Der Kryptowährungsraum hat sich seit der ersten Blockchain-Transaktion im Bitcoin-Netzwerk stark weiterentwickelt. Neben den bekannten Proof-of-Work- und Proof-of-Stake-Algorithmen wurden weitere Konsensmechanismen sowie alternative Methoden zum Erreichen eines Konsenses innerhalb eines Blockchain-Systems vorgeschlagen.
Der von Bitcoin verwendete PoW-Konsensalgorithmus ist der zuverlässigste und sicherste, den es derzeit gibt. Allerdings ist es nicht wirklich skalierbar. Bitcoins und andere PoW-basierte Blockchains weisen hinsichtlich der Transaktionen pro Sekunde (TPS) eine begrenzte Leistung auf. Diese Einschränkung hängt mit der Tatsache zusammen, dass Bitcoin auf einem verteilten Netzwerk von Knotenpunkten basiert, die einen Konsens erzielen und sich ständig über den Zustand der Blockchain einigen müssen. Das bedeutet, dass ein neuer Transaktionsblock vor der Bestätigung von der Mehrheit der Knoten im Netzwerk überprüft und genehmigt werden muss. Infolgedessen bietet der dezentrale Aspekt von Bitcoin ein sicheres Wirtschaftssystem, das keinen Vertrauensindex erfordert, was jedoch sein Potenzial für eine breitere Nutzung einschränkt.
Wenn es um die Anzahl der Transaktionen pro Sekunde geht, schneiden Proof-of-Stake-Blockchains im Allgemeinen besser ab als Bitcoin. Allerdings ist der Unterschied nicht so groß und PoS-Netzwerke haben es nicht wirklich geschafft, das Skalierbarkeitsproblem zu lösen.
In diesem Zusammenhang ist der Autoritätsnachweis ein derzeit erforschtes Konzept als effizientere Alternative, mit der viel mehr Transaktionen pro Sekunde durchgeführt werden können.
Was ist ein Autoritätsnachweis?
Proof of Authority (PoA) ist ein reputationsbasierter Konsensalgorithmus, der eine praktische und effiziente Lösung für Blockchain-Netzwerke (insbesondere für private Netzwerke) einführt. Der Begriff wurde 2017 vom ehemaligen CTO und Mitbegründer von Ethereum, Gavin Wood, vorgeschlagen.
Der PoA-Konsensalgorithmus legt Wert auf Identität, was bedeutet, dass Blockvalidatoren nicht ihre Coins, sondern ihre eigene Reputation verwenden. Daher werden PoA-Blockchains durch Validierungsknoten gesichert, die willkürlich als vertrauenswürdige Einheiten ausgewählt werden.
Das Proof-of-Authority-Modell basiert auf einer begrenzten Anzahl von Blockvalidatoren, was es zu einem hoch skalierbaren System macht. Blöcke und Transaktionen werden von vorab genehmigten Teilnehmern überprüft, die als Systemmoderatoren fungieren.
Der PoA-Konsensalgorithmus kann auf verschiedene Szenarien angewendet werden und gilt als potenziell sehr attraktive Option für seine Logistikanwendungen. Wenn es beispielsweise um Lieferketten geht, gilt PoA als effektive und sinnvolle Lösung.
Das Proof-of-Authority-Modell ermöglicht es Unternehmen, ihre vertraulichen Informationen zu schützen und gleichzeitig die Vorteile der Blockchain-Technologie zu nutzen. Microsoft Azure ist ein weiteres Beispiel für eine PoA-Anwendung. Kurz gesagt, die Azure-Plattform bietet Lösungen für private Netzwerke, mit einem System, das keine native Währung wie Ether „Gas“ erfordert, da kein Bedarf an Untergrabung besteht.
Autoritätsnachweis vs. Einsatznachweis
Einige betrachten PoA als einen modifizierten PoS, der auf der Identität und nicht auf dem Abstecken von Münzen beruht. Aufgrund der dezentralen Natur der meisten Blockchain-Netzwerke ist PoS für einige Unternehmen und Konzerne nicht immer geeignet. Andererseits könnten PoA-Systeme eine bessere Lösung für private Blockchains darstellen, da ihre Leistung deutlich höher ist.
Notwendige Bedingungen für einen Konsens durch Autoritätsnachweis
Obwohl die Bedingungen von System zu System unterschiedlich sein können, basiert der PoA-Konsensalgorithmus im Allgemeinen auf:
gültige und vertrauenswürdige Identitäten: Validatoren müssen ihre wahre Identität bestätigen.
Die Schwierigkeit, Validator zu werden: Ein Kandidat muss bereit sein, Geld zu investieren und seinen Ruf aufs Spiel zu setzen. Es wird ein komplexer Prozess eingeführt, um die Risiken bei der Auswahl fragwürdiger Validatoren zu verringern und Anreize für langfristiges Engagement zu schaffen.
ein Standard für die Zulassung von Validatoren: Die Methode zur Auswahl von Validatoren muss für alle Kandidaten identisch sein.
Der Reputationsmechanismus basiert im Wesentlichen auf der Gewissheit der Identität des Validators. Dies kann weder ein einfacher Prozess sein noch einer, der leicht aufgegeben werden kann. Dieser Prozess muss in der Lage sein, schlechte Spieler auszusortieren. Schließlich stellt die Sicherstellung, dass alle Validatoren das gleiche Verfahren befolgen, die Integrität und Zuverlässigkeit des Systems sicher.
Grenzen
Der PoA-Mechanismus wird als Verzicht auf Dezentralisierung gesehen. Man könnte also sagen, dass dieses Konsensalgorithmusmodell lediglich ein Versuch ist, zentralisierte Systeme effizienter zu machen. Dies macht PoA zwar zu einer attraktiven Lösung für große Unternehmen mit logistischen Anforderungen, führt jedoch zu gewisser Zurückhaltung, insbesondere im Bereich der Kryptowährungen. PoA-Systeme weisen einen hohen Datenverkehr und Durchsatz auf, einige Aspekte der Unveränderlichkeit werden jedoch in Frage gestellt, wenn Maßnahmen wie Zensur und schwarze Listen einfach eingeführt werden können.
Ein weiterer häufiger Kritikpunkt betrifft die für jedermann sichtbare Identität der PoA-Validatoren. Das vorgebrachte Argument ist, dass nur etablierte und fähige Akteure versuchen würden, ein Validator (als öffentlich bekannter Teilnehmer) zu werden. Darüber hinaus könnte die Kenntnis der Identität von Validatoren möglicherweise zu Fällen von Korruption durch Dritte führen. Wenn ein Konkurrent beispielsweise ein PoA-basiertes Netzwerk stören möchte, versucht er möglicherweise, öffentlich bekannte Validatoren zu unehrlichem Verhalten zu bewegen, um das System von innen heraus zu kompromittieren.
Abschluss
PoW, PoS oder PoA haben alle ihre eigenen Vor- und Nachteile. Es ist bekannt, dass die Dezentralisierung von der Kryptowährungs-Community einen hohen Stellenwert hat und dass PoA als Konsensmechanismus die Dezentralisierung opfert, um einen hohen Durchsatz und eine hohe Skalierbarkeit zu erreichen. Die inhärenten Eigenschaften von PoA-Systemen stehen in krassem Gegensatz zur bisherigen Funktionsweise von Blockchains. Dennoch stellt PoA einen interessanten Ansatz dar und kann als aufstrebende Lösung in der Blockchain-Welt nicht ignoriert werden, die beispielsweise für private Anwendungen der Blockchain-Technologie geeignet sein könnte.
