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Proof of Stake ist ein beliebter Konsensmechanismus und eine Alternative zum Proof of Work. Anstatt Rechenleistung zur Validierung von Transaktionen zu nutzen, müssen Validatoren Geld einsetzen. Dadurch wird der notwendige Energieverbrauch deutlich reduziert. Proof of Stake verbessert außerdem die Dezentralisierung, Sicherheit und Skalierbarkeit.
Allerdings ist der Proof of Stake für neue Benutzer ohne Zugang zu Kryptowährungen möglicherweise weniger zugänglich. Ein 51-Prozent-Angriff kann auch mit Low-Cap-Blockchains leicht erreicht werden. Da Proof of Stake sehr vielseitig ist, gibt es eine große Bandbreite an Variationen für verschiedene Blockchains und Anwendungsfälle.
Einführung
Proof of Stake ist heute bei weitem die beliebteste Wahl für Blockchain-Netzwerke. Bei so vielen Variationen kann es jedoch schwierig sein, die Grundkonzepte zu verstehen. Heutzutage ist es unwahrscheinlich, dass man es in seiner ursprünglichen Form antrifft. Allerdings basieren alle Arten von Proofs of Stake auf denselben Grundkonzepten. Wenn Sie diese Ähnlichkeiten verstehen, können Sie bessere Entscheidungen über die von Ihnen verwendeten Blockchains und deren Funktionsweise treffen.
Was bedeutet „Proof of Stake“?
Der Proof of Stake-Konsensalgorithmus wurde 2011 im Bitcointalk-Forum vorgestellt. Es wurde als Lösung für Proof-of-Work-Probleme vorgeschlagen. Obwohl beide das gleiche Ziel verfolgen, einen Blockchain-Konsens zu erreichen, ist der Prozess recht unterschiedlich. Anstatt einen rechenintensiven Nachweis erbringen zu müssen, weisen die Teilnehmer lediglich nach, dass sie Mittel eingesetzt haben.
Wie funktioniert der Proof of Stake?
Der Proof of Stake-Algorithmus verwendet einen pseudozufälligen Wahlprozess, um Validatoren aus einer Gruppe von Knoten auszuwählen. Das System verwendet eine Kombination von Faktoren, darunter die Absteckdauer, ein Randomisierungselement und den Knotenwert.
In Proof-of-Stake-Systemen werden Blöcke eher „gefälscht“ als abgebaut. Möglicherweise hören Sie jedoch immer noch den Begriff „abgebaut“, der immer noch verwendet wird. Die meisten Proof-of-Stake-Kryptowährungen werden mit einem Vorrat an „vorgefälschten“ Münzen eingeführt, damit Knoten Transaktionen sofort validieren können.
Benutzer, die Blöcke fälschen möchten, müssen eine bestimmte Menge an Münzen im Netzwerk sperren, dies wird als Staken bezeichnet. Die Höhe des Einsatzes bestimmt die Chancen eines Knotens, als Validator zum Fälschen des nächsten Blocks ausgewählt zu werden: Je größer der Einsatz, desto größer die Chancen. Dem Auswahlprozess werden einzigartige Methoden hinzugefügt, um eine übermäßige Bevorzugung der reichsten Knoten im Netzwerk zu vermeiden. Die beiden am häufigsten verwendeten Methoden sind die zufällige Blockauswahl und das Absteckalter.
Zufällige Auswahl von Blöcken
Bei der Random-Block-Selection-Methode werden Validatoren ausgewählt, indem nach Knoten mit dem niedrigsten Hash-Wert und dem größten Einsatz gesucht wird. Da die Einsatzgrößen öffentlich sind, können andere Knoten normalerweise den nächsten Validator vorhersagen.
Alter der Fonds
Bei der Fondsaltersmethode werden Knoten basierend auf der Dauer ihrer Einsätze ausgewählt. Das Alter der Gelder wird berechnet, indem die Anzahl der Einsatztage der Gelder mit der eingesetzten Menge multipliziert wird.
Sobald ein Knoten einen Block gefälscht hat, wird das Alter seiner Mittel auf Null zurückgesetzt und er muss eine bestimmte Zeit warten, bevor er einen weiteren Block fälschen kann: Diese Maßnahme verhindert, dass die größten Knoten die Blockchain kontrollieren.
Validierung von Transaktionen
Jede Kryptowährung, die Proof of Stake verwendet, hat ihre eigenen Regeln, die ihrer Meinung nach für das Netzwerk und seine Benutzer ideal sind.
Wenn ein Knoten ausgewählt wird, um den nächsten Block zu fälschen, prüft er, ob die Transaktionen im Block gültig sind. Anschließend signiert er den Block und fügt ihn der Blockchain hinzu. Der Knoten erhält die Transaktionsgebühren des Blocks und bei einigen Blockchains eine Belohnung in Form neuer Münzen als Belohnung.
Wenn ein Knoten keine Blöcke mehr schmieden möchte, werden sein Einsatz und seine Belohnungen erst nach einer bestimmten Zeit freigeschaltet. Diese Maßnahme gibt dem Netzwerk Zeit, zu überprüfen, ob der Knoten keine betrügerischen Blöcke hinzugefügt hat.
Welche Blockchains verwenden Proof of Stake?
Die meisten Post-Ethereum-Blockchains verwenden Proof-of-Stake-Konsensmechanismen. Typischerweise ist der Mechanismus auf die Bedürfnisse des Netzwerks zugeschnitten. Wir werden diese Variationen später in diesem Artikel behandeln. Ethereum selbst stellt derzeit mit Ethereum 2.0 auf Proof of Stake um.
Zu den Blockchain-Netzwerken, die Proof of Stake oder eine Form davon verwenden, gehören:
1. BNB-Kette
2. BNB Smart Chain
3. Sonne
4. Lawine
5. Tupfen
Vorteile des Proof of Stake
Proof of Stake hat viele offensichtliche Vorteile gegenüber Proof of Work. Aus diesem Grund verwenden neue Blockchains fast immer Proof of Stake. Zu seinen Vorteilen gehören:
Anpassungsfähigkeit
Da sich Benutzerbedürfnisse und Blockchains ändern, kann sich auch der Proof of Stake ändern. Die Vielzahl der verfügbaren Adaptionen bestätigt dies. Der Mechanismus ist vielseitig und lässt sich problemlos an die meisten Blockchain-Anwendungsfälle anpassen.
Dezentralisierung
Mehr Benutzer werden ermutigt, Knoten zu betreiben, da dies kostengünstiger ist. Dieser Anreiz und der Randomisierungsprozess machen das Netzwerk auch dezentraler. Obwohl es Absteckpools gibt, ist die Chance für eine Einzelperson, im Rahmen des Proof of Stake erfolgreich einen Block zu fälschen, viel höher. Insgesamt wird dadurch der Bedarf an Absteckpools reduziert.
Energieeffizienz
Proof of Stake ist im Vergleich zu Proof of Work unglaublich energieeffizient. Die Teilnahmekosten hängen von den wirtschaftlichen Kosten des Einsatzes von Münzen ab und nicht vom Rechenaufwand für die Lösung von Rechenproblemen. Dieser Mechanismus führt zu einer erheblichen Reduzierung des Energieaufwands für die Ausführung des Konsensmechanismus.
Skalierbarkeit
Da Proof of Stake zur Konsensgenerierung nicht auf physische Maschinen angewiesen ist, ist es skalierbarer. Es besteht keine Notwendigkeit, riesige Mining-Farmen zu betreiben oder große Mengen an Energie zu verbrauchen. Das Hinzufügen weiterer Validatoren zum Netzwerk ist kostengünstiger, einfacher und zugänglicher.
Sicherheit
Das Abstecken dient dem Validator als finanzieller Anreiz, keine betrügerischen Transaktionen durchzuführen. Wenn das Netzwerk eine betrügerische Transaktion erkennt, verliert der Knoten seinen gesamten Anteil sowie die Fähigkeit, in Zukunft am Konsens teilzunehmen. Solange der Einsatz höher bleibt als die Belohnung, hat der betrügerische Prüfer mehr zu verlieren als zu gewinnen.
Um die Kontrolle über das Netzwerk übernehmen und somit betrügerische Transaktionen genehmigen zu können, muss ein Knoten eine Mehrheitsbeteiligung am Netzwerk haben, dies wird als 51-Prozent-Angriff bezeichnet. Abhängig vom Wert der Kryptowährung kann dies sehr teuer sein, da Sie 51 % des Kryptowährungsangebots kontrollieren müssten, um die Kontrolle über das Netzwerk zu übernehmen.
Allerdings kann dies auch ein Nachteil sein, den wir im Folgenden erläutern.
Nachteile des Proof of Stake
Obwohl Proof of Stake viele Vorteile gegenüber Proof of Work hat, hat es dennoch einige Nachteile:
Gabeln
Mit einem klassischen Proof-of-Stake-Mechanismus gibt es keinen Anreiz, auf beiden Seiten einer Abzweigung abzubauen. Mit Proof of Work verschwendet der Bergbau auf beiden Seiten Energie. Mit Proof of Stake sind die Kosten viel niedriger, was bedeutet, dass man auf beide Versionen einer Abzweigung „wetten“ kann.
Barrierefreiheit
Um mit dem Abstecken zu beginnen, benötigen Sie Münzen der Heimatwährung der Blockchain. Dazu müssen Sie den Token über eine Börse oder auf andere Weise erwerben. Abhängig vom benötigten Betrag ist möglicherweise eine erhebliche Investition erforderlich, um mit dem Abstecken zu beginnen.
Mit Proof of Work können Sie günstige Mining-Ausrüstung kaufen oder diese sogar mieten. Damit können Sie einem Pool beitreten und schnell mit der Validierung und Generierung von Einnahmen beginnen.
Angriff der 51 %
Obwohl Proof of Work auch zu 51 % anfällig für Angriffe ist, können sie mit Proof of Stake viel einfacher implementiert werden. Wenn der Preis eines Tokens einbricht oder die Blockchain eine geringe Kapitalisierung aufweist, kann es theoretisch günstig sein, mehr als 50 % der Token zu kaufen und das Netzwerk zu kontrollieren.
Vergleich von Proof of Work und Proof of Stake
Wenn wir die beiden Konsensmechanismen vergleichen, gibt es einige grundlegende Unterschiede.
Es gibt jedoch eine Vielzahl von Proof-of-Stake-Mechanismen auf Blockchains. Viele Unterschiede hängen vom genauen verwendeten Mechanismus ab.
Andere Konsensmechanismen, die auf Proof of Stake basieren
Proof of Stake ist sehr anpassungsfähig. Entwickler können den Mechanismus entsprechend den spezifischen Anwendungsfällen einer Blockchain modifizieren. Hier sind einige der am häufigsten anzutreffenden.
Was ist ein delegierter Proof of Stake (DPoS)?
Der delegierte Einsatznachweis ermöglicht es Benutzern, Münzen zu setzen, ohne ein Prüfer zu werden. In diesem Fall übertragen sie sie in die Verantwortung eines Validators, die Blockbelohnungen zu teilen. Je mehr Geld hinter einem Validator steckt, desto größer sind seine Auswahlchancen. Validatoren können im Allgemeinen den Betrag ändern, der als Anreiz an die Delegierten weitergegeben wird. Auch für die Delegierten ist der Ruf eines Validators ein wichtiger Faktor.
Designierter Proof of Stake (NPoS)
Designated Proof of Stake ist ein von Polkadot entwickeltes Konsensmodell. Es weist viele Ähnlichkeiten mit dem delegierten Nachweis des Einsatzes auf, mit einem wesentlichen Unterschied. Wenn ein Delegierer hinter einem böswilligen Prüfer steckt, kann er auch seinen Einsatz verlieren.
Delegierte können bis zu 16 Validatoren auswählen, hinter denen sie wetten möchten. Das Netzwerk wird dann auch seine Beteiligung hinter den ausgewählten Validatoren verteilen. Polkadot nutzt außerdem verschiedene Ansätze aus der Spieltheorie und der Wahltheorie, um zu bestimmen, wer einen neuen Block bilden wird.
Autoritäts- und Beteiligungsnachweis (PoSA)
BNB Smart Chain nutzt Proof of Authority und Stake, um einen Netzwerkkonsens zu generieren. Dieser Konsensmechanismus kombiniert Proof of Authority und Proof of Stake und ermöglicht es Validatoren, abwechselnd Blöcke zu fälschen. Eine Gruppe von 21 aktiven Validatoren ist zur Teilnahme berechtigt, ausgewählt auf der Grundlage der von ihnen eingesetzten BNB-Menge oder der hinter ihnen delegierten Person. Dieser Satz wird täglich ermittelt und die BNB Chain zeichnet diese Auswahl auf.
Abschluss
Die Art und Weise, wie wir Transaktionsblöcke zu einem Netzwerk hinzufügen, hat sich seit Bitcoin erheblich verändert. Wir müssen uns nicht länger auf Rechenleistung verlassen, um einen Krypto-Konsens zu generieren. Das Proof of Stake-System hat viele Vorteile und die Erfahrung hat gezeigt, dass es funktioniert. Mit der Zeit scheint es, dass Bitcoin bald nur noch eines von wenigen Proof-of-Work-Netzwerken sein wird. Im Moment sieht es so aus, als ob der Proof of Stake von Dauer sein wird.
