プルーフ・オブ・ワークとプルーフ・オブ・ステークは、暗号資産が取引を検証・記録するために用いる2大方式である。どちらも、銀行を介さずに同じコインを二重に支払うことを防ぐことを目的としているが、その手法は大きく異なる。この違いは学術的な問題にとどまらない。ネットワークが消費するエネルギー量、決済の速さ、攻撃者が介入する際のコストを左右するものであり、本稿ではこれらの観点を検証する。

本比較は、公開されている5つの情報源——Coinbase、Business Insider、Hedera、Fidelity、Mercado Bitcoin——の数値と主張に基づき、エネルギー使用量、速度、セキュリティ、実績の観点から2つの方式の違いを検証する。

コンセンサス機構の役割

ブロックチェーンは、誰が何を所有しているかを記録した共有台帳である。数千台のコンピュータがそのコピーを保持し、すべてのコピーが一致していなければならない。コンセンサス機構とは、これらのコピーの一致を維持する一連のルールであり、VisaやPayPalのような中央機関なしにネットワークが各取引を確認できるようにするものだ。

コンセンサスは二重支払いも防ぐ。二重支払いとは、同一のデジタルコインを2つの異なる支払いに使用しようとする不正行為である。

Mercado Bitcoinは、コンセンサスの4つの役割を挙げている。各取引の確認、取引のブロックへのグループ化、全参加者のコピーの同期維持、確認済み記録の改ざん防止である。Coinbaseによると、プルーフ・オブ・ステークの前にプルーフ・オブ・ワークを理解することが役立つため、両者はしばしば併せて説明される。

あらゆるコンセンサス方式は、参加者に何かをリスクに晒すことでコミットメントを証明することを求める。一方の方式では計算能力と電力、他方では参加者自身のコインである。

プルーフ・オブ・ワークはより古いモデルである。Bitcoinは2009年にこの方式で登場し、Business Insiderによれば、プルーフ・オブ・ステークは2012年に初めて実用化された。情報源の記事は、2つのグループにまたがる13の暗号資産を挙げており、チャートが示すように5つがプルーフ・オブ・ワーク、8つがプルーフ・オブ・ステークで稼働している。この数は情報源に挙げられたコインのみを反映したものであり、市場上のすべてのコインを網羅するものではない。

Mercado Bitcoinは主な違いを短い表にまとめており、以下のセクションで各項目をより詳しく見ていく。

プルーフ・オブ・ワーク：マイニングの仕組み

プルーフ・オブ・ワークでは、マイナーが数学的なパズルの解決を競い、最初に解いた者が次の取引ブロックをブロックチェーンに追加する。Fidelityはこのパズルを、100万個の数字の組み合わせからロッカーの暗証番号を推測する作業に例えている。最初に推測した者が勝つため、速度が重要になる。

Hederaの記事はさらに詳細を提供している。マイナーは、取引データと組み合わせたときに、一定数の先行ゼロを持つハッシュを生成する数値を探す。マイナーは、単一のタスク向けに作られたチップであるASICや、グラフィックスチップであるGPUを使用し、競争力を維持するために計算能力を追加し続ける。

勝者はネットワーク固有のコインで支払われる報酬を得る。Mercado Bitcoinは、この報酬に新規発行コインとブロック内の取引手数料が含まれると付け加える。他のコンピュータが勝者の答えを素早く検証し、合格すればブロックがチェーンに追加される。

システムを守っているのはコストである。古い取引を変更するには、攻撃者はそのブロック以降のすべてのブロックの作業をやり直さなければならない。

Coinbaseによると、プルーフ・オブ・ワークは、主にコイン送金を処理するBitcoinのようなシンプルだが価値の高いコインに適している。コインの価値が上がると、より多くのマイナーが参入して計算能力を追加するため、個人や団体がブロックチェーンに干渉することは非現実的になる。Coinbaseはプルーフ・オブ・ワークを、分散型ネットワークを保護する実証済みで堅牢な方法と評している。

Bitcoinは2009年以降プルーフ・オブ・ワークで稼働しており、Fidelityは2026年6月時点で一度も侵害されていないと指摘する。プルーフ・オブ・ワーク上の他のコインには、Bitcoin Cash、Dogecoin、Litecoin、Moneroがある。Ethereumは2022年までプルーフ・オブ・ワークを使用していた。

最大の欠点は電力使用である。Business Insiderは、マイナーが古いマシンを新しいものに置き換えることで電子廃棄物が発生すると付け加える。コストは中央集権化への懸念も引き起こす。Hederaの記事によれば、大規模なマイニング事業者は資金と設備を武器に、ネットワークの大きなシェアを獲得しうる。

プルーフ・オブ・ステーク：ステーキングの仕組み

プルーフ・オブ・ステークは、パズル競争を選出プロセスに置き換える。バリデータはコインをロック（ステークと呼ばれる）し、次のブロックを追加する機会を得る。Fidelityはステーキングを、専用口座への資金預け入れに例える。コインはロックされたまま、保有者が引き出さない限り使用できない。

ネットワークは偶然によってバリデータを選出し、その確率はステークの規模に応じて上がる。Coinbaseは、一部のネットワークではコインがステークされている期間も考慮されると付け加える。ブロックが提案されると他のバリデータが確認し、十分な承認が集まるとネットワークがチェーンを更新する。

報酬はステークの比率に応じてバリデータに配られる。ブロックチェーンコンサルタントのGarrick Hilemanは、ステーカーは時間とともに新規発行された暗号資産で支払われると述べている。

悪質な行為には代償がある。バリデータが不正なブロックを承認したりオフラインになったりした場合、ネットワークはスラッシングと呼ばれるプロセスでステークの一部を剥奪できる。

参入コストは高くなりうる。Coinbaseによれば、Ethereumバリデータの最低要件は32 ETHに設定されていた。より少ない保有者は、しばしばデリゲーションと呼ばれるステーキングプールに参加できる。バリデータになるには技術力も必要で、Coinbaseはオフラインになるとステークの一部を失う可能性があるため大きな責任だと評している。Mercado Bitcoinは、ある面で参入障壁は低いと指摘する。バリデータには特殊なハードウェアは不要で、必要なのはネットワークのトークンだけである。

Business Insiderはこの方式の3つの特徴を挙げている。エネルギー効率、スケーラビリティ、そして保有者にチェーンを守る動機を与えるステーキング報酬である。Mercado Bitcoinによれば、一部のネットワークではトークン自体で支払われる年率4%を超えるリターンが見込める。あくまで一例として、情報源の資料は32 ETHのステークに5年間、一律4%のリターンが続いた場合をモデル化しているが、実際の利率は時間とともに変動し、ネットワークごとに異なる。

Cardano、Solana、Polkadot、Tezos、Algorand、Avalancheはすべてプルーフ・オブ・ステークを使用している。Ethereumは2022年、「The Merge」として知られる移行によってこれらに加わった。

エネルギー使用量：最大の格差

エネルギーは両方式の最も明確な違いである。プルーフ・オブ・ワークは多くのマシンが同じパズルの解決を競う必要があり、その努力の大半は報われない。プルーフ・オブ・ステークはこの競争を排除する。Mercado Bitcoinは、プルーフ・オブ・ワークより最大99.9%少ないエネルギーで稼働すると述べている。

Ethereumは実際の検証例を提供している。Fidelityは2022年のプルーフ・オブ・ステークへの移行でエネルギー使用量が大幅に削減されたとし、Mercado Bitcoinはその減少幅を99%超としている。情報源の資料に示された比較指数は実測値ではなく、報告された削減率を一目で把握できる基準値に変換したものにすぎない。

Hederaの記事は別の見方を示し、Bitcoinネットワークは一部の小国より年間のエネルギーを多く消費しているとしている。ロンドン帝国大学のCatherine Mulliganは、プルーフ・オブ・ワークのネットワークが堅牢性を維持するために必要なコンピュータが多いほど、消費エネルギーも増えると述べている。プルーフ・オブ・ステークははるかに少ないハードウェアで済むため、Business Insiderは長期的に持続可能であるとしている。Hederaはまた、自社のシステムはBitcoinの1取引のごく一部のエネルギーしか使用しないと主張しているが、この主張はHedera自身によるものであり、読者はその点を考慮して判断すべきである。

プルーフ・オブ・ワークの支持者は、マイニングが再生可能エネルギーへ移行しつつあると主張する。Fidelityによれば、批判者はそれが排出を正当化するか疑問視している。Mercado Bitcoinは、投資家が環境・社会・ガバナンス（ESG）要素にますます注目しており、ネットワークには電力の責任ある利用を示す圧力がかかっていると指摘する。

セキュリティと分散化

どちらの方式も、攻撃のコストを高めて試みにくくすることを目的としているが、そのコストを課す場所が異なる。

プルーフ・オブ・ワークでは、攻撃者はネットワークの計算能力の50%超を必要とする。Fidelityは、それにはチップ供給の大部分を掌握し、膨大な電力代を支払うことが必要になると述べている。プルーフ・オブ・ステークでは、攻撃者はコインの過半数を購入してステークする必要がある。Fidelityは、これにはサプライチェーンや発電所が不要であるため、批判者が現実世界との結びつきが弱いと見ていると指摘する。支持者は、それほど多くのコインを購入すれば攻撃者自身の保有資産の価値を損なうと反論しており、Mercado Bitcoinもこの点を指摘している。

スラッシングがさらなる防壁となる。ロンドン帝国大学のCatherine Mulliganは、不正な取引やブロックを承認したバリデータは罰則を受けると述べている。

分散化については専門家の意見も分かれる。Business Insiderは、オープンな競争によりプルーフ・オブ・ワークはより民主的と言えるとしている。ステークには上限がないため、1人のバリデータが大きなシェアを握りうるからである。一方、Mulliganは、一部のプルーフ・オブ・ステーク方式は資産の最も多いバリデータのみを選出すると警告し、多くの場合、Bitcoinより民主的でなくなりうると述べている。

どちらの方式にも権力集中の可能性がある。Mercado Bitcoinは、マイニンググループが計算能力の多くを握りうる一方で、大型トークン保有者やステーキングプラットフォームが検証能力の多くを握りうると指摘する。

実績も重要である。Business Insiderは、プルーフ・オブ・ワークはスケールで実証された唯一の方式であり、プルーフ・オブ・ステークはまだその水準で十分に検証されていないとしている。Fidelityは、Ethereumのプルーフ・オブ・ステークの背後にあるコードはより複雑で、リスクが高まる可能性があるとし、プルーフ・オブ・ステークはまだ誰も見たことのない攻撃に直面しうると付け加える。Mercado Bitcoinは、プルーフ・オブ・ステークのセキュリティはネイティブトークンの価値に依存しており、時価総額の低いネットワークにとって弱点となりうると指摘する。Hederaの記事は、51%攻撃への耐性をプルーフ・オブ・ワークの強みとして挙げている。計算能力の半分超を獲得するには非常に高いコストがかかるため、攻撃を抑止するのである。

速度、手数料、スケーラビリティ

速度はブロックタイムに現れる。Fidelityによれば、Bitcoinが新しいブロックを生成するのに平均約10分かかるのに対し、Ethereumは約12秒である。プルーフ・オブ・ステークはパズルを省略するため、ブロックをより速く承認できる。Business Insiderは、これがより高いスケーラビリティとスループットをもたらすとしつつ、プルーフ・オブ・ワークの規模ではまだ実証されていないと指摘する。Hederaの記事は、パズル解決に費やされる時間とブロック間の間隔がプルーフ・オブ・ワークのネットワークに遅延を加えるとしており、FidelityはBitcoinのペースは日常利用には実用性が低くなりうると述べている。

手数料も同様の傾向を示す。Mercado Bitcoinは、プルーフ・オブ・ステークのネットワークは通常、より低い手数料でより多くの1秒あたり取引を処理するとし、プルーフ・オブ・ワークではネットワークが混雑すると手数料が上昇し、承認が遅くなりうると付け加える。Coinbaseは、分散型金融の成長に伴いEthereumが対応に苦労し、手数料が急騰したと説明しており、そのブロックチェーンはコイン送金だけでなくステーブルコイン契約やNFT販売も処理している。

Hederaは1取引あたり平均0.001ドルのコストと3〜5秒の決済を報告しており、そのサービスは1秒あたり1万件を超える取引にスケールできるとしている。これらはHedera自身の記事による企業発表の数値である。Bitcoinのコミュニティは、セキュリティを最優先するため、この遅いペースを受け入れている。

メリットとデメリットの比較

各情報源は、両方式の強みと弱みを類似した用語で列挙している。Hederaの記事はプルーフ・オブ・ワークについて3つのメリットと3つのデメリット、プルーフ・オブ・ステークについて4つのメリットと2つのデメリットを挙げている。リストの長さがそのまま優劣を意味するわけではなく、各項目の重みはプロジェクトのニーズによって異なる。

Mercado Bitcoinは、普遍的に優れた方式は存在しないと述べる。正しい選択は、プロジェクトがセキュリティ、分散化、スケーラビリティの間でどのバランスを求めるかによる。プルーフ・オブ・ワークはセキュリティと長年検証された分散化を最優先し、プルーフ・オブ・ステークはエネルギー効率と処理能力を最優先する。Hederaの記事は優先順位による選択を提案している。セキュリティと分散化が必須要件であれば実績のあるプルーフ・オブ・ワークが、持続可能性、速度、スケールが最も重要であればプルーフ・オブ・ステークがより適している。

実績、Bitcoin、そして今後の展望

稼働期間は実績のシンプルな指標である。Bitcoinは2026年時点で17年間プルーフ・オブ・ワークで稼働している。プルーフ・オブ・ステークは2012年に初めて使用され、約14年前にあたるが、Fidelityによれば、Bitcoinと同等の規模で稼働したのはEthereumが2022年に移行してからのことである。

Coinbaseは、Ethereumの開発者がプルーフ・オブ・ワークがスケールを制限することを早くから認識していたと指摘する。アップグレードは2020年12月に展開が始まり、プルーフ・オブ・ステークへの移行は2022年に実現した。

Mercado Bitcoinは、持続可能性とスケーラビリティの理由から、多くの専門家がプルーフ・オブ・ステークをブロックチェーンの未来と見ていると述べている。しかし、Bitcoinが変更される可能性は低い。Mercado Bitcoinは、移行には開発者、マイナー、ユーザーのほぼ全会一致が必要だとし、Bitcoinコミュニティはセキュリティ、分散化、検閲耐性を重視しており、多くの人がこの3つの基盤をプルーフ・オブ・ワークに見出していると説明する。

Business Insiderは、最も人気のあるコインの一部がすでに使用していることから、プルーフ・オブ・ステークが主要な方式になりうるとしており、両方式がいずれより新しいアプローチに置き換えられる可能性にも言及している。3つの新しいモデルが挙げられている。ユーザーがバリデータを投票で選ぶDelegated Proof of Stake、承認されたバリデータを選ぶProof of Authority、そしてマイニングとランダムなバリデータ検証を組み合わせたProof of Activityである。この議論の行方を追う読者にとって、観察可能なシグナルは具体的である。新規プロジェクトや人気コインがどちらの方式を選ぶか、新しいモデルのいずれかが実用化されるか、そしてBitcoinの移行に必要なほぼ全会一致の合意が実現するかどうかである。

投資家にとって、Mercado Bitcoinはプルーフ・オブ・ワーク資産はデジタルゴールドのように価値の保存手段と見なされることが多く、プルーフ・オブ・ステーク資産はステーキング収入の機会を加えると述べている。Fidelityは、両タイプのコインとも変動が大きく、どちらの方式でもコインの価格上昇や下落の可能性が高まるわけではなく、失っても許容できる金額のみを購入することを推奨していると注意を促している。

数字は、異なる目標のために作られた2つのシステムを示している。プルーフ・オブ・ワークはより長い実績とより高いエネルギーコストを持ち、プルーフ・オブ・ステークははるかに少ない電力でより速く動くが、スケールでの実証にはまだ時間が足りない。

情報源

• What is “proof of work” or “proof of stake”? (Coinbase)
• Proof of Work vs. Proof of Stake: Comparing blockchain consensus (Business Insider)
• Proof of Stake (PoS) vs. Proof of Work (PoW) (Hedera)
• Proof of work vs. proof of stake (Fidelity Viewpoints)
• Proof of Work vs. Proof of Stake: The Complete Guide to Consensus Mechanisms in 2026 (Mercado Bitcoin)

本記事はCoinCentralに初掲載されたものです。