Proof of History とは ― ハッシュで作る時計

導入

「時計」と聞くと振り子や水晶発振子を思い浮かべますが、Solana は計算そのものを時計として使います。ある計算を一定回数繰り返すのに必要な時間は、どんなに高性能なコンピュータを使っても短縮できない ―― この性質を利用したのが Proof of History です。

説明

Proof of History（PoH）は、検証可能な遅延関数（VDF: Verifiable Delay Function）の一種です。難しい名前ですが、やっていることは次の2つだけです。

1. ハッシュ関数（SHA-256）を、前回の出力を次の入力として使いながら、何万回も逐次的に繰り返す。
2. その結果の連鎖（どの入力からどの出力が得られたか）を記録として残す。

flowchart LR
    H0["h0（初期値）"] --> F1["SHA-256"] --> H1["h1"]
    H1 --> F2["SHA-256"] --> H2["h2"]
    H2 --> F3["SHA-256"] --> H3["h3"]
    H3 --> DOTS["… これを何万回も連鎖 …"] --> HN["hN"]

ここで重要なのは、この連鎖は逐次的にしか計算できないという点です。h2 を計算するには、その材料である h1 が先に手元になければなりません。h1 を飛ばして h2 だけを先回りして計算したり、複数のコンピュータで手分けして並列に計算を進めたりすることができません（ハッシュ関数の入力が「直前の出力そのもの」だからです）。

この「先回りできない・並列化できない」という性質が、そのまま時計として機能します。h0 から hN まで計算できたという事実は、「SHA-256 を N 回計算するのに必要なだけの時間が、確かに経過した」ことの動かぬ証拠になるからです。どんなに計算資源を積んでも、この連鎖だけは近道できません。

一方で、この連鎖が正しいかどうかを確かめる（検証する）作業は、並列に高速化できます。h1→h2 が正しいか、h5→h6 が正しいかは、それぞれ独立に別のCPUコアで確認できるからです。「作るのは遅い（逐次）が、確かめるのは速い（並列）」という非対称性が、PoH を実用的な時計にしています。

演習

「連鎖を作るのは遅くしか進められないのに、検証は並列で速くできる」というのは、一見矛盾しているように感じるかもしれません。なぜ両立するのか、h1→h2 の計算に何が必要かを思い出しながら整理してみましょう。