Proof of Work（PoW／プルーフ・オブ・ワーク）は、システムの動作を妨害する攻撃や、スパムと呼ばれる迷惑メールを防ぐために生まれたプロトコルです。その起源は、コンピューター科学者のシンシア・ドワークとモニ・ナオールが1993年に発表した論文にさかのぼります。1999年には、研究者のマーカス・ヤコブソンとアリ・ジュエルスの手によって、現在の名称で学術文献に位置づけられました。
1990年代のPoWの発展期において、最も一般的な用途は、コンピューターシステムを機能停止に追い込む攻撃、とりわけDDoS攻撃（サービス拒否攻撃）を防ぐことでした。同様に、スパム対策としてもProof of Workは使われていました。そして2008年10月31日、サトシ・ナカモトを名乗る人物あるいは集団が公開したビットコインのホワイトペーパーにおいて、それまでとはまったく異なる形で登場します。最初の暗号資産であるビットコインを世に示した「Bitcoin: Peer-to-Peer Electronic Cash System」と題されたこの文書は、Proof of Workプロトコルによって信頼できる決済システムと暗号資産がいかにして成立しうるかを明らかにしました。
同文書の第4節で扱われているProof of Workは、なぜこの仕組みがビットコインの基盤に組み込まれているのか、という問いに答えています。
Proof of Workの仕組み
ビットコインをはじめとする多くの暗号資産は、分散化されたノードのネットワークによって守られるブロックチェーンシステムです。これらのシステムの主な役割は、ネットワークの持続性と継続性を確保することにあります。ネットワーク上にはマイナー（採掘者）と呼ばれる担い手がいて、ブロックチェーンに新しいブロックを追加する役目を負っています。ブロックを追加するには複雑な数学的問題を解かなければならず、その難易度が非常に高いため、強力なプロセッサーが必要になります。
問題を最初に解き、ブロック内の取引を検証したマイナーは、その結果をネットワークに送信し、ネットワークで定められた暗号資産の報酬と、そのブロックに含まれる取引に対して支払われた手数料を獲得します。マイナーによって検証され、ネットワーク上に公開された取引は、ブロックチェーンと呼ばれる分散型台帳に記録されます。ネットワークに接続しているすべてのユーザーはブロックチェーンのコピーをダウンロードでき、同時に承認済みのすべてのブロックを自ら検証することができます。
Proof of Workプロトコルのメリットとデメリットは？
暗号資産業界で最も普及し、最も基本的なプロトコルであるProof of Workは、決済システムと通貨が中央の管理者なしに機能することを可能にし、技術と経済の両面に根本的な変化をもたらしました。たとえば計算能力は、ネットワーク上のデータの安全性を支える重要な仕組みのひとつとして機能します。Proof of Workプロトコルのおかげで、ビットコインネットワークへの攻撃が成功するには、ネットワークの計算能力の少なくとも51パーセントを掌握しなければなりません。今日のビットコインネットワークの規模と膨大な計算能力（ハッシュレート）を考えれば、そうした攻撃が成功する見込みはほとんどありません。計算能力とは、ネットワーク上のプロセッサーが1秒間に行える試行回数を表すもので、検証の力と考えることができます。
ネットワークを乗っ取るには計算能力の大半を掌握しなければならないという条件は、その安全性ゆえにPoWプロトコル最大の利点のひとつとされています。しかし専門家は、これが寡占化を招きかねないという懸念も示しています。つまり、この大きな利点はある段階でプロトコル最大の欠点のひとつへと転じるのです。最大のシェアを握るプロセッサーが、ネットワーク内で最も強い投票権を持ちうるからです。ビットコインネットワークの最も重要な特徴である分散化の原則は、力を持つ者が容易に権限を握りうるというリスクによって、ネットワークの理念そのものと矛盾を生み出します。
現在稼働しているビットコインのマイニングプールがネットワークの計算能力の51%を掌握する可能性は極めて低いといえます。ただし2017年には、マイニング機器メーカーであるBitmainが運営するマイニングプールが、ネットワークの計算能力の45%に達したことがありました。
PoWプロトコルに基づくシステムは高い処理能力を必要とするため、非常に大量の電力消費を招きます。この点は、高いコストにつながると同時に、エネルギー資源の無責任な使用にもつながりかねません。