PoW と PoS を超えた革新的なコンセンサス メカニズムの探求: PoA、PoH、DPoS、PBFT、およびハイブリッド モデル

ブロックチェーンはその範囲を別のレベルに拡大および多様化しており、これらの進歩により、適切なコンセンサスメカニズムを選択することが最も重要な決定の 1 つとなっています。

ブロックチェーン技術は急速に進歩し、ブロックチェーンのセキュリティ、スケーラビリティ、トランザクション速度、エネルギー消費、ユーザーの信頼を決定する上で極めて重要な役割を果たすさまざまなコンセンサスメカニズムを導入しました。 Proof of Work (PoW) や Proof of Stake (PoS) などの従来のメカニズムには、PoW の高いエネルギー消費や PoS の集中化の可能性など、長所と短所がありますが、よりカスタマイズされたソリューションを提供する新しいコンセンサス モデルが出現しています。これらの高度なモデルは、プライベート ネットワークの高速化、大量のトランザクションの処理、スムーズな動作を維持するための信頼できるバリデーターへの依存など、特定のニーズに合わせて設計されています。

このガイドでは、PoW と PoS を超えた 5 つの革新的なコンセンサス メカニズムを検討し、実践的なコーディング例を提供し、そのアプリケーションについて説明します。これらのテクニックを理解することで、開発者はプロジェクトのパフォーマンス、セキュリティ、信頼性を向上させることができます。飛び込んでみましょう!

1.権限証明 (PoA)

Proof-of-Authority は、ブロックがバリデーター (承認されたアカウント) によって検証されるレピュテーションベースのコンセンサスメカニズムです。しかし、何がバリデーターを信頼できるものにし、どのようにしてネットワークの安全を保つのでしょうか?

バリデーターは、トランザクションをブロックにバンドルするという重労働を処理するソフトウェアに依存しているため、画面を常に監視する必要はありません。ただし、ネットワークの整合性を確保するには、コンピューター (または「権限ノード」) を安全に保ち、保護することが重要です。

検証者は自分の身元を一般に公開する必要があるため、ネットワークの参加者内に説明責任と信頼が生まれます。この透明性は、バリデーターの評判がかかっていることが多い、許可型ブロックチェーンに完全に適合します。

要するに、Proof of Authority は、信頼できる人々のグループにトランザクションを検証する責任を与えるようなものです。エネルギーを消費するパズルを使用する代わりに、これらの信頼できる当局は評判が良いことで知られているため、誰もが彼らが正しいことをすると信じています。これにより、プロセスがより迅速かつ効率的に行われますが、それはこれらの当局に対する信頼に依存します。

PoA コンセンサスメカニズムの基本的な例を次に示します。

2.履歴証明 (PoH)

Proof of History (PoH) は、Solana によって開発されたコンセンサス手法であり、ブロックチェーンのスケーラビリティと速度を向上させることを目的としています。これには独自の方法があり、ノードが各トランザクションについて常に同意する必要がありません。代わりに、PoH はハッシュされたイベントの検証可能な「時計」を作成します。これはデジタル時計のようなもので、各目盛りがイベントの位置を直線上にマークしており、誰でも簡単に追跡して確認できます。このアプローチにより、ネットワークはノード間の定期的なチェックインをスキップできるため、トランザクション速度が向上し、ブロックチェーン全体がより高速かつ効率的になります。

歴史の証明は、何かがいつ起こったかを証明する出来事の年表を作成するようなものです。複雑な問題を解決するのではなく、すべてのトランザクションを記録と照合して、いつ発生したかを証明できるようにするだけです。これにより、すべてを確認したり再確認したりする必要がなくなるため、システムが高速になります。

3.委任されたプルーフ・オブ・ステーク (DPoS)

DPoS は PoS の特殊なケースですが、Proof-of-Stake とは異なり、ここではトークンとトランザクションをステークして検証するための代表民主制が存在します。

DPoS システムでは、トークン所有者はトランザクションを直接検証しません。代わりに、彼らはステークしたトークンを使用して、ブロックの作成とトランザクションの検証を担当する少数の代表者または「代理人」のグループに投票します。最も高い票を獲得したデリゲートがブロックプロデューサーになります。

DPoS システムでは継続的な投票が可能です。つまり、トークン所有者はパフォーマンスに基づいて定期的に投票したり、選択した代表者を変更したりできます。

委任されたプルーフ・オブ・ステークは、トランザクションの検証作業を担当するグループに投票するようなものです。あなたはいくつかのトークンを所有しており、それらのトークンを使用して、トランザクションの検証を担当する信​​頼できる代表者に投票できます。これにより、信頼できる少数の人だけが作業を行うため、システムが高速化されます。

この例では、トークン所有者 (アリス、ボブ、キャロル) がステークに基づいて代表者に投票します。上位 2 人のデリゲートが選択され、ブロックを生成する権利が与えられます。

4.実用的なビザンチンフォールトトレランス (PBFT)

PBFT (Practical Byzantine Fault Tolerance) は、ビザンチン障害を許容するコンセンサス アルゴリズムであり、障害が発生したり悪意のある動作をしたノードを処理できます。

ビザンチン障害とは、分散システムのコンポーネントがバグやエラーのために悪意を持って動作し、ネットワーク全体で矛盾する情報を誤って伝達することです。

ビザンチン フォールト トレランス (BFT) は、信頼性が低い、または悪意のある参加者が存在する可能性があるにもかかわらず、システムの整合性を維持するためのフレームワークを提供するため、ブロックチェーンおよび分散システムには不可欠です。

実用的なビザンチン フォールト トレランスとは、たとえ一部の人々 (またはコンピューター) が物事を台無しにしようとしても、システムはまだ動作できるという派手な言い方です。これにより、ほとんどの参加者が同意する限り、たとえ少数の参加者が不正行為をしたり壊れたりしたとしても、システムは適切に機能することが保証されます。それは決断を下そうとしている人々のグループのようなものです。たとえ数人が嘘をついていたり、参加していなかったとしても、ほとんどの人が参加している限り

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