Zusammenfassung
Proof of Stake ist eine beliebte Alternative zu Proof of Work. Validatoren benötigen keine Rechenleistung, um Transaktionen zu verifizieren, sondern müssen Token einsetzen, was den erforderlichen Energieverbrauch erheblich reduziert. Proof of Stake erhöht außerdem die Dezentralisierung, Sicherheit und Skalierbarkeit.
Ohne Zugang zu Kryptowährungen ist es jedoch schwierig, Zugang zum Proof-of-Stake zu erhalten. Wenn Sie eine Blockchain mit einer geringeren Marktkapitalisierung wählen, kann es ebenfalls zu einem 51-Prozent-Angriff kommen. Da Proof of Stake sehr vielseitig ist, gibt es auch mehrere Variationen, die für verschiedene Blockchains und Anwendungsfälle geeignet sind.
Einführung
Proof of Stake ist derzeit die beliebteste Option für Blockchain-Netzwerke. Da es jedoch so viele Variationen gibt, kann es schwierig sein, die Kernkonzepte zu verstehen. Es ist unwahrscheinlich, dass Sie es heute in seiner ursprünglichen Form sehen werden. Allerdings verfolgen alle Arten von Proof of Stake das gleiche Kernkonzept. Wenn Sie diese Ähnlichkeiten verstehen, können Sie bessere Entscheidungen darüber treffen, welche Blockchain Sie verwenden und wie sie funktioniert.
Was ist ein Einsatznachweis?
Der Proof-of-Stake-Konsensalgorithmus wurde 2011 über das Bitcointalk-Forum eingeführt, um die Probleme des Proof-of-Work zu lösen. Obwohl beide Algorithmen das gleiche Ziel haben, einen Blockchain-Konsens zu erreichen, sind die Prozesse zur Erreichung ihrer Ziele recht unterschiedlich. Die Teilnehmer müssen keine rechenintensiven Nachweise erbringen, sondern lediglich nachweisen, dass sie ihre Token eingesetzt haben.
Wie funktioniert der Proof of Stake?
Der Proof-of-Stake-Algorithmus verwendet eine pseudozufällige Wahlmethode, um Validatoren aus einer Gruppe von Knoten auszuwählen. Dieses System berücksichtigt eine Vielzahl von Faktoren, einschließlich des Absteckalters (ein Zufallselement) und des Knotenvermögens.
In einem Proof-of-Stake-System werden Blöcke „gefälscht“ und nicht abgebaut. Dennoch hört man gelegentlich das Wort „Bergbau“. Die meisten Proof-of-Stake-Kryptowährungen bieten beim Start „vorgefälschte“ Token an, sodass Knoten sofort gestartet werden können.
Benutzer, die am Forging-Prozess teilnehmen, müssen als Eigenkapital eine bestimmte Anzahl von Token im Netzwerk sperren. Die Höhe des Eigenkapitals bestimmt die Chance, einen Knoten als nächsten Validator auszuwählen. Je größer das Eigenkapital, desto größer die Chance. Um sicherzustellen, dass der Prozess nicht nur die reichsten Knoten im Netzwerk bevorzugt, werden dem Auswahlprozess einige besondere Details hinzugefügt. Die beiden am häufigsten verwendeten Methoden sind „Randomized Block Selection“ und „Coin Age Selection“.
Zufällige Blockauswahl
Bei der zufälligen Blockauswahlmethode werden Validatoren ausgewählt, indem nach dem Knoten mit der Kombination aus niedrigstem Hashwert und höchstem Einsatz gesucht wird. Da die Höhe des Einsatzes öffentlich ist, können andere Knoten oft vorhersagen, wer der nächste Fälscher sein wird.
Auswahl des Münzalters
Die Methode zur Auswahl des Währungsalters wählt Knoten basierend auf dem Einsatzzeitraum des Tokens aus. Das Münzalter wird berechnet, indem die Anzahl der Tage, die ein Token als Eigenkapital gehalten wurde, mit der Anzahl der eingesetzten Token multipliziert wird.
Wenn ein Knoten einen Block fälscht, wird sein Münzalter auf Null zurückgesetzt und er muss eine gewisse Zeit warten, bevor er einen weiteren Block fälscht. Dadurch wird verhindert, dass Knoten mit großen Einsätzen die Blockchain dominieren.
Transaktion überprüfen
Jede Kryptowährung, die einen Proof-of-Stake-Algorithmus verwendet, stellt dem Netzwerk und den Benutzern die ihrer Meinung nach beste Kombination aus Regeln und Methoden zur Verfügung.
Wenn ein Knoten zum Fälschen des nächsten Blocks ausgewählt wird, prüft er, ob die Transaktionen in diesem Block gültig sind. Anschließend signiert es den Block und fügt ihn der Blockchain hinzu. Dieser Knoten wird mit Transaktionsgebühren aus dem Block und in einigen Blockchains mit Token belohnt.
Wenn ein Knoten kein Fälscher mehr sein möchte, überprüft das Netzwerk, ob der Knoten falsche Blöcke zur Blockchain hinzugefügt hat. Wenn die Überprüfung korrekt ist, werden die Rechte und verdienten Belohnungen des Knotens nach einer gewissen Zeit freigegeben.
Welche Blockchains verwenden Proof of Stake?
Die meisten Blockchains nach Ethereum verwenden einen Proof-of-Stake-Konsensmechanismus. Normalerweise werden diese Mechanismen modifiziert, um sie an die Bedürfnisse des Netzwerks anzupassen. Wir werden diese Änderungen später in diesem Artikel behandeln. Ethereum selbst geht derzeit mit Ethereum 2.0 zum Proof-of-Stake über.
Zu den Blockchain-Netzwerken, die Proof of Stake oder verwandte Formen verwenden, gehören:
1. Binance Coin (BNB)-Kette
2. Binance Coin (BNB) Smart Chain
3. Solana
4. Lawine
6. Polkadot
Vorteile des Proof of Stake
Im Vergleich zum Proof of Work bietet der Proof of Stake offensichtliche Vorteile. Aus diesem Grund verwenden neue Blockchains fast immer den Proof-of-Stake. Zu seinen Vorteilen gehören:
Anpassungsfähigkeit
Wenn sich die Benutzerbedürfnisse und die Blockchain ändern, ändert sich auch der Nachweis des Einsatzes. Wir können dies deutlich an einer Vielzahl von Debugging-Anwendungen erkennen. Dieser Mechanismus ist vielseitig und kann problemlos an die meisten Blockchain-Anwendungsfälle angepasst werden.
Dezentralisierung
Eine große Anzahl von Benutzern wird dazu ermutigt, Knoten zu betreiben, da diese Methode kostengünstiger ist. Dieser Anreiz- und Randomisierungsprozess erhöht den Grad der Dezentralisierung des Netzwerks. Obwohl es einen Staking-Pool gibt, ist die Chance, dass eine Person erfolgreich einen Block basierend auf dem Proof-of-Stake-Mechanismus fälscht, viel höher. Insgesamt wird dadurch der Bedarf an Absteckpools reduziert.
Energieeffizienz
Proof of Stake ist im Vergleich zu Proof of Work sehr energieeffizient. Die Teilnahmekosten werden durch die wirtschaftlichen Kosten des Einsatzes von Token bestimmt, nicht durch den Rechenaufwand für die Lösung des Rätsels. 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 sind keine riesigen Minen oder der Kauf großer Energiemengen erforderlich. Das Hinzufügen weiterer Validatoren zum Netzwerk ist kostengünstiger, einfacher und einfacher zu implementieren.
Sicherheit
Der Einsatz dient als finanzieller Anreiz für Validatoren, keine gefälschten Transaktionen zu verarbeiten. Wenn das Netzwerk falsche Transaktionen erkennt, verliert der Validator einige seiner Rechte und Interessen sowie das Recht, an zukünftigen Aktivitäten teilzunehmen. Solange das Eigenkapital höher ist als die Belohnung, verliert der Verifizierer bei einem Betrugsversuch mehr Token als die Belohnung, die er erhalten hat.
Um das Netzwerk effektiv zu kontrollieren und falsche Transaktionen zu genehmigen, müssen Knoten eine Mehrheitsbeteiligung am Netzwerk besitzen, was auch als 51-Prozent-Angriff bezeichnet wird. Basierend auf dem Wert der Kryptowährung würde die Erlangung der Kontrolle über das Netzwerk den Erwerb von 51 % des zirkulierenden Angebots erfordern, was nahezu unmöglich zu erreichen ist.
Allerdings kann dies auch ein Nachteil sein, wie 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:
Gabelung
Die Verwendung standardmäßiger Proof-of-Stake-Mechanismen schränkt den Bergbau auf beiden Seiten der Gabelung nicht ein. Bei Verwendung von Proof-of-Work führt das Mining beider Seiten zu einer Energieverschwendung. Mit Proof-of-Stake werden die Kosten deutlich reduziert, was bedeutet, dass man auf beide Seiten einer Gabel „wetten“ kann.
Barrierefreiheit
Um mit dem Abstecken zu beginnen, benötigen Sie den nativen Token-Vorrat einer 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 effektiv mit dem Einsatz zu beginnen.
Mit Proof-of-Work können Sie günstige Mining-Ausrüstung kaufen oder diese sogar mieten. Auf diese Weise können Sie einem Mining-Pool beitreten und schnell mit der Validierung und dem Geldverdienen beginnen.
51 % Angriff
Während Proof-of-Work ebenfalls anfällig für 51 %-Angriffe ist, ist es offensichtlich einfacher, Proof-of-Stake zu verwenden. Wenn der Preis des Tokens einbricht oder die Marktkapitalisierung der Blockchain niedrig ist, könnte es theoretisch günstiger sein, mehr als 50 % der Tokens zu kaufen und das Netzwerk zu kontrollieren.
Arbeitsnachweis vs. Einsatznachweis
Wenn wir diese beiden Konsensmechanismen vergleichen, werden wir einige wesentliche Unterschiede feststellen.
Allerdings verfügen verschiedene Blockchains über unterschiedliche Proof-of-Stake-Mechanismen. Viele Unterschiede hängen vom genauen verwendeten Mechanismus ab.
Andere Konsensmechanismen basieren auf dem Nachweis des Einsatzes
Proof of Stake ist sehr anpassungsfähig. Entwickler können die genauen Mechanismen an die spezifischen Anwendungsfälle der Blockchain anpassen. Hier sind einige der häufigsten Mechanismen
Delegierter Proof of Stake (DPoS)
Der delegierte Proof-of-Stake ermöglicht es Benutzern, Token zu setzen, ohne ein Validator zu werden. In diesem Fall können sie sich an den Validator wenden, um die Blockbelohnung zu teilen. Je mehr Delegierte hinter einem möglichen Validator stehen, desto größer ist die Auswahlchance. Validatoren können in der Regel den Betrag ändern, der als Belohnung an die Delegierenden weitergegeben wird. Auch der Ruf des Validators ist ein wichtiger Faktor bei der Wahl des Delegators.
Nominierter Proof of Stake (NPoS)
Nominated Proof-of-Stake ist ein von Polkadot entwickeltes Konsensmodell. Es weist viele Ähnlichkeiten mit dem Delegierten Nachweis des Einsatzes auf, es gibt jedoch einen wesentlichen Unterschied. Nominatoren (Delegatoren) können ihren Einsatz auch verlieren, wenn sie beim Einsatz einem böswilligen Prüfer folgen.
Nominatoren können bis zu 16 Validatoren auswählen und ihnen folgen, um ihre Interessen zu vertreten. Das Netzwerk verteilt dann seinen Anteil gleichmäßig auf die ausgewählten Validatoren. Polkadot nutzt außerdem mehrere Methoden aus der Spieltheorie und der Wahltheorie, um zu entscheiden, wer neue Blöcke schmieden wird.
Autorisierender Nachweis des Einsatzes (PoSA)
Die Binance Coin (BNB) Smart Chain nutzt einen zuverlässigen Proof of Stake, um einen Netzwerkkonsens zu generieren. Dieser Konsensmechanismus kombiniert Proof of Authority und Proof of Stake in einem und ermöglicht es Validatoren, abwechselnd Blöcke zu fälschen. Eine Gruppe von 21 aktiven Validatoren, die zur Teilnahme berechtigt sind, wird auf der Grundlage der Menge an Binance Coin (BNB) ausgewählt, die von den Validatoren eingesetzt oder hinter ihnen delegiert wird. Diese Sammlung kann täglich ermittelt werden und die Auswahl wird in der Binance Coin (BNB)-Kette gespeichert.
abschließend
Die Art und Weise, wie wir Transaktionsblöcke zum Netzwerk hinzufügen, hat sich seit Bitcoin erheblich verändert. Wir müssen uns jetzt nicht mehr auf Rechenleistung verlassen, um einen Konsens über Kryptowährungen zu erzielen. Das Proof-of-Stake-System hat viele Vorteile und die Geschichte hat gezeigt, dass Proof-of-Stake effektiv ist. Im Laufe der Zeit scheint Bitcoin eines der wenigen verbliebenen Proof-of-Work-Netzwerke zu sein. Im Moment sieht es so aus, als ob der Proof of Stake von Dauer sein wird.
