Peercoin - Proof-of-Stakeを採用する P2P 暗号通貨

Peercoinは2012年に始まった、現在存在する仮想通貨の中でも最も古いうちの一つで、最も信頼できる仮想通貨です。

Peercoinの毎年の平均的なインフレ率は2014年から5％を下回っており、現在に至るまで下降を続けています。

Minting（ミンティンング）

多くの仮想通貨のマイニングではチューニングされたハードウェアを必要としますが、Peercoinのミンティングは、どのようなコンピューターでも実行する事が可能です。ミンティングは、電力をセーブすることにかけては、他のどの仮想通貨のマイニングよりも優れています。

Peercoinの安定性

Peercoinの貨幣供給は下記の条件によって決定されます。

• Proof of Workマイニング（供給を増加させる）
• トランザクションの数（トランザクション毎に供給を減少させる）
• Proof of Stakeミンティング（毎年最大1%のレートで供給を増加させる）

2014年末までのマイニングへの参加のおかげで、インフレ率は5%程度にとどまって安定しており、現在は3.5%で落ち着いています。現在のレートに適用すると、今後さらに安定の方向へと進み、Peercoinのインフレ性はより下がって他のどの仮想通貨よりも安定したものとなる見込みです。

コイン年数(Coin Age)

コイン年数の概念は、少なくとも 2010 年には Nakamoto 氏によって知られており、その例として、セキュリティモデルにおいてはあまり大きな役割を果たしていないものの、Bitcoin における取引の優先順位を決めるのに利用されてきた。コイン年数は、通貨量に保有期間を掛けたものと定義される。分かりやすい例を挙げると、もしBob が Alice から 10 コインを受取り、90 日保有していたとしよう。その時、ボブは 累積 900 コイン・日のコイン年数を貯めたと言える。

また、Bob が Alice から受け取ったコインのうち、10 コインを使用した時、Bob がこの 10 コインで貯めたコイン年数は消費される（または、破棄される）。コイン年数の計算を簡単にするために、我々は各取引にタイムスタンプ欄を導入した。ブロックのタイムスタンプや取引のタイムスタンプに関連するプロトコルは、コイン年数の計算を保護するために拡充されているのである。

Proof-of-Stake におけるブロック生成

新しい proof-of-stake ブロックは、coinstake（Bitcoin における coinbase にちなんで名付けた）と呼ばれる特殊なトランザクション形態となっている。Coinstake において、ブロックの所有者は、所有者自身のコイン年数を消費することによってトランザクションを行う。この時、所有者は、ネットワーク上のブロック生成の権利を得て、proof-of-stake を生成する。Coinstake の最初の入力データは kernel と呼ばれ、特定のハッシュ計算のターゲットと適合させる必要がある。このため、proof-of-stakeブロックは、proof-of-work ブロックと同様、確率論的過程を経ることになる。しかし重要な違いは、proof-of-work が無限の探索範囲でハッシュ計算が実行されるのに対し、proof-of-stake は、限られた探索範囲（より詳細にいえば、1 未使用の財布出力データ(wallet-outpt)あたり、1 秒あたりに、1 ハッシュ[1hash／s・wallet-output]）で実行されることである。よって大きなエネルギー消費を伴わないことになる。

Stake の kernel が適合していなければならないハッシュターゲットは、kernel において消費される単位コイン年数(1 コイン・日)あたりのターゲットである（Bitcoin における、全ノードに適用される固定値である proof-of-work のターゲットとは対照的である）。よって、kernel において、より多くのコイン年数が消費されるほど、より簡単にハッシュターゲットのプロトコルに適合することになる。例えば、Bob には、100 コイン・年の財布出力データ(wallet-output)があり、それは 2 日後に kernel を生成するとする。この時、Alice は 200 コイン・年貯めていれば、kernel は 1 日後に生成されることになる。

我々のデザインにおいては、ネットワーク生成速度の急激な変化を避けるため、Bitcoin の固定された 2 週間の調整期間とは異なり、proof-of-work のハッシュターゲットも、proof-of-stake のハッシュターゲットも、継続的に調整され続ける。

Proof-of-stake に基づくコイン生成

Bitcoin における proof-of-work のコイン生成に加え、proof-of-stake ブロックのコイン生成プロセスを新たに導入する。Proof-of-stake ブロックは、coinstake トランザクションにおいて消費されたコイン年数に基づきコインを生成する。将来の低インフレーション率達成のために、1 コイン・年の消費ごとに、1%のコイン生成速度を設定する。

我々は、初期のコイン生成を容易にするために proof-of-work をコイン生成システムに導入しているが、完全な proof-of-stake システム下においては、株式市場における新規株式公開(IPO)と同様のプロセスにより、初期のブロック生成がなされるものと思われる。

メインチェーンのプロトコル

どのブロックチェーンがメインチェーン(最も長いブロックチェーン)となるかを決定するプロトコルは、コイン年数の消費によって切り替えられる。ブロック中の各トランザクションにおいて、コイン年数の消費量がブロックのスコア、点数に結びついている。つまり、最も多くのコイン年数を消費したブロックチェーンが、メインチェーンとして選ばれるのである。

これは Bitcoin のメインチェーンのプロトコルにおける proof-of-work の利用法と異なっている。Bitcoin においては、ブロックチェーンの仕事量がメインチェーンを決めるのである。

このデザインは、ネットワークの採掘能力の少なくとも 51%は信頼できるノードが制御していなければならないという、Bitcoin の 51%攻撃のリスクを軽減している。まず、圧倒的なコイン保有量を実現するコストは、圧倒的な採掘能力を獲得するよりも高く、それゆえ、攻撃にかかるコストも高い。また、攻撃者のコイン年数は攻撃の間消費されるので、攻撃者は、トランザクションがメインチェーンに継続して組み込まれるのを阻害することがより困難になるのである。

ブロック署名(Block Signatures)と重複ステークプロトコル(Duplicate Stake

Protocol)

各ブロックは、攻撃者によって同じブロックがコピー、使用されるのを防ぐために、所有者によって署名されなければならない。

重複ステークプロトコルは、攻撃者が単一の proof-of-stake を使用し、DoS 攻撃により多数のブロックを生成するのを防ぐためにデザインされている。各ノードは全ての coinstake トランザクションの[kernel、タイムスタンプ]のペアを集める。もしも、以前に受け取ったブロックと重複するペアを含むブロックがあれば、そのブロックは、後に続くブロックが孤立ブロック(orphan block)として受け取られるまで、無視される。

エネルギー効率的

Proof-of-work のコイン生成速度が 0 に近づくほど、proof-of-work ブロックの生成量は少なくなる。この長期的な視点においては、やる気を失った採掘者が proof-of-workブロックの採掘を止め、ネットワークにおけるエネルギー消費は著しく低下すると思われる。Bitcoin のネットワークには、エネルギー消費を維持するために取引量/手数料を高いレベルに引き上げなければならないというリスクが存在する。我々の構想においては、エネルギー消費量が 0 に近づいても、proof-of-stake によってネットワークが保護される。proof-of-work におけるエネルギー消費が 0 に近づいた時、暗号通貨は長期的にエネルギー効率的であると言える。