紹介

Bitcoinは2009年に世界に初のコンセンサスメカニズムを紹介しました。これにより新しい時代の幕開けとなりましたが、その過剰なエネルギー消費は問題となり、開発者たちはProof of Stake（PoS）、Delegated Proof of Stake（DPoS）コンセンサスメカニズムなど、メカニズムの欠点に対するより実用的な解決策を探し始めました。そして、Proof of SpaceとProof of Timeのメカニズムを組み合わせた新しいソリューションであるProof of Space-Timeコンセンサスメカニズムが登場しました。

Proof of Space（PoSpace）とは何ですか？

Proof-of-Spaceは、参加者が所定のストレージスペースを予約して、ネットワークで指定されたデータでスペースが埋まっていることを証明することを要求する、エビデンスに基づくコンセンサスメカニズムです。ハッシュ関数を介して実行することができ、データを「コミットメント」と呼ばれる短い出力にマップします。

マッピングが完了すると、参加者は自分の予約されたストレージスペースの証拠として、短い出力をネットワークに送信します。ネットワークが証拠を受け取ると、参加者にコミットメントに関連するデータの一部を要求することができます。参加者は一定期間内にこのコミットメントを提供し、自分の誠実さや活動性を証明します。

Proof-of-Time（PoT）とは何ですか？

Proof-of-Time（PoT）は、ランキングスコアと固定ステークに基づいてバリデータを選択する分散型のコンセンサスアルゴリズムです。ランキングスコアは、ネットワークのアルゴリズムによって各バリデータに与えられる番号であり、バリデータが以前のデータをどのように正確にバリデートしたかを示しています。また、他のバリデータからのフィードバックも含まれています。

一方、固定ステークは、すべてのバリデータがプラットフォームのネイティブトークンの同じ額をステークしてコンセンサスプロセスに参加することを義務付けるステーキング方法です。類似していますが、Proof-of-Stake（PoS）メカニズムとは異なり、バリデータが大量のプラットフォームトークンをステークしてコンセンサスプロセスに参加することを許可します。

Proof-of-Time（PoT）コンセンサスにより、必要なトークンをステーキングし、良好なランキングスコアを持つ任意のノードがバリデータになることができます。これは、ブロック提案者であるタイムエレクタやブロック確認者であるタイムノードをランダムに選択する検証可能なディレイ関数（VDF）を通じて実現されます。

最後に、すべてのノードが同等のトークンステークを持っている一方で、検証可能な遅延関数（VDF）は、より高いランキングスコアを持つノードに優先してブロックの提案や確認を行います。

Proof-of-Space-Time（PoST）とは何ですか？

プルーフ・オブ・スペース・タイム(PoST)コンセンサス・メカニズムは、プルーフ・オブ・スペース(PoSpace)とプルーフ・オブ・タイム(PoT)の両方を組み合わせて、ネットワーク参加者が計算能力と電力をほとんど使用せずに、特定の期間、特定の量のストレージスペースを予約したことを証明できるコンセンサスアルゴリズムを作成する新しい概念です。

ストレージスペースをリソースとして使用して、環境にやさしいスケーラブルな分散ネットワークを作成するために開発されました。これは、大量の電力と計算能力を消費する暗号パズルを解決することに依存するProof-of-Work（PoW）コンセンサスとは大きく対立しています。

最後に、Proof-of-Space-Time（PoST）は、計算要件を引き上げるのではなく、ストレージの時間を変更することで証明の難易度を調整することができ、より安全なネットワークを構築することができます。ストレージに焦点を当てることで、Proof-of-Space-Time（PoST）はネットワークの運用コストを削減し、環境への悪影響を減少させ、より分散化されたネットワークを作り出します。

Proof-of-Space-Time（PoST）はどのように機能しますか？

PoSTネットワークに参加するには、ノードはまずディスク上に大規模なデータセットを作成する必要があります。このデータセットは「プロット」と呼ばれます。作成されたプロットは、チャレンジとして知られる公開パラメータに基づいて構築された暗号的な証明を含んでいます。ネットワークは定期的にチャレンジを更新し、プロットがアクティブであり、ただ作成されて放棄されるだけでないことを確認します。

ノードが作成されたら、次のステップはネットワーク内で新しいブロックを作成することです。これを行うには、ノードは特定の期間（エポックと呼ばれる）のためにプロットを保存していることを示す証拠を提出する必要があります。この証拠は、以前に作成されたプロットの一部であり、ネットワークの現在の課題に一致するものです。

一旦証明が提供されると、ネットワークはそれが前に提出された同じノードによるチャレンジと前の証明と一致することを確認することによって検証します。これにより、ネットワークは各エポック中にノードがプロットを変更または削除しないように確認します。

最後に、最も迅速かつ正確な証明を提供できるノードに次のブロックの生成権と報酬の獲得権が与えられます。

Proof-of-Space-Time（PoST）の利点

ストレージと時間の組み合わせにより、Proof-of-Space-Timeコンセンサスは、コンセンサスを利用するネットワークとネットワークの利用者自体に非常に有益ないくつかの利点を持っています。これらの利点には、次のものがあります:

コスト効率

容量によって費用が大きく左右されると考えられていますが、実際には使用期間に関連しています。予約されたスペースが一定期間改ざんされていないことを証明する必要があるため、PoSTはストレージの定期的な使用を保証し、コストを大幅に削減します。

エネルギー効率

Proof of Space-Timeコンセンサスは、採掘中に膨大なエネルギーを消費するProof of Workコンセンサスとは異なり、著しく少ないエネルギーを消費します。これは、計算能力と採掘よりもディスク容量と証明に依存しています。

分散化

Proof-of-Space-Timeコンセンサスは、Proof-of-Stakeコンセンサスとは異なり、真に分散化された状態を維持することができます。これは、Proof-of-Stakeメカニズムのようにネットワークのトークンの大量のステークを必要とせず、ユーザーがストレージスペースの提供に参加することを可能にするメカニズムがあるためです。

PoSTシステムでは、ストレージは資源として扱われ、財務投資の代わりに使用されます。これにより、特定のグループや参加者がネットワークの操作を支配することはなく、各参加者が積極的にネットワークに参加できるようになります。

セキュリティ

Proof-of-Space-Timeコンセンサスは、SpaceとTimeの要件を満たすノードのみがネットワークに参加できるようにするデュアルシステムセキュリティを持っており、これにより悪意のあるノードによる不正行為を制限し、ネットワークへの攻撃を軽減します。

ブロックチェーンは、スペースタイムの証明アルゴリズムを利用しています

まだ新しい概念ではありますが、一部のプロジェクトはスペースタイムコンセンサスメカニズムを採用しています。これらのプロジェクトの一部は次のとおりです:

The Chia Network

ソース:Chia

ザ Chia networkトランザクションコストを削減し、ネットワークトランザクションの効率を向上させるために作成されたDe-Fi支払いシステムです。このプロトコルは、Chialispと呼ばれる独自のスマートコントラクトプログラミング言語を使用しており、監査可能で安全かつ透明です。また、新しい暗号ツールを作成して、スマートコントラクトのセキュリティを向上させるのに役立ちます。

トークンやマイニングに依存するメカニズムではなく、ChiaネットワークはProof of Space-Timeコンセンサスメカニズムを通じてコンピューターのストレージハードウェアに依存しています。ネットワークのファーマーは、ハードドライブの一部をランダムデータであるプロットを保存するために割り当てることで、Chiaトークンで報酬を受け取ります。

作成されると、ネットワークは前のブロックから取得されたチャレンジを生成し、ファーマーに送信して予約されたストレージ（プロット）上で検索します。チャレンジが見つかり、ネットワークに通知されると、それは「Timelord」と呼ばれる参加者に提供され、次に、農夫が提供したデータから得られた計算を実行します。

Proof of Space-Timeコンセンサスにより、アトミックスワップ、リカバリーブルウォレット、オーソライドペイ、レート制限ウォレット、クローバックエスクロー、スローペーパーウォレットなどのサービスを提供できます。

Filecoin

ソース：スープラ

Filecoin分散型データストレージを目的としたブロックチェーンベースのネットワークです。このプラットフォームでは、ユーザーは自分のコンピュータを通じてLotusノードを操作することができます。これらのノードはネットワークの分散型ストレージ機能を提供し、Space-Time Consensus法によりFilecoinトークンのマイニングをユーザーに許可します。

Filecoinでは、スペースタイムの証明コンセンサスが使用され、ストレージプロバイダーが主張するように継続的にストレージを提供していることを証明します。クライアントとストレージプロバイダー間で180日から540日の指定期間のストレージ提供の取引が行われます。

指定された期間中、ストレージプロバイダは常に所持データが利用可能かつ不変であることを証明しなければなりません。プラットフォームには、32または64ギガバイトのストレージセクタごとに24時間ごとに一度検証が行われる証明期間があります。

各証明期間は、30 分間の締め切りが 48 回に分かれており、それぞれに分かれています。その後、ストレージスペースはパーティションにグループ化され、常に同じ証明期限内に検証されます

Proof-of-Space-Time (PoST) vs. Other Consensus Mechanism

既存のスペースの証明（PoSpace）コンセンサスを基盤にし、時間の証明（PoT）コンセンサスと融合させることで、スペースと時間の証明（PoST）はネットワークの安全性と効果を向上させます。これにより、Proof-of-Work（PoW）、Proof-of-Stake（PoS）、Proof-of-Capacityなどの他のコンセンサスメカニズムに対して、一定の利点を持つコンセンサスが得られます。

Proof-of-Work (PoW)対Proof-of-Space-Time (PoST)

Proof-of-workBitcoinでは使用されている合意メカニズムです。マイナーが困難な数学の方程式を解くことによって新しいブロックを検証および追加します。そのセキュリティで知られていますが、高いエネルギー消費と高度な計算ハードウェアの必要性でも悪名高いです。

しかし、PoST(Proof-of-Space-Time)は、環境への配慮とエネルギー消費の少なさを誇る仕組みです。プルーフ・オブ・ワーク(PoW)のような高度なコンピューティングに焦点を当てるのではなく、プルーフ・オブ・スペース・タイム(PoST)は、指定された期間の参加者ストレージの割り当てに依存しています。

これらの機能により、Proof-of-Space-Time（PoST）はより多くのエネルギーを節約し、並列ブロックの作成と検証を可能にし、スケーラビリティを向上させることができます。最後に、先着順かつ高度なハードウェアを持つマイナーのみが利用可能なPoWとは異なり、PoSTは公平であり、リソースや影響力のレベルに関係なく、すべてのノードがブロックを作成することができます。

Proof-of-Space-Time（PoST）対Proof-of-Stake（PoS）

Proof-of-Space-Time（PoST）と Proof-of-Stake (PoS) コンセンサスメカニズムは、エネルギー消費量を削減していますが、ブロックの作成と検証は異なります。PoSコンセンサスは、ユーザーが保持してネットワークにステークするコインの量に焦点を当てています。一方、PoSTは、参加者がブロックチェーン上にデータを保存することに対して報酬を提供するように設計されています。

両方のメカニズムは環境に優しくありますが、証明、ステーク（PoS）のコンセンサスは中央集権化し、許可なしシステムを失う可能性があります。これは、プラットフォームが完全にトークンに依存しているためで、より多くのトークンを持つユーザーほどネットワークの意思決定プロセスにおいてより多くの発言権を持つことになります。しかし、Proof-of-Space-Timeでは、参加者はすでに所有しているストレージスペースをステークしてブロックの検証と作成に参加します。

Proof-of-Space-Time (PoST) vs Proof-of-Capacity

Proof-of-Capacity（容量証明）とProof-of-Space-Time（空間時間証明）は、両方ともブロックの検証にストレージスペースの使用に依存しているため、類似した特性を共有しています。しかし、PoSTとは異なり、Proof-of-Capacityコンセンサスでは、ネットワーク上のノードがハードドライブ上の空きスペースを使ってネットワークのトークンをマイニングすることができます。マイニングプロセスが開始する前に、ユーザーはデバイスのハードドライブに可能な解のリストを保存することができます。

これにより、より多くのストレージスペースを持つユーザーは、より多くの可能な解決策を保存し、必要なハッシュ値に一致する可能性を高めることができ、マイニングと報酬を獲得する機会が増えます。

結論

Proof-of-Space-Timeのコンセンサスは、希少なリソースのセキュリティと効率的な利用を提供する新しいブロックチェーンのコンセンサスメカニズムの新時代を迎えます。SpaceとTimeの組み合わせにより、より分散化が高まり、メカニズムの採用が促進されます。