初心者向けPoA（Proof-of-authority）入門ガイド

多くのブロックチェーンは、確立された信頼性の高い proof-of-work（PoW）や proof-of-stake（PoS）コンセンサスアルゴリズムを採用していますが、ここ数年で多くのネットワークが代替案も導入し始めています。仮想通貨の専門家たちは、これらの新しいコンセンサスメカニズムが、特にネットワーク負荷の増加によるパフォーマンス低下といった、ブロックチェーンが抱える課題の解決に役立つと考えています。

Proof-of-authority（PoA）は、Ethereum共同創設者Gavin Wood氏が2017年に提案したコンセンサスアルゴリズムです。PoWの高い消費電力からの転換やPoSのスケーラビリティ問題を受けて、この新しいアルゴリズムが考案されました。Wood氏によれば、PoAはクローズドなプライベートネットワークに非常に有効なソリューションです。

PoA: A brief guide

Proof-of-authorityは、評判（レピュテーション）ベースのコンセンサスメカニズムであり、プライベート（許可型）ブロックチェーンに最適です。

ブロックチェーンにはパブリック型とプライベート型があります。どちらも基本技術は同じですが、アクセス方法が異なります。パブリックチェーンは、必要な機器さえあれば誰でもマイナーやバリデーターとして参加できますが、プライベートチェーンはそうではありません。プライベートチェーンはクローズドなネットワークで、すべてのノードが識別され、適切な権限を得た人のみが利用できます。こうしたネットワークは、信頼性の高いデータベースを必要とする企業などでよく使われています。

PoWチェーンとは異なり、PoAネットワークでは高性能なコンピューターを購入する必要はありません。PoAで必要なのは「評判」です。

プライベートPoAチェーンでは、マイニングやステーキングは行われません。新しいブロックは、認証済みノードの大多数による署名の後に追加されます。

認証ノードになるには、優れた評判を証明し、ブロックチェーンの発展に貢献する意思を示すなど、一定の条件を満たす必要があります。たとえば、特定の地域に拠点があることや、PoAチェーン運営企業との関連性など、さまざまな条件が設定される場合があります。

新たなバリデーター候補（PoAネットワークではネットワークモデレーターとも呼ばれます）の身元は、中央機関によって完全に確認・審査・承認されます。そのため、このタイプのネットワークは分散化の要件を満たしませんが、PoAは多くの企業にとって理想的なブロックチェーンモデルとなります。

PoAネットワーク上の各ノードには、その評判を表すIDが付与されます。ノードの評判が高いほど、バリデーターになる可能性も高まります。

• ネットワークモデレーターは、本人確認済みの個人ユーザーです。
   
• To become a moderator, you must confirm your credentials and contribute some assets to fund the blockchain's development.
   
• You must also prove professional suitability and ability to deploy a productive node.
   
• All actions carried out by validators are recorded in the reputation system.

バリデーターは選定制のため、すべてネットワーク上で定められた統一基準を満たす必要があります。ノードの要件は非常に厳格で、数も限定されます。この仕組みにより、スケーラビリティの問題が解決されます。

一方で、こうしたネットワークの組織構造は分散化から大きく離れるため、ブロックチェーンの基本原則の一つが損なわれます。そのため、このアルゴリズムはプライベートネットワークや高い中央集権性を持つネットワークで効果を発揮します。

たとえば、proof-of-authorityは物流やサプライチェーン管理などで非常に実用的であることが証明されています。Microsoft Azureプラットフォームでもこのアルゴリズムが採用されており、ネイティブトークンやマイニングを必要としないプライベートブロックチェーンの運用を容易にしています。

PoAアルゴリズムの主なメリット

• Simplifying the validation process。PoAネットワークの運用には少数のバリデーターで十分です。また、PoAではマイニングやステーキングが不要なため、大規模な計算能力や高価な設備、膨大な電力コストを回避できます。
   
• Energy efficiency。このブロックチェーン方式は、他のコンセンサスアルゴリズムと比べて消費電力が少なくて済みます。
   
• Reduction in the risk of blockchain attacks。ネットワークモデレーターは厳格な審査を経て認証されるため、信頼性が高く、ネットワーク攻撃のリスクが大幅に低減します。
   
• High network speeds。PoAブロックチェーンでは、新しいブロックが約5秒ごとに作成可能です。

proof-of-authorityのデメリット

• Network centralization: 多くの暗号資産では、評判に基づく少数の認証モデレーターによる運用や、マイニング・ステーキングを行わない仕組みは適しません。
   
• Lack of anonymity: ネットワークモデレーターの身元は全員に公開されます。これにより不正防止にはなりますが、詐欺師によるハッカー攻撃の標的にもなり得ます。
   
• Potential for abuse of power: 評判があるからといって、モデレーターが不正をしない保証にはなりません。場合によっては、自身の評判を犠牲にしてでもネットワークに損害を与える可能性もあります。最終的には、その行動による利得があるかどうかに左右されます。

PoAが活用される主な分野

 ブロックチェーン技術は日々進化しており、その利点に気づく企業も増えています。

 Proof-of-authorityは、セキュリティやプライバシーを重視し、役割の明確化や迅速な取引処理が求められる業界に最適なソリューションです。

 たとえば、PoAはサプライチェーン管理に導入でき、ネットワークモデレーターは物流企業や金融機関、サプライヤーなどから選出されます。各部門が独自の権限や透明性レベルを設定でき、在庫管理から請求処理までビジネスプロセスの最適化が可能です。

 また、PoAはサイドチェーンやテストネットにも利用でき、本番ブロックチェーンに導入する前の新システム検証環境としても活用されています。

Conclusion

 proof-of-authorityコンセンサスアルゴリズムは、分散化・匿名性・不変性といった従来型ブロックチェーンの利点を一部持ちませんが、その代わりに高いパフォーマンスや低コスト、法的セキュリティ確保のための有効なツールを提供します。これはプライベートネットワークにとって非常に重要なポイントです。

PoAは、ブロックチェーン技術のメリットを享受しつつ、従来の階層や組織構造を維持したい企業に最適な選択肢です。