米国MIT発パブリック・ブロックチェーン「アルゴランド（Algorand）」日本語情報/コミュニティサイト
アルゴランドのPURE PROOF-OF-STAKEアプローチ
アルゴランドは、ビザンチン合意に基づいて構築された純粋なProof-of-Stake（PPoS）プロトコルを使用します。新しいブロックの選択に対する各ユーザーの影響は、システム内でのそのステーク（トークンの数）に比例します。ユーザーは、ブロックを提案し、ブロックの提案に投票するために、ランダムかつ密かに選択されます。すべてのオンラインユーザーは、提案および投票するために選択される機会があります。ユーザーが選ばれる可能性、およびその提案と投票の重みは、そのステークに直接比例します。
アルゴランドのPPoSアプローチは、経済全体のセキュリティを、経済の小さな一部ではなく、経済の大多数の誠実さに結び付けます。システムは、ほとんどのお金が誠実な人の手にあるときは安全です。他のアプローチ（以下に概説）では、経済の小さな一部が経済全体のセキュリティを決定します。つまり、少数のユーザーだけが他のユーザーの取引を妨げることができます。アルゴランドでは、わずかなお金の所有者がシステム全体に害を及ぼすことは不可能であり、大半のお金の所有者が不正な行動をとることは、通貨の購買力を低下させ、最終的に彼らの資産価値を低下させるため、愚かです。
PPoS vs. Proof-of-Work
Proof-of-work（PoW）は、マイニングとしても知られる非常に複雑な暗号パズルを解くためにユーザーが競うアプローチです。パズルを解く最初の者には、チェーンに次のブロックを追加する権利があり、そうすることで報酬が与えられます。ビットコイン、イーサリアム、および他の多くのブロックチェーンがこのアプローチを使用しています。PPoSにはPoWよりも多くの利点があります。
まず、PoWは非常に高価で無駄があります。マイニングでは、競争力のある特殊なハードウェアが必要になることが多く、膨大な電力を消費します。高度に特化した大規模なマイニング設備を購入するのに必要な資本的支出を行ったプロのマイナーのみが利益を上げることができます。したがって、彼らだけがブロック生成に参加します（そしてブロック生成から利益を得ます）。また、パズルを解いて新しいブロックを生成するのは1人のユーザーだけなので、他のマイナーの努力はすべて無駄になります。対照的に、アルゴランドのコンセンサス・プロトコルでは、ブロックを提案または検証するために、参加者が暗号パズルを解く必要はありません。オンラインでステークを所有しているユーザーはすべて、コンセンサス・プロトコルに参加する資格があります。また、ブロック生成には高価な計算は必要ありません。参加コスト（計算コストと財務コストの両方）は非常に低いため、参加の障壁にはなりません。
次に、PoWはマイナーがリソースをプールする結果、権力の集中と事実上の集中化につながります。これらのマイニングプールは、ブロックを消去したり、ブロックの順序を変更したりすることができます。たとえば、ビットコインは現在3つのマイニングプールによって制御されており、イーサリアムは2つだけによって制御されています。設計によるものであれ、事実上のものであれ、一元化されたブロックチェーンは安全ではありません。一方、アルゴランドのPPoSを使用すると、悪意のあるユーザーは、ステークを多くのアカウントに分割する（つまり、多くのユーザーになりすます）ことや、1つのアカウントにプールすることによる利点を得られません。
さらに、PoWシステムでは、ブロックがネットワークに伝播されるまで10分かかります。何人のユーザーが暗号パズルを解決しようとしても、これは事実です。このような遅延とスケーラビリティの欠如は、グローバル経済や金融アプリケーションにサービスを提供するには不十分です。これに対して、アルゴランドの計算と通信のオーバーヘッドは低いため、ブロックは数秒で伝播します。したがって、このプロトコルは何百万人ものユーザーに対応でき、高いトランザクションレートを維持できます。
最後に、PoWでは2人のユーザーが有効なブロックを同時に解決できる可能性があります。 2つのノードが同時に有効なブロックを取得すると、ブロックチェーンは2つにフォーク（分岐）します。ユーザーのグループが異なると、次のブロックの候補が異なるためです。フォークはしばらく続く場合があり、新しいブロックを追加することで分岐を延長することもできます。しかし、最終的には、1つを除くすべての枝が（最長）死に、死んだ枝のすべてのブロックが消えます。デッドブランチ（死んだ枝）のトランザクションは無効と見なされます。それらのトランザクションは基本的になかったものになります。
フォークは、不確かさと遅延を招く好ましくない原因です。あなたに行われた支払いがチェーンに追加された最新のブロックに表示されても、あなたはすぐに自分が支払われたと考えることはできません。これは、ブランチが現在のチェーンを克服し、ブロックがデッドブランチになって消えてしまう可能性があるためです。自分で支払いを確信する前に、一連のブロックが自分のブロックに追加されるのを待つ必要があります。そうすることで、支払いを含むブロックがデッドブランチになる可能性を最小限に抑えることができます。
対照的に、アルゴランド・ブロックチェーンは決して分岐しません。委員会の投票に必要なしきい値を持つことができるのは1つのブロックだけなので、2つのブロックを一度にチェーンに伝達することはできません。最大で1つのブロックが認定され、所定のラウンドでチェーンに書き込まれます。したがって、すべてのトランザクションはアルゴランドでは最終的なものです。ブロックが表示されると、ユーザーはそのブロックに含まれるトランザクションにすぐに頼ることができ、ブロックが永遠にチェーンの一部になることを確信できます。つまり、受け取るお金は安全です。
PPoS vs. Delegated Proof-of-Stake
Delegated Proof-of-Stake（DPoS）は、固定数の選出されたエンティティ（代表者）を選択して、ラウンドロビン方式でブロックを作成するアプローチです。代表者は、ネットワークのユーザーによって権力に投票されます。各ユーザーは、ネットワーク上で所有するトークンの数（つまり、ステーク）に比例した数の票を獲得します。たとえばEOSでは、代表者の数は21です。
ブロック・プロデューサーの数が限られているため、DPoSはPoWよりも桁違いに大きいトランザクション・スループットを処理できます。ただし、DPosがスケーラビリティで提供するものは、分散化、したがってセキュリティを犠牲にします。 DPoSは本質的に集中化されています。すべての代表が誠実であり続けるという保証はありません。そして、たとえ彼らの誠実さが確実であっても、彼らは簡単に攻撃される可能性があります。代表者は既知であるため、たとえ短期間権力を握っていたとしても、断固とした敵対者は、高速のサービス拒否（DoS）攻撃によってすべての代表者を停止させる可能性があります。
DPoSとは対照的に、PPoSは少数のユーザーにブロック生成を任せません。また、ユーザーは選択した少数のユーザーに投票権を委任する必要はありません。すべてのユーザーは、自分のステークに直接比例する確率でブロックを提案および投票することができ、攻撃者が標的とする特別なユーザーグループはありません。
PPoS vs. Bonded Proof-of-Stake
Bonded proof-of-stake（BPoS）は、ブロックの生成に影響を与えるために、任意の数のユーザーがステークの一部（つまり担保）を確保するアプローチです。彼らは一定期間（保証金のように）ステークの一部をロックし、その見返りにそのステークに比例して次のブロックを選択する機会を得ます。プロトコルでの彼らの投票力は、彼らがロックアップしようとするステークの量に比例します。デポジットすると、指定された時間が経過するまでデポジットの取消はできません。これらのユーザーが不誠実である場合、コンセンサス・プロセスに参加する特権とともに、このデポジットが没収されます。
BPoSの主な欠点の1つは、ユーザーがコンセンサス・プロトコルに参加することで、自分のステークを使う能力が低下することです。BPoSとは対照的にPPoSでは、ユーザーがコンセンサス・プロトコルに参加するためにステークの一部を確保する必要はありません。コンセンサス・プロトコルに参加しても、ユーザーがステークを費やす能力は低下しません。アルゴランドでは、ユーザーはいつでもステークを自由に使うことができます。人質に差し出すことはありません。すべてのステークは、ユーザーのウォレットで使用する準備ができているか、またはアルゴランド・ブロックチェーンの基礎となるさまざまな金融商品に常に存在するべきです。