暗号資産分野におけるいくつかの重要な概念

• 暗号通貨、またはデジタル通貨は、暗号化技術を使用してセキュリティとプライバシーを確保する通貨の一形態です。暗号化の原理を使用してトランザクションを暗号化し、トランザクションのセキュリティを確保します。
  • 暗号通貨のトランザクションでは、公開鍵と秘密鍵という2つの重要な鍵があります。これらは数学的演算によって生成される一対の鍵です。これら2つの鍵は対になっており、交換できないため、秘密鍵を持つ人だけが公開鍵で暗号化された情報を復号化できます。
  • 公開鍵は通貨を受け取るために使用されるアドレスであり、公開されており、誰でもこのアドレスを通じてアカウントに通貨を送金できます。秘密鍵はトランザクションへの署名に使用されるため、秘密にする必要があります。秘密鍵を持つ人だけがトランザクションに署名できるため、トランザクションの真正性が確認されます。
  • 公開鍵と秘密鍵の背後にある原理は非対称暗号です。非対称暗号は暗号理論の一種です。非対称暗号の原理は、非対称暗号化アルゴリズムと呼ばれる数学的アルゴリズムに基づいています。非対称暗号化アルゴリズムを使用して公開鍵と秘密鍵のペアを生成し、これら2つの鍵は交換できません。
  • 非対称暗号化アルゴリズムの原理は、一方向関数と呼ばれる数学的概念に基づいています。この関数は、あるデータブロックを別のデータブロックにマッピングでき、このマッピングは不可逆です。たとえば、データブロックxを別のデータブロックyにマッピングできる関数fがあるとします。この関数の特徴は、yからxの値を導き出すことができないことです。つまり、yの値がわかっていても、xの値を決定することはできません。
• 分散化を実現するために使用されるシステムはブロックチェーンです。ブロックチェーンは、デジタル通貨のトランザクションやその他の形式のデータを記録するために使用される分散データベース技術です。データをブロックに分割し、これらのブロックをリンクすることで、データのセキュリティと整合性を確保します。
• ブロックはブロックチェーンの基本単位です。これは、順序付けられた一連のトランザクション情報を格納するために使用されるデータ構造です。各ブロックには、ブロックの内容の整合性を表すハッシュ値が含まれています。ブロックには、他のブロックと接続するための前のブロックへのリンクも含まれています。
• ブロックのハッシュ値は通常、ブロックの内容と前のブロックのハッシュ値で構成され、ハッシュ関数演算によって取得されます。ハッシュ演算は、任意の長さのデータを固定長のハッシュ値にマッピングできる数学的演算です。
  • たとえば、内容が「Hello world」で前のブロックのハッシュ値が「abc123」であるブロックがあるとします。次に、これら2つの値を結合して「Hello worldabc123」を形成し、ハッシュ関数を介して演算を実行して、ブロックのハッシュ値を取得できます。
• ブロックチェーンシステムに計算能力を提供する個人または組織はマイナーと呼ばれます。彼らの仕事は、特定のコンピュータープログラムを実行して複雑な数学的問題を解決し、トランザクションを検証してブロックチェーンに追加することです。これらの問題を解決するには多くの計算能力が必要であり、通常、ASICマイニングマシンなどの専用ハードウェアを使用する必要があります。マイナーは通常、ブロックチェーンシステムから報酬を受け取ります。これは通常、ビットコインなどのデジタル通貨です。
• ブロックチェーンタスクをどのマイナーに割り当てるかの決定は、通常、ブロックチェーンシステムのコンセンサスメカニズムによって決定されます。ブロックチェーンシステムにとって、コンセンサスメカニズムは、ブロックチェーン上のトランザクションが合法であるかどうかを判断し、新しいブロックをブロックチェーンに追加する方法を決定するために使用される方法です。異なるブロックチェーンシステムは、異なるコンセンサスメカニズムを使用する場合があります。
  • たとえば、ビットコインはプルーフオブワーク（PoW）コンセンサスメカニズムを使用します。このメカニズムの下では、マイナーは数学的問題を解決してトランザクションを検証する必要があります。マイナーは通常、競争を通じて誰がトランザクションを検証し、新しいブロックをブロックチェーンに追加できるかを決定します。マイナーは問題を解決し、ソリューションを他のノードに送信しようとします。ノードはソリューションが正しいかどうかを確認し、正しい場合はソリューションを受け入れて新しいブロックをブロックチェーンに追加します。マイナーが検証を完了すると、ビットコインの報酬を受け取ります。
• POWに加えて、一般的なブロックチェーンコンセンサスメカニズムには、プルーフオブステーク（PoS）、プルーフオブワークウィズウェイト（Proof of Work with Weight）、プルーフオブコントリビューション（Proof of Contribution）などもあります。

  • プルーフオブステーク（PoS）：これは、マイナーが数学的問題を解決してトランザクションを検証する必要がない新しいタイプのコンセンサスメカニズムです。代わりに、マイナーが保有するトークンの数に基づいて、誰がトランザクションを検証し、新しいブロックをブロックチェーンに追加できるかを決定します。この方法は、多くの計算能力を必要としないため、プルーフオブワークよりも環境に優しいです。しかし、寡占のリスク（つまり、少数の人々がトークンの大部分を支配している）などの欠点もあります。

  • プルーフオブワークウィズウェイト（Proof of Work with Weight）は、プルーフオブワーク（PoW）コンセンサスメカニズムの変形です。元のプルーフオブワークコンセンサスメカニズムに重みパラメータを追加して、システムの効率を向上させます。

    従来のプルーフオブワークコンセンサスメカニズムでは、マイナーは数学的問題を解決してトランザクションを検証します。これらの問題は通常、計算集約型であり、解決するには多くの計算リソースが必要です。つまり、マイナーがマイニングに効果的に参加するには、高性能の計算機器が必要です。

    システムの効率を向上させるために、プルーフオブワークウィズウェイトコンセンサスメカニズムでは、重みパラメータが導入されています。このパラメータは、マイナーの計算能力、つまりマイナーがどれだけの計算リソースを持っているかを表すために使用されます。マイナーがトランザクションを検証したい場合、システムはマイナーの重み値に基づいて問題の難易度を決定します。マイナーの重み値が高い場合、問題の難易度は高くなり、マイナーの重み値が低い場合、問題の難易度は低くなります。このようにして、システムはマイナーの実際の計算能力に基づいて問題を割り当てることができ、計算リソースの浪費を回避できます。

    プルーフオブワークウィズウェイトコンセンサスメカニズムは通常、システムの効率を向上させることができます。しかし、マイナーがシステムをだまして重み値を増やし、より多くの報酬を得る可能性があるなどの問題もあります。したがって、プルーフオブワークウィズウェイトコンセンサスメカニズムには、不正行為を防ぐための適切な対策も必要です。

  • プルーフオブコントリビューション（Proof of Contribution）は、どのマイナーがマイニングに参加し、対応する報酬を受け取ることができるかを決定するために使用されるコンセンサスメカニズムです。

    プルーフオブコントリビューションコンセンサスメカニズムでは、マイナーは貢献としてシステムにストレージスペースと帯域幅を提供する必要があります。システムは、マイナーの貢献量に基づいてマイナーの重み値を決定し、重み値に難易度を掛けてマイナーの「計算能力」を取得します。マイナーがマイニングに参加したい場合、システムはマイナーの計算能力に基づいてマイニングの難易度を決定します。マイナーは問題を解決することで報酬を得ることができます。プルーフオブコントリビューションコンセンサスメカニズムは、システムの信頼性とセキュリティを確保し、マイナーがシステムにより多くのリソースを提供するように効果的に促すことができます。しかし、マイナーがシステムをだまして重み値を増やしたり、他の手段で不当な利益を得たりする可能性があるなどの問題もあります。したがって、プルーフオブコントリビューションコンセンサスメカニズムには、不正行為を防ぐための適切な対策も必要です。

公開日: 2022年12月10日 · 更新日: 2025年12月11日