DPoS(Delagated Proof of Stake)とは？　Lisk,BitShares,Arkとの比較！

DPoS(Delagated Proof of Stake)とは？

Proof of WorkやProof of Stakeの代替となるDelagated Proof of Stakeは、2014年に初めてBitSharesで採用された認証アルゴリズムのひとつです。

DPoSは、簡単に言うと間接民主制のようなシステムで、資産(ステーク)の保有者による投票プロセスを通じて、取引の承認者(BitcooinでいうMiner、BitSharesでいうWitness、LiskでいうDelegate)を選出し、その選出者がブロック生成を行うという、資産の保有量に応じてマイニングしやすくなるオリジナルのProof of Stakeが改善された形となります。

DPoS(Delagated Proof of Stake)のメリット

直接民主制から間接民主制へ

計算処理に左右されるProof of Workや資産保有量に左右されるProof of Stakeは、比較的不特定多数からノードが選出されることになります。

一方で、DPoSは資産を保有する有権者が投票を通じて承認者を選出する仕組みであり、よりノードの意見が反映されやすいというメリットがあります。

取引の処理速度

PoWやPoSの認証アルゴリズムでは、基本的にマイナーがNonceの探索のためにブロック毎にハッシュ計算を行い、その値に最も近いマイナーがブロック生成が可能となる仕組みなので、計算が完了するまで時間がかかります。また、改ざんされてないか過去のトランザクション履歴を参照する必要があるので、余計に時間がかかります。

一方で、DPoSでは、一定時間毎に承認者を選出し、あとは順番ごとにブロックを生成するだけなので低コストで取引承認を行うことができます。

エネルギー消費のエコさ

マイナーがNonceの探索のために大きな計算能力を消費するPoWやPoSとは違い、DPoSでは承認者を投票で選択するので、エネルギーの消費を最小限に抑えることができるので地球環境的にも非常にエコな認証アルゴリズムといえます。

取引手数料の安定性

PoWやPoSはNonceに最も近い値を探索したノードがブロック生成権を得て報酬も総取りする仕組みなので、探索に失敗した場合は報酬がゼロになります。

DPoSでは、より多くの取引承認者が選出され、順番にブロック生成が行われる仕組みなので、得られる報酬が安定します。

Decentralized Autonomous Organization(分散型自立組織)としての側面

通貨のプロジェクトの方向性として、新しい機能を追加するためにネットワークをアップグレードする場合があります。

運営開発元が開発の方針を決めるのが一般的ですが、DPoSを採用する際はすべての変更はステークホルダーの承認を得て開始します。

開発者は、ステークホルダーの承認を条件に変更が行われている限り、適切とみなされる変更を実装することができます。 このポリシーは、開発者をステークホルダーが守る限り保護し、個人がネットワークの方向性を一方的に制御できないようにします。

最終的に、ルールを変更することは、ネットワーク上の全員がソフトウェアをアップグレードすることに依存し、ブロックチェーンレベルのプロトコルはルールの変更方法を強制することができません。

実際には、セキュリティクリティカルなハードフォークだけをこのような方法で実装する必要があります。

DPoS(Delagated Proof of Stake)を採用する通貨とその特徴

BitShares(ビットシェアズ)

DPoSを初めて採用し、分散型取引所(DEX)であるOpenLedgerを運営します。

また、実際の法定通貨の価値に対応するペグ通貨を導入しました。現在、開発者のダニエルラリマーはSteemの開発に移行しています。

https://bitshares.org/

Lisk(リスク)

JavaScriptで開発されており、ソースコードが理解しやすいです。

また、サイドチェーンを導入し、スマートコントラクトの拡張やネットワークの機能向上が見込めます。

https://lisk.io/

Ark(アーク)

異なるブロックチェーンどうしで相互通信することができる機能を提供し、分散型アプリケーションの利便性を高めます。

https://ark.io/

それぞれのDPoS(Delagated Proof of Stake)の主な違い

ブロック生成報酬の財源の細かな違い

DPoSは、個々のノードが取引承認者を選出して、委任するために自身の保有するステークスを使用します。選出された取引承認者は、トランザクションの検証とネットワークの保証を行います。

基本的に賭けられたステークから手数料が支払われます。

これとは別に例外的にLiskは、取引手数料に加え、新規に発行される通貨が報酬になります。1年目に5Lisk/ブロック、2年目に4Lisk/ブロック、3年目に3Lisk/ブロック、4年目に2ブロックとなり、5年目以降は1Lisk/ブロックとなります。

承認者数

取引承認者数は、BitSharesでは20人、Liskが101人、Arkが51人となっています。

そのために、Liskを除き、BitSharesやArkでは限られた財源であるステークから配分します。

もし、承認者が多いとそれだけ支払う報酬も多く必要になります。もしくは、一人ひとりの報酬配分が少なくなってしまいます。

そのために、Liskは追加報酬を発行することで101人の承認者への報酬を補いますが、恒常的にインフレが起こるためステークへの負担が徐々に増すというデメリットがあります。

投票の重み

従来のDPoSモデルでは、あるユーザーAlexが保有するトークンが各投票に割り当てられた分だけそのまま等しく101人の議員に投票することができました。

このシナリオでは、ネットワークのセキュリティは上位のメンバーの現在の単純に投票荷重を上回るだけで制御することができます。つまり、最も高い議員投票重量が8%である場合、ユーザーは8.1%の投票荷重を得るだけで良いことになります。

今までのこれに対する反論は、この量の議決権を得ることは高コストであり、大量の資金を使用したユーザーはネットワークを攻撃することによって不必要にトークンの価値を下げることを避けるというものでした。

実際にここまで極端なケースは限られるが、可能な限りその可能性を最小限に抑え、ユーザーの影響をより平等で大きなものに戻したいと考え、その集計方法を改良しています。

あるユーザーAlexは100のトークンを保有しており、彼はその代理人に100のトークンをその価値分だけ一人のデリゲートに投票することができます。

一方で、彼は二名の代理人に投票することも可能ですが、その場合は各代表への投票の重みの価値が半減します。このように引き続き、追加で代理人を投票するにつれてその人数に比例して貢献度が軽減していきます。

これは、投票メカニズムとウェイト計算を変更することによって、意図的に起こされる敵対的買収のコストが大幅に増加するため、ネットワークのセキュリティを維持するのに遥かに合意的な方法といえます。

DPoS(Delagated Proof of Stake)の将来性

PoWやPoSからDPoSへの進展は、政治における直接民主制から間接民主制へと変遷した歴史に似たような側面があります。

Ark DPoSでは、現在日本でも人口量によって投票に比重に差が生まれてしまうことで問題になっている一票の重み問題への対処しています。

ブロックチェーンによるP2P取引は、その履歴が透明化されることに加えて分散化されることがあります。PoWやPoSでは、計算能力や資産を保有することで権力集中がなされブロック生成をコントロールしたり、古いDPoSでも大きな資産を使用することで取引承認者を買収することができます。

Ark DPoSでは、より平等に資産が投票結果へ反映されるようになり、より分散化されたプロセスを経ることができます。広がりゆく格差を是正するという意味でも、仮想通貨は分散化という側面から改善の方向を目指してゆくのかもしれません。