# PoWとPoSについて By [Adachi Tomoki](https://paragraph.com/@adachi-tomoki) · 2022-03-20 --- はじめに ---- [https://beincrypto.com/ethereum-merge-successfully-kiln-testnet/](https://beincrypto.com/ethereum-merge-successfully-kiln-testnet/) ついにEthereumのMergeがテストネットで成功しました🎉 それに伴ってコンセンサスアルゴリズムがPoWからPoSに変更になりました。そこで両者の違いを自分なりにまとめてみました。 PoW --- Proof of Workの略。Bitcoinで使用されていることで有名。 ブロックチェーンの仕組上、取引がなされた際にその取引データは他の人に承認されてブロックに取り込まれる。 その際にブロックの承認を行うために必要な計算(Nonceの計算)があり、それを早く解き切るとマイナーに選ばれ、報酬を受け取ることができる。 しかし、電力消費量が非常に大きくため、環境に負荷がかかる・個人で行うには設備等で莫大な費用がかかる。 PoS --- Proof of Stakeの略。 トークンを一定数以上ステーキング持っているユーザーからランダムに選択し(バリデーターの選出)、そのバリデーターがブロックを承認することによって報酬を得ることができる。 **特徴** * トークンを一定数有していると一定の信用があるという考え方 * PoWのように高性能のハードウェアを必要としない * 個人での参入障壁が下がる * Layer2ソリューションのRollup等と組み合わせてスケーラビリティの問題に対処できる EthereumにおけるPoSの動き ------------------ ### バリデーターのやること 選ばれた場合→ブロックの作成 選ばれなかった場合→ブロックの検証を行う ブロックの検証を**attesting**といい、「このブロックは良さそうだ」というのを証明しているイメージ。 もし、悪意のブロックに対してattestingした場合にはステークを失う。 ### シャードチェーン シャーディングによってネットワークの混雑を減らし、シャードチェーンを作成することによって、1 秒あたりのトランザクションを増加させる。 64のシャードチェーンが存在し、それぞれがネットワークの状態を共有することになっている。 #### シャーディング データベースを水平に分割して負荷分散を行うプロセス。 ### ビーコンチェーン シャードチェーンの調整を行うチェーン。 シャードから状態情報を受け取り、他のシャードがそれを利用できるようにすることで、ネットワークの同期を保つことができる。 また、ビーコンチェーンは、バリデータのステーク入金登録から報酬・ペナルティの発行も管理する。 ### バリデーションの働き シャードでトランザクションを送信すると、バリデータがそのトランザクションをシャーブロックに追加する役割を担う。 バリデータはビーコンチェーンのアルゴリズムによって選ばれ、新しいブロックを提案できるようにする。 #### Attestation 上記とか異なりバリデータが新しいシャードブロックを提案するのに選ばれなかった場合、他のバリデータが行ったブロックの提案に対して認証を行う。 ビーコンチェーンには取引自体ではなく、この認証に対して行われている。 各シャードブロックには少なくとも128人のバリデータが必要で、これを 「**committee**」と呼ぶ。 committeeにはシャードブロックを提案し、検証するための時間枠があり、それを「**slot**」と呼ぶ。 1つのslotには1つの有効なブロックを作成する。そのslotが32個まとまったものを「**epoch**」といい、1つのepochの検証が終了したらcommitteeは解散する。 その後、再び異なるランダムな参加者でcommiteeが再結成される。これによって悪質なcommiteeからシャードを保護することができる。 #### Crosslink 新しいシャードブロックの提案に十分な認証が得られると、ビーコンチェーンにブロックと取引が含まれることを確認する「**Crosslink**」が作成される。 このCrosslinkでビーコンチェーンとシャードチェーンがつながり、同期を行っている。 **Crosslink**ができると、そのブロックを提案したバリデータは報酬を得ることができる。 **Finality** 分散型ネットワークでは、ある取引が変更不可能なブロックの一部となっている場合、その取引は「**Finality**」を持つ。 PoSでこれを実現するために、**Finality**のプロトコルであるCasperが使用される。 これはあるチェックポイントでのブロックの状態についてバリデーターに同意させるもの。 バリデータの2/3が同意すれば、そのブロックはファイナライズされる。 もしバリデータは、ファイナライズされたブロックを51％攻撃によって元に戻そうとすると、すべてのステークを失うことになる。 --- *Originally published on [Adachi Tomoki](https://paragraph.com/@adachi-tomoki/pow-pos)*