフ・オブ・ワークの解決： マイナーが難易度ターゲットを満たすハッシュを生成するノンスを見つけたとき、PoWパズルを解決したことになります。
ブロックのブロードキャスト： マイナーは解決されたブロックをネットワークに送信します。
ブロックの検証と追加： 他のノードがブロックの有効性を確認し、すべてのトランザクションが許可されていることとPoWの解決が正しいことを確認します。有効であれば、ブロックがブロックチェーンに追加されます。
報酬の分配： ブロックを成功裏に採掘したマイナーは、新しく作られた暗号通貨とブロックに含まれるトランザクションからの取引手数料の形で報酬を得ます。

ビットコインのマイニングはネットワークの基本的な部分ですが、表面的に見える以上に多くのことがあります。ビットコインマイニングとは？の基本から始め、マイニングで収入を得ている場合は税務目的のためにマイニング収入の報告方法を忘れずに確認してください。

なぜプルーフ・オブ・ワークが重要なのか？

PoWは、PoWベースのブロックチェーンネットワークを安全で信頼できるものに保つために重要です。それは次の方法で行われます：

分散化： マイニングプロセスをマイナーのネットワークに広げることで、PoWは個人またはグループがブロックチェーンを制御することを防ぎます。
セキュリティ： マイニングに必要な計算能力は、悪意のある者がブロックチェーンを変更したり二重支出するのを非常に困難かつ高価にします。
信頼性のないシステム： PoWは、システムが数学的証明と検証可能な作業に基づいているため、中央の権限を信頼する必要がないことを意味します。

プルーフ・オブ・ワーク (PoW) の利点

プルーフ・オブ・ワーク (PoW) は、特にビットコインにとって、10年以上にわたるブロックチェーンのセキュリティの基盤となってきました。その強さと攻撃への耐性は、コンセンサスに達するための信頼できる方法であることを証明していますが、多くのエネルギーを使用します。PoWの主な利点は次の通りです：

セキュリティ： PoWの強さは、ブロックを採掘するために必要な計算作業にあります。これにより、攻撃者がブロックチェーンを操作したりコインを二重に支出するのを非常に困難かつ高価にします。過去のトランザクションを変更するには、攻撃者はネットワークのハッシュパワーの大部分を制御する必要があります（51%攻撃）、これは確立されたブロックチェーン、例えばビットコインでは非常に高価でほぼ不可能です。
分散化： PoWは、十分な計算能力を持つ誰もがマイニングに参加できるようにすることで、分散化を維持するのに役立ちます。このオープンな参加は、ネットワークを個人またはグループが制御するのを防ぎます。*分散化について詳しくはビットコインガバナンスとは？*を参照してください。
透明性： PoWプロセスはオープンで検証可能です。誰でもマイナーの作業やブロックチェーン上のトランザクションが有効であるかどうかを確認できます。
公平性： マイナーが有効なブロックを見つける確率は、持っているハッシュパワーに依存します。これにより、より多くのリソースを投入するマイナーが報酬を得る可能性が高くなり、公平で競争的なシステムが作られます。

プルーフ・オブ・ワーク (PoW) の欠点

PoWはコンセンサスに達するための強力な方法であることが証明されていますが、そのための欠点もあり、別の方法を探すきっかけとなっています。PoWの主な欠点は次の通りです：

エネルギー消費： PoWは多くの計算能力が必要なため、多くのエネルギーを消費します。これは、特にネットワークが拡大し、より多くのマイナーが参加するにつれて、環境への影響に関する懸念を引き起こしました。ビットコインが環境に与える影響とは？をご覧ください。
スケーラビリティ： PoWブロックチェーンは秒間に処理できるトランザクションの数が限られています。これにより、需要が高いときにネットワークの遅延と高い取引手数料が発生する可能性があります。
中央集権化のリスク： PoWは分散化を維持することを意図していますが、実際には、多くのリソースを持つ大規模なマイニングプールがネットワークを制御し始めると、マイニングが中央集権化される可能性があります。このハッシュパワーの集中は、ブロックチェーンの分散化を弱める可能性があります。
ハードウェアコスト： PoWマイニングには、ASIC（特定用途向け集積回路）などの特別なハードウェアが必要であり、購入および維持に費用がかかります。この高い参入障壁は、マイニングに参加できる人を制限し、さらなる中央集権化を引き起こす可能性があります。

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・ステーク (PoS) は、PoWに関連するいくつかの問題に対処しようとする異なるコンセンサスの方法です。PoSでは、バリデーターが暗号通貨をどれだけ所有しているか、そして担保としてステーキングする意思があるかに基づいて新しいブロックを提案するために選ばれます。これはPoWよりも著しく少ないエネルギーを使用します。

*詳しくは：プルーフ・オブ・ステークとは？*をご覧ください。