プルーフ・オブ・ステーク

関与する計算能力が低いため、メインのブロックチェーンの無視できない部分を乗っ取ったバージョンに置き換える攻撃が可能になります。これらの攻撃は、文献ではロングレンジ、代替歴史、代替歴史、歴史改訂などさまざまな名前で呼ばれており、必要な計算量の膨大さからPoWスキームでは実行不可能です。^{[ 10 ]}ブロックチェーンの初期段階は、関与する利害関係者のグループがはるかに小さいため、共謀が容易になり、書き換えに対してはるかに柔軟です。ブロックごとおよびトランザクションごとの報酬が提供される場合、悪意のあるグループは、たとえば履歴全体をやり直してこれらの報酬を収集することができます。^{[ 11 ]}

チェーンの末端部分だけを書き換える古典的な「短距離」攻撃（賄賂攻撃）も可能である。 ^{[ 10 ]}

バリデーターは、このプロセスに相当量の計算能力（したがって資金）を費やす必要がないため、Nothing-at-Stake攻撃を受けやすい。つまり、検証に成功するとバリデーターの収益が増加するため、バリデーターには提出されたすべてのチェーンフォークを受け入れるというインセンティブが組み込まれており、検証手数料を獲得できる可能性が高まる。PoSスキームは、履歴上の任意の時点から開始するブロックチェーンの代替案を低コストで作成することを可能にする（コストなしのシミュレーション）。これらのフォークを熱心なバリデーターに提出すると、システムの安定性が危険にさらされる。^{[ 9 ]}この状況が続くと、デジタルトークンを複数回使用できる二重支払いが可能になる。 ^{[ 11 ]これは、競合するチェーンを検証するバリデーター}にペナルティを課す^（「経済的最終性」^{[ 12 ]}）か、競合を生み出す経済的インセンティブがないように報酬を構成することによって軽減できる^{。[ 3 ]}ビザンチン耐障害性に基づく PoS は、一般的にこの脅威に対して堅牢であると考えられています (下記参照)。^{[ 13 ]}

攻撃者が金銭的にバリデーターを買収してブロックチェーンのフォークを承認させる贈収賄攻撃は、PoSでは強化される。履歴の大部分を書き換えることで、かつては裕福だったが今は多額の資金を保有していない利害関係者が共謀して、過去のある時点で必要な過半数を主張し、そこから代替ブロックチェーンを成長させることができる可能性がある。これは、PoSスキームでブロックを追加する際の計算コストが低いことによって可能になる操作である。^{[ 11 ]}

これは基本的にPoW方式の改良版で、競争は同一のパズルを最短時間で解くために総当たり攻撃をするのではなく、参加者の賭け金に応じてパズルの難易度を変化させることに基づいています。パズルは、時計のティック（||は連結）で次の条件を満たした場合に解決されます。

$\displaystyle {\text{ハッシュ}}({\text{提案された新しいブロック}}\mathbin {||} {\text{クロックタイム}})<{\text{ターゲット}}\times {\text{ステークバリュー}}}$

価値の高いステークホルダーにとってパズルを解くために必要な計算量が少ないため、過剰なハードウェアを避けることができます。^{[ 14 ]}

「委員会ベース」とも呼ばれるこのスキームでは、検証可能な乱数関数を使用してバリデーターの委員会を選出し、ステークが高いほど選出される確率が高くなります。その後、バリデーターはランダムに順番にブロックを生成します。NPoSはOuroboros PraosとBABEで使用されています。^{[ 15 ]}

BFT PoSの「エポック」（チェーンにブロックを追加すること）の概要は次のとおりです。^{[ 16 ]}

1. 「提案ブロック」を持つ「提案者」は、合意に基づくブロックを1つだけ選択するために使用される一時的なプールに追加することでランダムに選択されます。
2. 他の参加者である検証者は、プールを取得し、検証を行い、1つに投票する。
3. BFTコンセンサスは、最も多くの票を獲得したブロックを確定するために使用されます。

このスキームは、バリデーターの3分の1以下が不正である限り機能します。BFTスキームは、TendermintとCasper FFGで使用されています。^{[ 16 ]}

プルーフ・オブ・ステーク委任システムは、2段階のプロセスを使用します。まず、^{[ 17 ]}ステークホルダーは、ステークに比例して投票することで検証委員会、^{[ 18 ]}別名証人を選出します。次に、証人はラウンドロビン方式で順番に新しいブロックを提案し、証人はそのブロックに対して、通常は BFT のような方式で投票します。DPoS では、他の多くの PoS スキームよりもバリデーターの数が少ないため、コンセンサスをより迅速に確立できます。このスキームは、EOS、Lisk、Tron など、多くのチェーンで使用されています。^{[ 17 ]}

流動的なPoSでは、ステークを持つ人は誰でもバリデーターを宣言できますが、小規模な保有者にとっては、定期的な支払いなどのメリットと引き換えに、投票権をより大きなプレーヤーに委任する方が理にかなっています。バリデーターが手数料、評判、その他の要素で競争する市場が確立されます。トークン保有者はいつでも別のバリデーターにサポートを切り替えることができます。LPoSはTezosで使用されています。^{[ 19 ]}

「ステーク」の正確な定義は実装によって異なります。たとえば、一部の暗号通貨では、バリデーターのステークを定義するために、トークンの数だけではなく、トークンの数と単一ユーザーがトークンを保有していた期間の積である「コイン年齢」の概念を使用しています。^{[ 4 ] [ 14 ]}

批評家たちは、プルーフ・オブ・ステークはプルーフ・オブ・ワークに比べて暗号通貨ブロックチェーンの中央集権化につながる可能性が高いと主張している。なぜなら、このシステムは大量の暗号通貨を保有するユーザーを優遇し、その結果、大量の暗号通貨を保有するユーザーが暗号通貨ブロックチェーンの管理と方向性に大きな影響力を持つようになる可能性があるからである。^{[ 27 ] [ 28 ]}

米国の規制当局はプルーフ・オブ・ステーク・モデルの法的地位について議論しており、証券取引委員会はステーキング報酬は利息と同等であるため、イーサリアムやエイダなどのコインは金融証券であると主張している。^{[ 29 ]}しかし、2024年にSECは、コインをステーキングしないことを条件にイーサリアム市場ファンドを認めることでこの問題を回避した。イーサリアムのステーキング率は総供給量の27%で、カルダノ（66%）やソラナ（63%）と比較すると低かった。しかし、トークンをステーキングしないということは、ファンドが年間約3%の潜在的な収益を失っていることを意味する。^{[ 30 ]}