- Proof of Stake（PoS）の仕組み
- Proof of StakeとProof of Workの違い
- Proof of Stakeの問題点
- ETHのThe Merge後のPoSの仕組み
- ETHのお勧めのステーキング方法
Proof of Stake（PoS）とはブロックチェーン上の取引を承認するためのルールの1つで、保有（ステーキング）による承認という意味になります。
Proof of Stakeを採用してるブロックチェーン上で取引すると全てこのルールで承認されます。
イーサリアムでガス代を払ってNFTの取引をしたり、分散型取引所で仮想通貨を交換するのはその代表です。
多くのProof of Stakeには次の3つの仕組みがあります。
- 通貨保有量で承認者が決まる
- 通貨保有期間で承認者が決まる
- Slashingと呼ばれるペナルティがある
主にイーサリアムで採用されている取引承認の仕組みで、ビットコインで採用されているProof of Workと比べ電力コストが掛からない、セキュリティ面で強いといったメリットがたくさんある優れた仕組みです。
イーサリアムを預けてロック（ステーキング）することで、イーサリアムの取引承認者になることができ、イーサリアムを報酬で貰えます。
さとう少額からステーキングを始め、承認者として高利率で仮想通貨を運用できる方法も本記事で紹介しているので、是非最後までご覧下さい！
Proof of Stakeとは承認ルールの1つ
Proof of Stake（PoS）とはブロックチェーン上の取引を承認するためのルールの1つで、保有（ステーキング）による承認という意味になります。
同じProof of Stakeでも仮想通貨によってルールの中身は異なりますが、仮想通貨を多く保有しているほど、長く保有しているほど承認を行える確率が上がり、報酬を多く貰えます。
また、Slashing（スラッシング）というペナルティを設け、ルールに反する行動を取るとステーキングしている仮想通貨を失ってしまう仕組みにすることで不正を防止していることが多いです。
ここでは多くのProof of Stakeで共通している仕組みについて解説します。
イーサリアムのProof of Stakeの詳細な仕組みについては本記事後半で解説しています。
仕組み①：通貨保有量を承認者を決定
ステーキングする仮想通貨の量が増えると、取引の承認者になれる確率が上がり、結果的に貰える報酬量が多くなります。
しかし、個人で大量にステーキングできてしまうと、一個人が大きな影響を持つことができてしまうため、ステーキングできる量を制限しているProof of Stakeもあります。
イーサリアムはその代表です。
仕組み②：通貨保有期間で承認者を決定
ステーキングする期間が長ければ長いほど、取引の承認者になれる確率が上がります。
ステーキングしている期間の長さのことをCoin Age（コインエイジ）と呼びます。
一度承認者になることができるとこのCoin Ageはリセットされ、同じ人が何度も承認者に選べれてしまうことを防ぐ仕組みになっています。
仕組み③：Slashingペナルティがある
Proof of StakeではSlashingと呼ばれるペナルティの仕組みがあり、承認者（バリデーター）が承認作業を行わない等、ルールにそぐわない行動を取るとステーキングしている仮想通貨を没収します。
ビットコインのProof of WorkではSlashingは必要ありませんでした。
Proof of Workはハッシュ化と呼ばれる計算作業を無数に繰り返すといった、コンピューターで大きな電力負荷が掛かる承認業務を行います。
従って、成功するか分からない不正を大量の電力コストを費やして行うより、真面目に承認作業を行って報酬を貰った方が得だという判断になるからです。
しかし、Proof of Stakeに複雑な計算は必要なく、簡単な投票作業で承認が決まることが多いです。
そこで、不正を行ったり、バリデーター業務を行わなかった場合はSlashingと呼ばれるステーキングしている仮想通貨を失う仕組みを作ることで、真面目に承認を行うインセンティブを与えています。
Proof of WorkとProof of Stakeの違い
次にProof of StakeがProof of Workと異なる点について解説していきます。
異なる点は主に次の3つです。
※読みたい所にジャンプできます。
Proof of Workとは作業による承認
Proof of Workは主にビットコインで採用されている取引承認ルール（コンセンサスアルゴリズム）のことです。
1つの取引に対して多くのコンピュータが一斉に承認作業を行い、難しい計算処理を一番に成功すると報酬を獲得出来る競争のような仕組みです。
承認作業に多くの電気代が掛かるため、成功するか分からないような不正に時間を掛ける気にならず、真面目に承認を行って報酬を貰った方が良い判断になるというセキュリティ上のメリットがあります。
ビットコインのProof of Workの仕組み、計算作業の詳細はこちらの記事で解説しています。
Proof of Workの3つの課題点とは
Proof Workには次の3つの問題点があります。
- 承認作業に多くの電力が必要
- 処理能力の不足
- 51%攻撃によるセキュリティの懸念
Proof of StakeはProof of Workが抱えている問題を解決するために作られたコンセンサスアルゴリズムです。
PoWとの違い①：電力コストが低い
Proof of Stake（PoS）に掛かる承認コストはProof of Work（PoW）と比べると少ないです。
Proof of Workでは高性能なコンピューター等で複雑な計算処理を行います。
承認作業が難しいこと・コストが掛かる点が高いセキュリティを持つ仕組みで重要になるからです。
しかし、電力消費が大きすぎて環境負荷が問題視されるようになりました。
さとう私もゲーミングPCでマイニングを行っていたことがありますが、2023年上期は電力価格の高騰で完全に赤字になり、今は撤退しています！
一部の効率的なマイニング環境を整えている組織しか利益を出すことできない状況です。
しかし、Proof of Stakeではコンピューター上でブロックに対して投票を行うだけで複雑な計算不要です。
セキュリティの問題もSlashingと呼ばれる仕組みで解決しています。
PoWとの違い②：処理能力が高い傾向
Proof of Stake（PoS）は、Proof of Work（PoW）と比べると取引の承認速度が早い傾向があります。
Proof of Workでは計算作業を繰り返す必要があるため、時間が掛かります。
一方、Proof of Stakeではブロックに対して投票を行うだけなので、Proof of Workの作業と比べると時間が掛かりにくい仕組みになっていることがあります。
PoWとの違い②：51%攻撃が出来ない
Proof of Stake（PoS）ではProof of Work（PoW）で発生する51%攻撃が起きません。
51%攻撃とはブロックチェーンに参加する承認者の処理能力のうち、一個人・組織が51%以上を占めることで不正を行える仕組みです。
51%以上の処理能力を占めると、意図的にブロックチェーンを分岐させ、最終的にはメインのチェーンに取って代わることができます。
分岐（フォーク）はブロックチェーン上のルールでは重大な問題で、PoWの不正の代表的な手口です。
フォークを使った不正は2018年5月17日発生したモナコインでの不正が有名です。
概要を説明すると、日本円に換金した後、フォークを利用し過去の取引を削除することで、仮想通貨の残高を換金したにも関わらず維持できます。
さとうこちらの記事で不正内容の詳細について解説しています。
Proof of Stakeは仮想通貨の保有による承認なので、51%攻撃を心配する必要はありません。
多くの仮想通貨を保有することにより、一個人で影響を持つ可能性もありますが、ステーキング量は制限されていることが多く、その問題も起きない仕組みになっています。（イーサリアム）
Proof of Stakeの問題点とは
Proof of Stakeには3つの問題点があります。
- Nothing at Stakeの問題
- 大量に通貨を保有する必要がある問題
- 51%保有を匂わせた下落誘導による問題
①Nothing at Stakeの問題
Nothing at Stakeは「何も賭けていない」という意味で、PoWと比べて電力コストを賭けていないので、承認作業を正しく行うインセンティブがないという問題のことです。
Proof of Workの場合、不正を働くにも電力コストが掛かるため、成功するか分からない不正よりも正しくバリデーター業務を行って報酬を貰うことを選ぶようになります。
Proof of Stakeの承認作業は投票を行うだけなので、賭けているものないのではという訳です。
これに関してはSlashing（スラッシング）と呼ばれるペナルティ制度の導入で解決しています。
Slashingにより、承認ルールに反した行動を取るとステーキングしている仮想通貨が減ります。
さとうこれでNothing at Stakeではなくなりますね。
②大量に通貨を保有する必要がある問題
Proof of Stakeでは仮想通貨をステーキングし、Slashingの対象とすることで初めて仕組みとして成り立つため、バリデーターとなるには大量の仮想通貨を保有する必要があります。
PoSの代表的なイーサリアムでも600万円以上のETHのステーキングが必要です。（2023年3月10日時点）
通貨を持っておくことが前提になってしまうので、通貨として流動性が損なわれてしまうという問題があります。
③大量保有を匂わせた下落誘導の問題
仮想通貨を大量に持っていることを証明し、いつでも承認体制を支配できることを匂わせることで通貨の価値を下落させ、下落したところで自分が仮想通貨を買うという攻撃ができる問題です。
これについては自分が保有している仮想通貨の価値を貶める行為になるため起こり得ないと考えらています。
また、ステーキングできる仮想通貨の枚数は制限されていることが多いため、その場合はこの攻撃ができません。
イーサリアムのProof of Stakeの仕組み
ここではイーサリアムのコンセンサスアルゴリズムであるProof of Stakeの仕組みについて詳しく解説していきます。
この内容は2023年3月10日時点で執筆しており、2022年9月15日に実施されたイーサリアムの大型アップデートThe Merge（ザ・マージ）後のコンセンサスアルゴリズムの内容となります。
The Mergeとは（https://ethereum.org/en/upgrades/merge/）
同じくPoSのコンセンサスアルゴリズムを持つ仮想通貨のバイナンスコイン（BNB）の仕組みはこちらの記事で詳しく解説しています。
Merge後のイーサリアムの承認の仕組み
イーサリアムはビットコインと同じProof of Workという承認の仕組みをずっと採用していました。
しかし、2022年9月15日に行われた大型アップデート「The Merge」で、低コストでセキュリティ面でも優れた承認の仕組みProof of Stakeに変更になりました。
Proof of Workは「作業による承認」です。
名前の通り、取引承認にはハッシュ化と呼ばれる計算作業を無数に繰り返す必要があり、多くの電力を費やす必要があるため環境負荷が問題になっていました。
現在のProof of Stake（PoS）はコンピューター上でただ投票を行うだけです。
Proof of Work（PoW）のような難しい計算作業は不要です。
バリデーターになるには32ETHを保有
以下の内容の参考サイト：The Merge（Ethereum.org）
イーサリアムのProof of Stakeで個人でバリデーター活動（ソロステーキング）を行うためには32ETHを預け入れることが必要になります。
32ETH以上を預け入れることもできますが、32ETH分の報酬しか貰えず、報酬が増えることはなくリスクが高まるだけになってしまいます。
この制限は個人が大量にイーサリアムをステーキングし、ブロックの承認で個人が大きな影響力を持ってしまうことを防ぐためにあります。（公式サイトFAQより）
さとう公式サイトFAQは日本語にもなっておりとても分かりやすいので興味がある方は是非ご覧ください。
2023年3月10日時点の価格では600万円以上必要になるのでハードルは高いです。
安価でバリデーター作業に参加する方法は本記事後半で解説しています！
投票でブロックが承認される仕組み
以下の内容の参考サイト：The Merge（Ethereum.org）
Proof of Stakeで作られたブロックはバリデーターの投票（Vote）によって承認されます。
コンピューター上でただ投票するだけなので、難しい計算作業は必要ありません。
2/3以上のバリデーターが投票するとそのブロックは承認されます。（具体的にはバリデーターがステーキングしてるETHで2/3以上が投票で承認）
イーサリアムのProof of Stakeでは、ブロックという言葉は登場しません。
Epoch（エポック）とSlot（スロット）と呼ばれる単位で承認作業が行われます。
Epochは12秒ごとに作られるSlotが32個集まっています。
Slotの中にトランザクションが入っており、Slot単位で投票が行われます。
イーサリアムのProof of Stakeでは、バリデーターは厳密にはProposer（プロポーザー）とAttester（アテスター）に分かれます。
Slotを作る人はProposerと呼ばれ、ProposerはSlot毎にランダムで選ばれます。
そのSlotに対して投票を行う人がAttesterで投票を行うことはAttestation（アテステーションと呼びます。
分岐したら基本はGHOSTルールで対応
以下の内容の参考サイト：Gasper（Ethereum.org）
ブロックチェーンでは稀にブロックが同時に作られてしまうことがあります。
このときブロックチェーンは一時的に分岐（フォーク）していることになります。
フォークはブロックチェーン上のルールでは重大な問題です。不正の代表的な手口となり、正しく対処できないとブロックチェーンの信頼そのものに関わるからです。
フォークを使った不正は2018年5月17日発生したモナコインでの不正が有名です。
概要を説明すると、日本円に換金した後、フォークを利用し過去の取引を削除することで、仮想通貨の残高を換金したにも関わらず維持できます。
さとうこちらの記事で不正内容の詳細について解説しています。
イーサリアムではフォークが起きた際にGHOST（ゴースト）と呼ばれるルールで対応します。
GHOSTでは、フォークが起きた際はより多くのバリデーターが投票しているチェーンが採用されます。
ビットコインのProof of Workでは最も長いチェーンが採用されていたので、この点は投票制度を採用しているProof of Stakeとの大きな違いといえますね。
投票数の重みが重要視されます。
GHOSTルールを補うCasperルールとは
以下の内容の参考サイト：Gasper（Ethereum.org）
イーサリアムのProof of StakeはGHOST以外にもCasperと呼ばれるルールがあり、この2つで成り立っているコンセンサスアルゴリズムです。
- GHOST
- Casper
さとう2つ合わせてGasperと呼ばれるルールです。
ぱんだGHOSTだけでも十分そうだけど？
イーサリアムのコンセンサスアルゴリズムでは、ETHステーキング量の2/3以上が投票に参加していないとブロックが承認されない仕組みでしたね。
Casperルールでは、ブロックへの投票数が2/3に満たない場合、Slashing（スラッシング）と呼ばれるペナルティをバリデーターに与えて投票数が2/3になる以上に調整します。
1/3以上のバリデーターがオフラインとなっており、投票を行っていないとしましょう。
このままではブロックを承認できません。
この時Casperルールに基づき、オフラインになっているバリデーターがステーキングしているETHを、投票しているステーキング量が2/3になるまで減らし続けます。
さとう参加してない人のステーキング割合が減れば、参加している人のステーキング割合が増えていくという訳です。
このように、基本的にはGHOSTルールだけで十分ですが、Casperルールで非常事態が起きたときに備えています。
バリデーターの報酬量はどのくらい？
以下の内容の参考サイト：A Node Operators’s Responsibilities（Rocket Pool）
現在のイーサリアムのバリデーター報酬はこちらのサイトから確認できます。
イーサリアムの現在のバリデーター報酬はこちらから確認できます。
下のRun a Validatorが32ETHのステーキングに対する年利の目安ということになります。（上の画像では4.62%）
ステーキング量は32ETH固定なので、どのバリデーターもこのぐらいの年利です。
具体的な報酬量の計算はこちらサイトで詳しく解説されています。（Rocket Poolと呼ばれるイーサリアム公式で推奨されているノードセットアップツールを提供している団体）
概要としては、イーサリアムのバリデーター報酬は大きく分けて次の2で構成されます。
- Proposer（プロポーザー、ブロック作る人）としての報酬（Executive income）
- Attester（アテスター、投票する人）としての報酬（Consensus income）
ブロックを作るプロポーザーに回ることができる機会はランダムで回ってくるため、1カ月～2か月に1度獲得できるようなイメージです。
基本的にはアテスターとして報酬を貰うことになります。（80%以上はアテスター報酬）
ちなみに、報酬量はバリデーターが増えると減り、バリデーターが減ると報酬量は増えます。（公式FAQより）
バリデーターの人数を最低限は確保し続けるための仕組みです。
また、アテスターの報酬は2023年3月実施のShanghaiアップデートまでは引き出すことができないので、注意しましょう。
さとうバリデーターの人数を確保するための調整のようです。
2022年9月15日のアップデート「The Merge」までイーサリアムはProof of Workを採用していました。（イーサリアム1.0と呼ばれます）
The Mergeでイーサリアム1.0とイーサリアムが2.0が組み合わさりました。
- Ethereum 1.0：現在は実行レイヤー（Executive Layor）と呼ばれ、ブロックの生成と実行を担います
- Ethereum 2.0：現在はコンセンサスレイヤー（Consensus Layor）と呼ばれ、投票を担います
だから、マージ（併合）と呼ばれる訳ですね。
コンセンサスレイヤーはBeacon Chainとも呼ばれます。
Slashingのペナルティはいくら？
以下の内容の参考サイト：A Node Operators’s Responsibilities（Rocket Pool）
バリデーターを行う端末（ノード）をオフラインにしてバリデーター業務をサボったり、意図的に二重投票（Double-Voting）を行ったりするとSlashingと呼ばれるペナルティを受ける可能性があります。
Slashingを受けるとステーキングしてるイーサリアムが減ります。
この仕組みがあることでバリデーターは不正を行う動機がなくなり、真面目にバリデーター業務をこなしています。
Slashingのペナルティ量の計算方法はこちらのサイトに詳しく掲載されています。（Rocket Poolと呼ばれるイーサリアム公式で推奨されているノードセットアップツールを提供している団体）
大きなペナルティを受ける例の1つは、投票の不参加により投票が2/3に達しないため、投票に参加しているステーキング量が2/3以上になるように自分のステーキング持ち分が減らされるペナルティです。
さとう普通にバリデーターを行う分には気にする必要はありません。
イーサリアムのPoSマイニングのやり方
以下の内容の参考サイト：Ethereum.org
本記事ではイーサリアムのProof of Stakeでバリデーターを行い、イーサリアムをマイニングする方法を解説します。
同じくPoSのコンセンサスアルゴリズムの1つであるバイナンスコインでバリデーターとして報酬を得る方法はこちらの記事で詳しく解説しています。
4つのPoSマイニングのやり方とは
イーサリアムのProof of Stakeの仕組みの中でバリデーターとして報酬を貰う方法は4つあります。
- ソロスホームテーキング
- SaaS
- ステーキングプール
- 中央集権取引所
以下それぞれのステーキング方法の概要です。
ソロホームステーキングが32ETHをステーキングして、自分で端末をセッティングして行うスタンダードな方法です。
仲介業者等が入らないため、最も利回りが高いです。
- 利回りが高い（バリデーター数によって変わるが、概ね5%前後）
- 王道でスタンダードなやり方
- 自分でゼロから設定するので学びが多い
- 失敗したり、オフラインになったりするとSlashingでETHを失う
- 32ETHのステーキングのハードルが高い
SaaSでは、バリデーター業者にバリデーター業務を委託し、手数料を差し引いた報酬を受け取ります。
自分で難しいセットアップが不要になりますが、32ETHは必要になる場合がほとんどです。
- 自分で難しいセットアップを行う必要がない
- 手数料は高くない所がほとんど（1%未満）
- 信頼できるバリデーター業者に委託する必要がある
- 32ETHを用意する必要がある点は同じ
参考サイト：Ethereum.org SaaS
ステーキングプールはバリデーター業者にバリデーター業務を委託する点では同じですが、預けるETHは少量でも良く、業者側が少量のETHをまとめてステーキングを行ってくれます。
- 自分で難しいセットアップを行う必要がない
- 手数料は高くない所がほとんど（1%未満）
- 少量のETHでステーキングが可能
- 信頼できるバリデーター業者に委託する必要がある
ステーキングプールはバリデーター業者にバリデーター業務を委託する点では同じですが、仮想通貨取引所にイーサリアムを預けます。（バイナンス等）
- 自分で難しいセットアップを行う必要がない
- 手数料は高くない所がほとんど（1%未満）
- 少量のETHでステーキングが可能
- 信頼できる取引所に委託する必要がある
- 海外取引所しか対応していない
さとうお勧めは③のステーキングプールを利用したステーキングです！
①と②は32ETHが必要になるため、ハードルが高いです。
④で利用できる海外取引所はバイナンスですが、日本では口座を開設できません。
③ステーキングプールは誰でも利用できて高い利回りで少額からイーサリアムをステーキングできます。
ETHのステーキングプールの始め方
イーサリアムのステーキングプールは「Lido」と呼ばれるプラットフォームで行えます。
LidoはDeFi（分散型金融）サービスを提供しているプラットフォームです。
Proof of Stakeに参加するために必要な仮想通貨を複数人で集めてステーキングを行う「ステーキングプール」のサービスを行っています。
特にイーサリアムのステーキングは世界で最大規模です。
「Stake now」からETHのステーキング画面にアクセスし「Connect wallet」でメタマスクと接続します。
ステーキングするETHの枚数を入力します。下の画像の場合、年利は5.2%となっています。
ETHをステーキングすると、ETHをステーキングしている証明としてSTETHと呼ばれるETHと1：1で交換できるトークンが付与されます。
＋マークを押すことでSTETHをメタマスクに表示させることもできます。
Submitでガス代を支払ったらETHのステーキングは完了です。STETHが報酬として増えてきます。
STETHはCurve（カーブ）という分散型取引所でいつでもETHに戻すことができます。
ここからCurveのスワップ画面にアクセスし、下記の手順でスワップを行いましょう。
まとめ：Proof of Stakeで通貨を運用しよう
Proof of Stake（PoS）とは仮想通貨の取引を承認するためのルールの1つで、保有（ステーキング）による承認という意味になります。
仮想通貨によって細かいルールは異なりますが、一般的には次の3つの特徴があります。
※読みたい所にジャンプして戻れます。
ビットコインが採用しているProof of Workと違い、次のようなメリットがありますが、問題点もあります。
イーサリアムはこの3つの問題点をSlashingと呼ばれるペナルティ制度の導入と、1人当たりのステーキング量を32ETHに制限することで解決しています。
イーサリアムのProof of stakeの仕組みの中でバリデーターとして承認作業を行い、報酬を貰う方法は次の4つです。
- ソロスホームテーキング
- SaaS
- ステーキングプール
- 中央集権取引所
お勧めは③のステーキングプールを利用したステーキングです。
さとう少額でもステーキング可能で高利率で運用することができます！
イーサリアムのステーキングプールは「Lido」と呼ばれるプラットフォームで行えます。
本記事で紹介したイーサリアムは投資先としてもお勧めです。
bitFlyerはイーサリアムを取引所（Lightning）で手数料0.01%～0.15%で取引できるオススメの取引所です。
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