Proof of Stake oder Proof of Ownership ist ein Prozess, der es jemandem ermöglicht, seine Beteiligung an einem kryptoökonomischen System durch einen Signaturalgorithmus im Rahmen von Zugriffsrechten nachzuweisen. Dies bedeutet generell einen Eingriff in das Konsensmodell verteilter Systeme, die digitale Rechnungseinheiten verwalten. Validatoren werden auf der Grundlage der Anzahl der Einheiten, die sie besitzen, oder auf der Grundlage anderer verwandter Parameter ausgewählt.
Der Proof of Stake wird oft als „virtuelles Mining“ bezeichnet, da digitale Token beim Proof of Work die gleiche Rolle spielen wie Strom. Daher ist in vielen digitalen Währungen die Wahrscheinlichkeit, einen Block zu validieren, proportional zur Anzahl der vom Validator gehaltenen Token.
Um ihnen einen Anreiz zu geben, das System zu sichern, werden Validatoren mit der Ausgabe neuer Token und Transaktionsgebühren, dem sogenannten Staking, belohnt. Darüber hinaus werden Validatoren nicht als Miner, sondern als Fälscher bezeichnet.
Woher kommt der Nachweis des Einsatzes?
Das Konzept der Proof-of-Stake-Beweise, die in verteilten Systemen verwendet werden, tauchte schon recht früh auf. Im Jahr 1998 stellte sich Wei Dai B-Geld vor, ein Modell, bei dem jeder Server einen bestimmten Betrag an B-Geld auf ein spezielles Konto einzahlen musste, um am Netzwerkbetrieb teilnehmen zu können. In diesem Modell dient dieser Betrag als Sicherheit, um den Server für sein schlechtes Verhalten zu bestrafen.
Trotz dieser anfänglichen Konzeptualisierung wurde die Implementierung eines Proof-of-Stake-Systems erst mit dem Aufkommen von Bitcoin (und dem Proof of Work) in Betracht gezogen. Bitcoin zeigt, dass ein dezentrales System, das auf wirtschaftlicher Sicherheit basiert, möglich ist.
Der Begriff Proof of Stake wurde von Sunny King und Scott Nadal im August 2012 im PPCoin-Whitepaper eingeführt. PPCoin, jetzt bekannt als Peercoin, ist auch das erste digitale Währungssystem, das den Proof of Stake praktisch nutzt: Es implementiert ein Hybridmodell, das elektrische Energie und Münzalter (Proof of Stake) zur Validierung kombiniert.
Im Jahr 2015 wurde Ethereum ins Leben gerufen: Obwohl die Plattform dank Mining immer noch funktioniert, ist seit ihrer Einführung geplant, auf ein Proof-of-Stake-Modell umzusteigen. Der heute betrachtete Algorithmus heißt Casper.
Funktionsweise und Varianten des Proof of Stake
Es gibt sehr unterschiedliche Modelle zur Proof-of-Stake-Validierung, und es ist schwierig, sie alle in diesem Artikel vorzustellen. Daher konzentrieren wir uns auf Nakamotos Proof-of-Stake-Algorithmus, eine Umsetzung des Bitcoin-Konsensalgorithmus für Proof-of-Stake. Der Algorithmus basiert auf einer Kette von Blöcken, die regelmäßig von Validatoren hinzugefügt werden.
Die Funktionsweise dieses Algorithmus besteht darin, das Mining virtuell zu reproduzieren. Jedes Mal, wenn ein Block erstellt werden muss, wird ein Zufallsgenerierungsprotokoll verwendet, um Validatoren basierend auf der Anzahl der von ihnen gehaltenen Token auszuwählen.
Der ausgewählte Validator gruppiert dann alle neuen Transaktionen und erstellt einen neuen Block, indem er die Kennung des vorherigen Blocks einbezieht (um die beiden Blöcke zu verbinden). Anschließend signiert er diesen Block mit einem digitalen Signaturalgorithmus, um zu beweisen, dass er der Eigentümer seines Kontos ist. Schließlich veröffentlicht er seinen Block öffentlich, damit andere Mitglieder des Netzwerks seine Gültigkeit bestätigen können.
Nachweis des Einsatzes von Varian
Die Kriterien für die Auswahl eines Validators basieren nicht unbedingt auf der Anzahl der von ihm gehaltenen Token (Proof of Stake), sondern es können auch andere daraus abgeleitete Variablen verwendet werden. Daher sind die erhaltenen PoS-Modelle sehr vielfältig. Wir fanden insbesondere:
Proof of Conservation (PoH): Die Wahrscheinlichkeit, ausgewählt zu werden, hängt vom „Alter der Münze“ ab, einer Kennzahl, die das Produkt des UTXO-Werts und der Zeit ist, in der sich die Münze nicht bewegt hat. Dieses Modell wird mit einem Arbeitsnachweis bei Peercoin kombiniert.
Proof of Interest (PoI): Im NEM-Protokoll implementiert, kombiniert dieser Beweis den Besitz von XEM-Tokens mit einem Reputationssystem.
Proof-of-Service (PoSe): Dies ist ein Modell, mit dem Dash-Masternodes dazu angeregt werden, InstantSend-Transaktionen zu garantieren, Dash-Mixing über PrivateSend zu verwalten und Miner-51-%-Angriffe zu verhindern.
Delegierter Proof-of-Stake (DPoS): Die Wahrscheinlichkeit der Validierung hängt nicht nur von der Anzahl der Token ab, die der Fälscher besitzt, sondern auch von der Anzahl der Token, die ihm durch Abstimmung übertragen wurden.
Das war also eine kurze Erklärung zum Proof of Stake und einigen seiner Varianten. Vielleicht gibt es noch vieles, worüber wir noch nicht gesprochen haben, und wir werden bei einer anderen Gelegenheit fortfahren.