プルーフオブキャパシティ（PoC）：エネルギー効率の高い暗号通貨の合意メカニズムを理解する

プルーフ・オブ・キャパシティ（暗号通貨）とは？

キャパシティ証明（PoC） としても知られている。空間証明 これは、ブロックチェーンで使用されるエネルギー効率の高いコンセンサスメカニズムのアルゴリズムで、ネットワーク内のマイニングデバイスが利用可能なハードドライブ領域を使用してマイニングの権利を決定し、トランザクションを検証することを可能にする。

プルーフ・オブ・ワークのようなエネルギーを大量に消費するコンセンサス・アルゴリズムとは異なり、プルーフ・オブ・キャパシティ・コンセンサスは、暗号通貨ネットワークを分散化したままセキュアにするためのエネルギー効率の高い方法を目指している。

この包括的なガイドでは、プルーフ・オブ・キャパシティがどのように機能するのか、その利点と欠点、そして今日このアルゴリズムを使用しているトップのPoC暗号通貨について、すべてを学ぶことができます。

PoCはどのように機能するのか？

高レベルでは、プルーフ・オブ・キャパシティは、採掘者がハードディスク上の空き領域を使用して採掘権を決定し、ブロックチェーンネットワーク上のトランザクションを検証することで機能する。これは、計算能力に依存するプルーフ・オブ・ワークとは異なるアプローチを取る。

能力証明はどのように機能するのか？

その仕組みを簡単に説明しよう：

• マイナーはまず、利用可能なドライブスペースに基づいて生成される「プロットファイル」をハードディスクに保存する。このプロットファイルには何十億もの暗号ハッシュが含まれている。
• これらのハッシュは、次のブロックのnonce値と対になっている。マイナーはプロットファイル内のハッシュを素早く検索し、マッチするnonce値を見つけることができる。
• 新しいブロックを検証するとき、アルゴリズムはネットワークにコミットしたストレージ容量に基づいてマイナーを選択する。
• マイナーは自分のプロットファイルに、新しいブロックを検証するために必要なハッシュが含まれているかどうかを調べます。最初に一致するものを見つけて検証したものがブロック報酬を請求できる。
• このプロセスは新しいブロックごとに繰り返される。採掘者がコミットする容量が多ければ多いほど、採掘報酬を獲得できる可能性が高くなります。

ご覧のように、高価な専用ハードウェアを購入するのではなく、容量証明によって、日常的に使用しているコンピュータが、予備のハードドライブ領域をコミットすることで、マイニングに参加することができます。コンセンサス・アルゴリズムは、マイニングと分散ストレージを組み合わせたものである。

次に、プルーフ・オブ・ワークのような他のコンセンサス・メカニズムと比較して、プルーフ・オブ・キャパシティの主な利点と欠点を見てみよう。

プルーフ・オブ・キャパシティ（PoC）の利点

ここでは、容量証明コンセンサスアルゴリズムを使用する主な利点と主要な利点のいくつかを示します：

• エネルギー効率 - マイニングは計算能力に依存しないため、PoCはプルーフ・オブ・ワークのマイニングに比べてエネルギー消費が非常に少ない。そのため、より持続可能です。
• 参入障壁の低下 -ハードディスクに余裕のある普通のコンピューターでもPoCマイニングに参加できます。高価な専用ASICマイナーは不要。これはネットワークの分散化に役立ちます。
• 余剰資源の活用 - PoCは、ブロックチェーン・ネットワークの安全性を確保するために、アイドル状態のハードディスクを生産的に使用する。採掘者のコストはほとんど増加しない。
• 採掘が集中化しにくい - マイニングの計算力は、少数の大企業に集中する傾向がある。しかし、予備のドライブスペースはより均等に分散され、より多くのユーザーにマイニングのチャンスが与えられる。
• ASIC耐性 - ASICマイナーはPoCにおいて何のメリットももたらさない。なぜなら、マイニングパワーはコンピューティングパワーではなく、ストレージスペースから得られるからだ。そのため、PoCはASICマイニングに支配されにくい。

これらの理由から、プルーフ・オブ・キャパシティは、プルーフ・オブ・ワークと比較して明確な利点を提供する、魅力的な代替合意メカニズムを提示している。次に、潜在的なマイナス面を見てみよう。

能力証明のデメリットと課題

プルーフ・オブ・ワークの大きな問題を解決する一方で、プルーフ・オブ・キャパシティのデメリットも考慮しなければならない：

• 大きな保管スペースが必要 - マイナーが競争力を持つためには、テラバイトの予備ドライブ容量が必要だ。このため、現実的に採掘できる人は限られるかもしれない。
• スケールテストが少ない - PoCはPoWよりも新しく、実戦的なテストも少ない。長期的なセキュリティへの影響もあまり理解されていない。
• プロットには時間がかかる - 採掘に必要な電力は少ないが、初期ファイルのプロットにはかなりの時間とストレージが必要だ。
• 再利用に伴うセキュリティ上の懸念 - 再利用攻撃を防ぐために、ストレージスペースを定期的に書き換える必要がある。これには労力がかかり、ストレージのユーティリティが低下する。
• 集中化のリスク - データセンターとクラウド・ストレージ・プロバイダーは、その膨大な予備能力でPoCマイニングを支配する可能性がある。
• 頻繁な植え替えが報われる - 採掘者がリプロットを繰り返せば繰り返すほど、より多くの報酬を得ることができ、不必要なリプロットを助長する可能性がある。

PoCには魅力的な利点がある一方で、主流になるにはセキュリティ、ストレージ、アクセシビリティといった課題を克服する必要がある。

プルーフ・オブ・キャパシティとプルーフ・オブ・ワークやプルーフ・オブ・ステークとの比較は？

PoW、PoS、PoCはすべてブロックチェーンのコンセンサスメカニズムとして有効である。それぞれに長所と短所があり、特定のブロックチェーンに最適な選択は、そのブロックチェーン固有のニーズによって決まる。PoWは最も古く、最も安全なコンセンサスメカニズムですが、最もエネルギーを消費します。PoSは、よりエネルギー効率の高いコンセンサスメカニズムだが、分散化されにくい。PoCは、PoWやPoSよりもいくつかの利点を提供する、新しく有望なコンセンサスメカニズムですが、まだ開発中です。

詳細比較

プルーフ・オブ・キャパシティは、最も一般的な2つのアルゴリズム、プルーフ・オブ・ワーク（ビットコインで使用）とプルーフ・オブ・ステーク（イーサリアム2.0で使用）とは、コンセンサスに対して全く異なるアプローチを取る。

この3つの主な違いを簡単に説明しよう：

• 作品証明 - コンピュータの処理能力と電力消費に依存している。非常にエネルギーを消費するが、強固なセキュリティを提供。マイニングの集中化を招く傾向がある。
• プルーフ・オブ・ステーク - ブロックの有効性を確認するために、ユーザーがコインをステークするか、コインの保有量をロックすることに依存する。エネルギー効率が高く、マイニングの中央集権化に抵抗できるが、セキュリティ上のトレードオフがある。
• キャパシティ証明 - コンピューティング・パワーやステイクド・コインではなく、予備のハードドライブ・スペースに依存する。PoSのようにエネルギー効率が高いが、異なるセキュリティモデルを提供する。

ある意味、PoCはPoSのエネルギー効率とPoWのオープンな参加を組み合わせたものと見ることができるが、両者の長所を受け継ぐというよりは、独自の長所と短所がある。

各コンセンサスメカニズムの相対的なメリットは、暗号空間ではまだ活発に研究され、議論されている。しかし、PoCは、新しいネットワークにとって、PoWに代わるエネルギー効率の高い代替手段を提供する。

コンセンサス・メカニズムを選択する際に考慮すべき要素

ブロックチェーンのコンセンサスメカニズムを選択する際、開発者は以下の要素を考慮する必要がある：

• ブロックチェーンの目的： ブロックチェーンが重要な金融取引の保存に使われるのであれば、PoWやPoSのような安全で確実なコンセンサスメカニズムが必要である。ブロックチェーンがそれほど重要でない用途に使われるのであれば、PoSやPoCのような、より効率的で分散型のコンセンサスメカニズムで十分かもしれない。
• ネットワークの規模と分布： PoWやPoSのようなコンセンサス・メカニズムは、大規模で分散したネットワークには有効だが、小規模なネットワークには有効でないかもしれない。
• セキュリティとパフォーマンスの要件： PoWやPoSのようなコンセンサスメカニズムは高いレベルのセキュリティを提供するが、PoSやPoCのようなコンセンサスメカニズムほど効率的ではないかもしれない。

特定のブロックチェーンに最適なコンセンサスメカニズムは、ブロックチェーンの特定のニーズと開発者の目標に依存する。

プルーフ・オブ・キャパシティを利用したトップ暗号通貨とブロックチェーン

PoWやPoSに比べるとまだ一般的ではないが、プルーフ・オブ・キャパシティは暗号の世界で注目を集めている。現在、プルーフ・オブ・キャパシティを採用している上位の暗号通貨をいくつか紹介しよう：

バーストコイン

2014年に開始された、マイニングにプルーフ・オブ・キャパシティを使用する最も初期の暗号プロジェクトの1つ。BurstcoinはPoCを利用し、高レベルのネットワークセキュリティと分散化を維持しながら、ブロックのエネルギー効率の高いマイニングを行っている。

チア

2021年に登場した新しいブロックチェーンで、コンセンサスと、デジタルアート登録や決済プラットフォームなどの分散型アプリケーションの基盤の両方にPoCを使用している。Chiaはそのエネルギー効率で注目を集めている。

スペースミント

データストレージと定期的なハードドライブのリプロットを重視するもう一つの新しいPoC暗号。より平等なマイニング体験を提供しながら、ASIC耐性を持つことを目指している。

シグナム

元々はBurstcoin 2.0としてローンチされたSignumは、PoCとスマートコントラクト機能を兼ね備えている。2021年にシグナムに完全にリブランディングされ、分散型金融アプリケーションを提供している。

オレガノ

zk-SNARKのゼロ知識証明によってシールドされた取引を記録するPoCを使用したプライバシー重視のブロックチェーン。匿名での支払いやメッセージングの提供を目指す。

まだ比較的小規模なグループだが、ブロックチェーン・プロジェクトが効率性とアクセシビリティの向上を目指す中、プルーフ・オブ・キャパシティを使った実験がさらに増えることが予想される。

結論と展望

プルーフ・オブ・キャパシティは、ブロックチェーンのコンセンサスを確保し、新しいコインを鋳造するために、プルーフ・オブ・ワークに代わるエネルギー効率の高い方法を提供する。ハードディスクの空き容量を活用することで、より多くの一般ユーザーがマイニングに参加できるようになる。

しかし、PoCには、ストレージ、セキュリティ、アクセシビリティに関する独自の課題があり、これらに対処する必要がある。また、PoCはPoWやPoSに比べ、実戦的なテストがまだ少ない。

ChiaやSignumのようなプロジェクトは、採掘権の統合に抵抗しつつ、生産能力の証明が効果的にスケールアップできるかどうかを実証する上で、大きな役割を果たすだろう。

今後は、プルーフ・オブ・キャパシティとプルーフ・オブ・ステークやその他のメカニズムを融合させ、メリットを最大化するハイブリッド・コンセンサス・モデルが登場するかもしれない。セキュリティ、効率性、分散化の最適なバランスを模索し続ける。

プルーフ・オブ・キャパシティはまだ新しい概念ではあるが、技術革新と説明責任のあるガバナンスによってそのユニークな課題を克服することができれば、持続可能なウェブ3のインフラ・コンポーネントとして有望な可能性を示している。

要点の要約

• プルーフ・オブ・キャパシティ（Proof of Capacity）により、マイナーはブロックを検証するために、計算能力の代わりに予備のハードドライブ・スペースを使うことができる。
• ドライブに保存されたプロットファイルには、採掘者が採掘パズルを解くために素早く照合できる事前計算されたハッシュが含まれている。
• PoCはプルーフ・オブ・ワーク・マイニングよりもエネルギー効率が高く、ASIC耐性がある。
• しかし、PoCにはストレージ、セキュリティ、アクセシビリティに関する懸念がつきまとう。
• 主なPoC暗号通貨には、Burstcoin、Chia、Signum、SpaceMintなどがある。
• PoCは持続可能性を目指しているが、メインストリームの可能性に到達するためには、より多くのテストと開発が必要である。

よくあるご質問

キャパシティの証明とは？

プルーフ・オブ・キャパシティ（PoC）は、いくつかの暗号通貨で使用されているコンセンサス・メカニズムであり、マイナーがハードドライブ上の利用可能な空き領域を使用して新しいコインを採掘し、トランザクションを検証することを可能にする。これはプルーフ・オブ・ワークに代わるもので、計算能力ではなくストレージ容量に依存する。

能力証明とはどのようなものですか？

マイナーはまず、次のブロックの可能性のある解と対になった暗号ハッシュを含むプロットファイルを生成して保存する。その後、マイナーは、コミットしたストレージ容量に基づいて、次のブロックを検証するためにランダムに選択される。自分のプロットファイルで必要なハッシュを素早く調べて解を返すことができたマイナーは、ブロック報酬を請求することができる。

PoCのPoWに対する利点は？

PoCはPoWよりもはるかにエネルギー効率が高く、環境的に持続可能である。また、高価な専用ハードウェアを必要とせず、普通のコンピューターがマイニングに参加できる。これはネットワークの分散化に役立つ。

PoCのデメリットにはどのようなものがありますか？

PoCは、マイナーとして競争力を持つために、非常に大きな空きストレージ容量を必要とする。また、PoWよりもテストや実績が少ない。また、巨大なストレージ容量を持つデータセンターによるマイニングの集中化の可能性についても懸念がある。

どのような暗号通貨がプルーフ・オブ・キャパシティを使っているのか？

PoCを採用しているトップクラスの暗号通貨には、Burstcoin、Chia、Signum、SpaceMint、Oreganoなどがある。PoCは、より持続可能で分散型のコンセンサスを求める新しいプロジェクトの間で採用が進んでいる。

容量証明はPoWやPoSよりも安全か？

PoCには、いくつかのユニークなセキュリティ上のトレードオフがある。ストレージが再利用されると、ある種の攻撃に対して脆弱になる可能性がある。全体として、PoCは優れたセキュリティを提供するが、PoWやPoSの方が大規模なテスト実績が長い。

自宅のコンピューターで容量証明コインを採掘できますか？

競争力のあるマイニングを行うには、テラバイトの使用可能な未使用領域が必要となるため、標準的な家庭用PCでは難しいかもしれない。しかし、原則的には、十分な空きストレージがあれば、特別なハードウェアがなくてもPoCマイニングに参加できます。