Proof of Work (プルーフ オブ ワーク)とは？図を使って説明

論文掲載

Proof of Work（POW）は1993年の「Combatting Junk Maill」という論文で初めて紹介されました。
そして、2009年にSatoshi Nakamotoがビットコインを創る際に使われた技術になります。

Satoshi Nakamotoは、POWが多くのノードを利用する事でネットワークの安全性が高められると考えてました。
そして、ビットコインにブロックチェーン技術を活用する事で改ざんなどの脅威から安全性を確保出来ると考えました。

ノードの役割

POWでは、ブロックに隠されたNonce(ナンス) と呼ばれる暗号を探す作業が必要です。
このナンスを探し出す作業をマイニング（採掘）と呼びます。
このマイニングする人をマイナー（採掘者）といいます。

全体の流れはこの様になります。
あるマイナーが新しくブロックを作成（暗号の解読）をしたとします。
そのブロックを各ノードに送り、ブロックが正しいか検証作業に入ります。

新しく作成したブロックが正しければ、各ノードは承認を行います。
51％以上のノードでブロックの承認が得られれば、そのブロックが正しいとされます。

承認済みのブロックをノードが持っているブロックチェーンに紐付けします。
つまり、各ノードが持っているブロックは全て同じになります。
ノードが最新の情報（台帳）を共有しているので、分散台帳技術とも呼ばれます。

資本力に比例して稼ぎやすい

初めて一つのブロックをナンスを見つけた人だけが、報酬を獲得出来ますので
マイナーは膨大な計算をする為に多大な設備投資と電力消費が必要となります。
計算能力（ハッシュパワー）の高い設備を導入する事でマイニングの確率を上げています。

POWの場合、莫大な資金があれば大口で設備を購入出来、単価を下げられます。
電力も同じで大量購入で仕入れ単価を下げる事が出来ます。
POWは資金力が多い程、稼ぎやすいのが特徴です。

設備投資を多く行い、計算能力の高い設備を導入すれば
マイニング報酬が得やすくなります。
（POWではブロック生成の確率が上がる為）

一つのマイナーグループが51%以上の計算能力（ハッシュパワー）を持つと
改ざんが出来てしまいます。

膨大な電力消費

なぜなら、マイニング報酬を獲得出来るのは、たった一つのマイナーしか出来ません。
高速で計算をさせる為に高負荷環境で計算をさせています。
その為、膨大な電力が消費されて社会問題となっています。

ある研究では、ビットコインのマイニング消費電力はニュージーランドと同じぐらいの消費電力がある事がわかりました。

マイニングプール

個人としてビットコインのマイニングをする為には、マイニングプールと呼ばれる組織に所属しなければいけません。
マイニング報酬は、１つのブロックで１つのマイナーしか獲得出来ませんので、
グループで協力してマイニングする事で、報酬の獲得する確率を上げています。

その為、この図の様にマイニングプールに所属してマイニングしているのが現状です。
所属するマイニングプールが報酬を獲得すれば、協力してくれたマイナーへ報酬を分配する流れとなります。

まとめ

POWでは、初めて暗号（ナンス）を解読したマイナーだけが、報酬を獲得出来るので、皆で競い合って暗号を解読しています。
その為、莫大な設備投資が必要となり、高速で計算をする為に多くの電力消費が問題となっています。

非中央集権の象徴として作られたビットコインですが、マイニングプールが示す通り、
中央集権になっているのが現状です。

あるマイニングプールが51％以上のハッシュパワーを持ってしまうと、そのブロックを認証してしまい改ざんが可能となります。