Die Welt der Kryptowährungen hat sich seit der ersten im Bitcoin-Blockchain-Netzwerk aufgezeichneten Transaktion stark verändert. Neben den bereits bekannten Proof-of-Work- und Proof-of-Stake-Algorithmen wurden weitere Mechanismen vorgestellt, die nach einer Alternative zur Konsensfindung in Blockchain-Netzwerken suchen.

Der derzeit von Bitcoin verwendete PoW-Konsensalgorithmus ist der zuverlässigste und sicherste, den es derzeit gibt. Obwohl es nicht so skalierbar ist. Sowohl Bitcoin als auch andere Blockchains, die auf dem PoW-System basieren, weisen eine sehr begrenzte Leistung auf, wenn es um die Anzahl der Transaktionen pro Sekunde (TPS) geht. Diese Einschränkung hängt mit der Tatsache zusammen, dass Bitcoin von einem verteilten Netzwerk von Knoten abhängt, die einen Konsens erzielen und sich über den aktuellen Zustand der Blockchain einigen müssen. Das bedeutet, dass ein neuer Transaktionsblock vor der Bestätigung von der Mehrheit der vorhandenen Knoten im Netzwerk überprüft werden muss. Daher sorgt der dezentrale Aspekt von Bitcoin nicht nur für ein sicheres und zuverlässiges Wirtschaftssystem, sondern schränkt auch das Potenzial für eine groß angelegte Nutzung ein.

Bezüglich der Anzahl der Transaktionen pro Sekunde schneiden Blockchains, die den PoS-Algorithmus verwenden, in der Regel besser ab als Bitcoin. Allerdings ist der Unterschied nicht so groß. PoS-Systeme haben es bisher nicht geschafft, das Skalierbarkeitsproblem zufriedenstellend zu lösen. In diesem Zusammenhang wird derzeit der Proof of Authority-Algorithmus als effizientere Alternative implementiert, da er in der Lage ist, eine viel größere Anzahl von Transaktionen pro Sekunde zu verarbeiten.

Wie funktioniert es? 

Proof of Authority (PoA) ist ein reputationsbasierter Konsensalgorithmus, der eine praktische und effiziente Möglichkeit zur Lösung von Problemen mit Blockchain-Netzwerken (insbesondere privaten) bietet. Der Begriff wurde 2017 vom Mitbegründer und Chief Technology Officer der Kryptowährung Ethereum, Gavin Wood, vorgeschlagen.

Der PoA-Konsensalgorithmus legt mehr Wert auf Identitäten, was bedeutet, dass Validatoren neuer Blöcke nicht ihre Münzen, sondern ihren Ruf gefährden. Daher werden PoA-Blockchains durch Validierungsknoten gesichert, die von vertrauenswürdigen Stellen willkürlich ausgewählt werden.

Das PoA-Modell ist auf eine begrenzte Anzahl von Blockvalidatoren angewiesen, was es zu einem hoch skalierbaren Algorithmus macht. Blöcke und Transaktionen werden von vorab genehmigten Teilnehmern überprüft, die als Systemmoderatoren fungieren.

Daher kann es in verschiedenen Szenarien eingesetzt werden und gilt als wertvolle Option für Logistikanwendungen. Wenn es beispielsweise um die Vertriebskette geht, gilt PoA als sinnvolle und effektive Lösung.

Das Modell ermöglicht es Unternehmen, ihre Privatsphäre zu wahren und gleichzeitig die Vorteile der Blockchain-Technologie zu nutzen. Microsoft Azure ist ein weiteres Beispiel, bei dem PoA implementiert wird. Kurz gesagt: Die Azure-Plattform bietet Lösungen für private Netzwerke mit einem System, das keine native Währung wie „Gas“ von Ethereum erfordert, da kein Mining erforderlich ist.

Proof of Authority vs. Proof of Stake – beide Ansätze

Einige betrachten PoA als eine modifizierte und angepasste Version von PoS, bei der Reputationen Vorrang vor Münzen haben. Aufgrund der dezentralen Natur der meisten Blockchain-Netzwerke kann der PoS-Algorithmus nicht immer den Anforderungen einiger Unternehmen und Konzerne gerecht werden. Andererseits kann der PoA-Algorithmus eine gute Lösung für private Blockchains darstellen, da seine Leistung deutlich höher ist.

Bedingungen für den Nachweis des Autoritätskonsenses

Obwohl die Bedingungen von System zu System unterschiedlich sein können, ist der PoA-Konsensalgorithmus typischerweise abhängig von:

• Gültige und vertrauenswürdige Identitäten: Validatoren müssen ihre tatsächliche Identität bestätigen.

• Schwierigkeiten, Validator zu werden: Der Kandidat muss bereit sein, Geld zu investieren und seinen Ruf aufs Spiel zu setzen. Ein schwieriger Prozess verringert das Risiko der Auswahl fragwürdiger Validatoren und fördert langfristiges Engagement.

• Ein Standard für die Zulassung von Validatoren: Die Auswahlmethode muss für alle Kandidaten gleich sein.

Das Wesentliche hinter dem Reputationsmechanismus ist die Gewissheit der Identität eines Prüfers. Dies kann weder ein einfacher Prozess sein, noch kann er schnell aufgegeben werden. Es muss in der Lage sein, böswillige Teilnehmer zu eliminieren. Indem schließlich sichergestellt wird, dass alle Validatoren denselben Auswahlprozess durchlaufen, ist es möglich, die Integrität und das Vertrauen des Systems zu gewährleisten.

Einschränkungen

Die Wahrnehmung, die der PoA-Mechanismus vermittelt, ist, dass er die Dezentralisierung aufgibt. Daher kann man sagen, dass dieses Konsensalgorithmusmodell lediglich ein Versuch ist, zentralisierte Systeme effizienter zu machen. Dies macht PoA zwar zu einer attraktiven Lösung für große Unternehmen und Konzerne mit logistischem Bedarf, bringt aber auch Bedenken mit sich – insbesondere im Bereich der Kryptowährungen. Die Systeme verfügen über eine hohe Leistung, Aspekte wie Unveränderlichkeit sind jedoch fraglich, wenn Zensur und Blacklists problemlos eingesetzt werden können.

Ein weiterer sehr häufiger Kritikpunkt ist, dass die Identität von PoA-Validatoren öffentlich sichtbar ist. Gegen diese Besonderheit wird argumentiert, dass nur mutige und stabilisierte Teilnehmer an der Validator-Position (als öffentlich bekannter Teilnehmer) interessiert wären. Darüber hinaus könnte die Kenntnis der Identität der Validatoren möglicherweise zu Manipulationen von außen führen. Wenn ein Konkurrent beispielsweise die Funktionsweise eines PoA-Systems ändern möchte, versucht er möglicherweise, öffentlich bekannte Validatoren zu unehrlichem Verhalten zu bewegen, um die Funktionsweise des Systems von innen heraus zu gefährden.

Abschluss

PoW-, PoS- und PoA-Systeme haben ihre spezifischen Vor- und Nachteile. Es ist bekannt, dass Dezentralisierung ein sehr wertvoller Faktor für die Kryptowährungsgemeinschaft ist, und PoA als Konsensmechanismus opfert die Dezentralisierung, um eine größere Skalierbarkeit zu erreichen. Die dem PoA-System innewohnenden Eigenschaften stehen in großem Kontrast zu dem, was wir aus der Blockchain-Welt kennen. Dennoch stellt es einen interessanten Ansatz dar und sollte nicht als minderwertige Lösung in Erinnerung bleiben, da es für Blockchain-Anwendungen für Privatunternehmen sehr gut geeignet ist.