EthereumMergeの最も決定的な変化は、コンセンサスがPoW(Proof of Work)からPoS(Proof of Stake)へ移行することです。
ブロックチェーンネットワークの中核として、コンセンサスは一連の帳簿ルールを表します。これらのルールに導かれ、ネットワーク内のノードは短時間で投票を行い、トランザクションを検証・確認することができます。現在、PoWとPoSの2つが最も一般的なコンセンサスメカニズムとなっています。
PoWとは?
PoW(Proof of Work)とは、その名の通り仕事量の証明であり、PoWの本質的な原理は、より多く働いた者がより多くを得るというものです。PoWは、参加者がブロックを更新する権利を獲得するために、難しいが簡単に検証可能な問題を解決し、合意に達することを要求するシステムを説明します。
BTCの場合は、列挙によって得られた新しい文字列に対してSHA256ハッシュを行い、指定された数の先頭のゼロを持つハッシュを特定することが目的です。先頭のゼロの数が多ければ多いほど、問題は難しくなります。あるノードが条件を満たす乱数を発見すると、現在のブロックを更新し、一定の報酬を獲得することができるようになっています。
例えば、教師が忙しいので生徒が自分で出欠を取るように言われ、出欠を取った生徒にはより多くの単位が与えられる学校があったとします。単位がもらえるということで、生徒たちは皆、出席簿をつけようとします。そこで学校は毎日難問を出し、それを解いた生徒だけが出席簿をつけられるようにしました。さらに出席簿記録権を獲得した生徒は、その日の記録をきちんと残す限り、単位報酬を受け取ることができることになりました。
このように、システム(学校)が問題を公開し、ユーザー(生徒)が問題を解いてブロック(出席簿)を更新するモデルをPoWの仕組みと定義しています。参加者は問題を解こうとすればするほど、更新の権利と報酬を得ることができます。
PoWはシンプルで理解しやすくさらにBTCのような細かいコーディング例もあり、このコンセンサス機構は実装しやすくなっています。ただしブロックチェーンシステムでは、問題が解かれる時点の間隔を近くするために、参加者の数に応じて難易度を調整することが多いです。つまり参加者が多ければ多いほど、問題の難易度は高くなります。問題が難しくなるにつれて、人々はハッシュ問題を解くために高度な機器(マイニングリグ)を導入し大量の電力を消費するようになり、これもまた膨大な資源の浪費につながっています。
PoSとは?
PoS(Proof of Stake)の根拠は、現実世界における株式保有制度に似ています。株を持てば持つほど発言力が増し、ブロック更新の権利を獲得しやすくなります。
PoSのケースは、PoWよりも直感的に理解できます。出勤の例で話を続けましょう。以前のシステムをしばらく使っていると、多くの単位が学生に与えられるようになりました。ここで先生方は、1日に1問ずつ出すのは面倒だと感じ、生徒の保有する単位数に応じて抽選確率が変わる抽選方式で記録権を決めることにしました。仮に学校が100単位を提示し、スミスが1単位を取得したとすると、このモデルでは、スミスが抽選に当たる可能性は1%です。もしスミスが1%では低すぎると感じるなら、クラスメイトから個人的にもっと多くの単位を買って、当たる可能性を高めることもできます。
このように、Mergeによるコンセンサスメカニズムの変化は、GPUマイナーに代わってステーキングバリデーターがEthereumの新しいブロック生成者となり、リソースの消費を大幅に減らすことを意味することがわかります。バリデーターとして参加するには、ユーザーは32ETHをデポジットコントラクトに入金し、クライアントを実行する必要があります。その後ユーザーは、新しいバリデータのネットワークへの参加率を制限するアクティベーション・キューに参加します。有効化されると、バリデータはEthereumネットワーク上のピアから新しいブロックを受け取れます。ブロック内で配信された取引は再実行され、ブロック署名がチェックされ、ブロックが有効であることが確認されます。その後、バリデータはそのブロックに賛成する票をネットワーク上に送信します。