Sorgfältig! Viel Text.
Proof of Work (PoW) und Proof of Stake (PoS) sind die häufigsten Konsensmechanismen. Sie dienen dem Schutz der Netzwerke der wichtigsten Kryptowährungen.
Proof of Work wird von Bitcoin verwendet, um Transaktionen zu validieren und die Netzwerksicherheit zu gewährleisten. PoW verhindert unter anderem Double Spending. Die Blockchain wird durch Teilnehmer, sogenannte Miner, geschützt, die Rechenleistung nutzen, um neue Blöcke zu validieren und die Blockchain zu aktualisieren. Ein erfolgreicher Miner erhält BTC als Belohnung vom Netzwerk. Mit Stand Dezember 2021 erhielt ein Miner, der einen Bitcoin-Block löste, eine Blockbelohnung von 6,25 BTC und eine Transaktionsgebühr.
Der Hauptunterschied zwischen PoW und PoS besteht darin, wie sie Transaktionsblockvalidatoren definieren. Der Proof of Stake ist die beliebteste Alternative zum Proof of Work. Dieser Konsensmechanismus zielt darauf ab, einige der Einschränkungen von PoS zu überwinden, wie z. B. Skalierbarkeitsprobleme und Stromverbrauch. Im PoS-Mechanismus werden die Teilnehmer Validatoren genannt. Sie benötigen keine leistungsstarke Hardware, um eine Chance auf Blockvalidierung zu haben. Stattdessen müssen sie die native Kryptowährung der Blockchain einsetzen (sperren). Basierend auf der Menge der eingesetzten Kryptowährung wählt das Netzwerk einen Gewinner aus, der einen Anteil der Transaktionsgebühr aus dem von ihm validierten Block erhält. Je mehr Münzen eingesetzt werden, desto höher ist die Chance, als Prüfer ausgewählt zu werden.
Einführung
Netzwerke nutzen verschiedene Konsensmechanismen, um die Gültigkeit der in der Blockchain aufgezeichneten Transaktionen zu bestätigen. Proof of Work (PoW) ist das älteste davon. Dieser von Satoshi Nakamoto entwickelte Konsensmechanismus gilt als eine der sichersten Optionen. Proof of Stake (PoS) wurde später erstellt, wird aber heute in den meisten Altcoin-Projekten verwendet.
Neben Bitcoin wird PoW auch in anderen großen Kryptowährungen wie Ethereum (ETH) und Litecoin (LTC) verwendet. Im Gegensatz dazu wird PoS von Binance Coin (BNB), Solana (SOL), Cardano (ADA) und anderen Altcoins verwendet. Es ist erwähnenswert, dass Ethereum plant, im Jahr 2022 von PoW auf PoS umzusteigen.
Was ist Proof of Work (PoW) und wie funktioniert es?
Proof of Work (PoW) ist ein Konsensalgorithmus, der im Bitcoin-Netzwerk und vielen anderen Kryptowährungen verwendet wird, um doppelte Ausgaben zu verhindern. Es wurde von Satoshi Nakamoto im 2008 veröffentlichten Bitcoin-Whitepaper vorgestellt.
Im Wesentlichen definiert PoW, wie die Bitcoin-Blockchain einen verteilten Konsens erreicht. Es wird verwendet, um Peer-to-Peer-Transaktionen ohne Vertrauen zu bestätigen, d. h. ohne die Notwendigkeit Dritter als Vermittler.
In einem PoW-Konsensnetzwerk wie dem Bitcoin-Netzwerk werden Transaktionen von Minern bestätigt. Dies sind die Teilnehmer, die enorme Ressourcen aufwenden, um den sicheren und korrekten Betrieb des Netzwerks zu gewährleisten. Unter anderem erstellen und bestätigen Miner Transaktionsblöcke. Um jedoch um das Recht zur Validierung der nächsten Blöcke konkurrieren zu können, müssen sie spezielle Bergbaugeräte verwenden, die komplexe mathematische Probleme lösen.
Der erste Miner, der es geschafft hat, eine Lösung für diese mathematischen Probleme zu finden, erhält das Recht, seinen Block zur Blockchain hinzuzufügen und das sogenannte zu erhalten. Blockbelohnung. Blockbelohnungen bestehen aus erstellten Kryptowährungseinheiten und Transaktionsgebühren. Die Größe der Blockbelohnung in Kryptowährungseinheiten variiert je nach Netzwerk. Beispielsweise erhielt der Miner in der Bitcoin-Blockchain (Stand Dezember 2021) 6,25 BTC und eine Provision als Blockbelohnung. Die Menge der mit jedem gültigen Block generierten neuen BTC wird nach einem als Halbierung bekannten Mechanismus alle 210.000 Blöcke (ungefähr alle vier Jahre) um 50 % reduziert.
Wenn Sie mehr über das Proof of Work-Modell erfahren möchten, lesen Sie unseren Artikel „Was ist Proof of Work (PoW)?“
Was ist Proof of Stake (PoS) und wie funktioniert es?
Proof of Stake (PoS) ist ein Konsensalgorithmus, der 2011 als Alternative zum Proof of Work-Algorithmus eingeführt wurde. Ziel ist es, die Skalierbarkeitsbeschränkungen von PoW-Netzwerken zu überwinden. PoS ist der zweitbeliebteste Algorithmus, der von Kryptowährungen wie Binance Coin (BNB), Solana (SOL) und Cardano (ADA) verwendet wird.
Während PoW und PoS das gleiche Ziel haben – das Erreichen eines Konsenses in der Blockchain – implementiert PoS eine andere Methode zur Bestimmung der Teilnehmer, die Transaktionsblöcke verifizieren. In PoS-Blockchains gibt es keine Miner. Die Priorität eines Teilnehmers nach den Regeln des PoS-Algorithmus hängt nicht von seiner Rechenleistung ab, sondern von der Menge an Kryptowährung, die er besitzt.
Um zur Blockvalidierung berechtigt zu sein, müssen Teilnehmer eine bestimmte Anzahl von Münzen in einem bestimmten Blockchain-Smart-Vertrag sperren. Dieser Vorgang wird als Abstecken bezeichnet. Das PoS-Protokoll kann dann einen Teilnehmer auswählen, um den nächsten Block zu validieren. Je nach Netzwerk kann die Auswahl zufällig erfolgen oder auf der Menge der eingesetzten Kryptowährung basieren. Als Belohnung erhält der ausgewählte Validator eine Transaktionsgebühr vom verifizierten Block. Je mehr Münzen er sperrt, desto höher ist in der Regel seine Chance, ausgewählt zu werden.
Weitere Einzelheiten finden Sie im Artikel „Proof of Stake“.
Unterschied zwischen Proof of Work und Proof of Stake
Obwohl es sich bei beiden um Konsensmechanismen handelt, die die Sicherheit des Blockchain-Netzwerks gewährleisten, gibt es Unterschiede zwischen ihnen. Der Hauptunterschied besteht natürlich darin, wie PoW und PoS die Teilnehmer definieren, die neue Transaktionen validieren. Zum besseren Verständnis sehen Sie sich die folgende Tabelle an:
Ist Proof of Stake eine bessere Lösung als Proof of Work?
Befürworter von Proof of Stake glauben, dass PoS gegenüber PoW gewisse Vorteile hat, insbesondere im Hinblick auf Skalierbarkeit und Transaktionsgeschwindigkeit. Darüber hinaus wurde gesagt, dass PoS-Münzen im Vergleich zu PoW weniger schädlich für die Umwelt seien. Im Gegenteil argumentieren viele PoW-Befürworter, dass PoS als neue Technologie ihr Potenzial in Bezug auf die Netzwerksicherheit noch nicht unter Beweis gestellt habe. Die Tatsache, dass PoW-Netzwerke erhebliche Ressourcen erfordern (Mining-Hardware, Strom usw.), macht ihren Angriff teurer. Dies gilt insbesondere für Bitcoin, die größte PoW-Blockchain.
Wie bereits erwähnt, ist im Rahmen des Ethereum 2.0-Updates die Übertragung von Ethereum (ETH) von PoW auf PoS geplant. ETH 2.0 ist ein lang erwartetes Update des Ethereum-Netzwerks, um dessen Leistung zu verbessern und Skalierbarkeitsprobleme zu beheben. Sobald PoS auf Ethereum implementiert ist, kann jeder Teilnehmer mit mindestens 32 ETH am Einsatz teilnehmen, um Validator zu werden und Belohnungen zu erhalten.
Ist PoS besser als PoW? Warum wechselt die zweitgrößte Kryptowährung nach Marktkapitalisierung zu einem neuen Konsensmechanismus?
Gefahr der Zentralisierung
Beim Mining von Proof-of-Work-Blockchains wird Rechenleistung genutzt, um in Blöcken nach Daten-Hashes zu suchen, bis die richtige Lösung gefunden ist. Heutzutage wird es immer schwieriger, Lösungen für die wichtigsten Kryptowährungen zu finden, und die Berechnung einer großen Anzahl von Hashes kann aufgrund von Hardware und Strom teuer sein.
Um die Wahrscheinlichkeit, eine Blockbelohnung zu erhalten, zu erhöhen, bündeln einige Miner daher ihre Hardwareressourcen in Mining-Pools. Um die Hashing-Leistung zu maximieren, investieren einige große Mining-Pools Millionen von Dollar in Ressourcen und kontrollieren Tausende von ASIC-Chips.
Mit Stand Dezember 2021 kontrollieren die vier größten Mining-Pools zusammen etwa 50 % der Bitcoin-Hashing-Leistung. Die Dominanz von Mining-Pools macht es für Krypto-Enthusiasten schwierig, selbst zu schürfen.
Wie dezentral ist das Mining dann? Einerseits gibt es immer noch keine einzelne Instanz, die die Bestätigungen des Netzwerks kontrollieren kann. In diesem Fall wäre ein 51-Prozent-Angriff möglich und das Netzwerk würde seinen Wert verlieren. Einige könnten argumentieren, dass der Bergbau immer noch dezentralisiert, aber nicht stark genug ist. Einige Parteien, wie Hersteller von Mining-Hardware und Energieproduzenten, dominieren immer noch das Mining und reduzieren die allgemeine Dezentralisierung für Proof-of-Work-Konsens-Blockchains.
Der Konsensmechanismus „Proof of Stake“ verfolgt einen anderen Ansatz und ersetzt die Schürfkraft durch das Abstecken. Dieser Mechanismus senkt die Hürde für Einzelpersonen, Transaktionen zu bestätigen, wodurch die Bedeutung von Standort, Ausrüstung und anderen Faktoren verringert wird. Ihr Beitrag wird einfach durch die Anzahl der Token auf Ihrem Konto bestimmt.
Die meisten PoS-Netzwerke erfordern jedoch den Betrieb eines Validierungsknotens, um mit der Bestätigung von Transaktionen zu beginnen. Es kann teuer sein, aber nicht so teuer wie mehrere Mining-Rigs. Benutzer setzen ihre Token dann auf bestimmte Validatoren und erstellen so ein Modell, das Mining-Pools ähnelt. Obwohl es für normale Benutzer einfacher ist, an Proof-of-Stake-Blockchains teilzunehmen, unterliegen sie dennoch dem gleichen Zentralisierungsproblem wie Mining-Pools.
Sicherheits Risikos
Zusätzlich zum Zentralisierungsrisiko führt die Tatsache, dass die vier größten Mining-Pools über den Großteil der Hashing-Leistung im Bitcoin-Netzwerk verfügen, zu einem Angriffsrisiko von 51 %. Ein 51 %-Angriff bezieht sich auf einen Angriff eines Angreifers oder einer Organisation, dem es gelingt, mehr als 50 % der gesamten Hashing-Leistung des Netzwerks zu kontrollieren. Ein Angreifer kann den Konsensalgorithmus der Blockchain außer Kraft setzen und zu seinem eigenen Vorteil böswillige Aktionen ausführen, z. B. doppelte Ausgaben tätigen, Transaktionsdatensätze ablehnen oder ändern und andere Teilnehmer am Mining hindern. Aufgrund der Größe des Bitcoin-Netzwerks ist es jedoch unwahrscheinlich, dass es einen solchen Angriff erleiden würde.
Wollte ein Angreifer hingegen die PoS-Blockchain angreifen, müsste er mehr als 50 % der Coins im Netzwerk übernehmen. Dadurch wird die Marktnachfrage und der Wert der Münze steigen, sodass die Kosten für das Sammeln der Münzen mehrere zehn Milliarden Dollar betragen könnten. Selbst wenn ein Angreifer einen 51-Prozent-Angriff durchführt, sinkt der Wert der eingesetzten Münzen aufgrund der Kompromittierung des Netzwerks. Daher ist es unwahrscheinlich, dass eine Kryptowährung mit einem PoS-Konsens und einer großen Marktkapitalisierung einem 51-Prozent-Angriff ausgesetzt sein könnte.
Nachteile des Proof of Stake
Viele halten Proof of Stake für eine bessere Alternative zu Proof of Work, es ist jedoch erwähnenswert, dass PoS Nachteile hat. Gemäß dem Belohnungsverteilungsmechanismus haben Validatoren mit einer großen Anzahl gesperrter Assets eine erhöhte Chance, den nächsten Block zu validieren. Je mehr Münzen ein Prüfer hat, desto mehr Münzen kann er einsetzen und desto mehr kann er verdienen, weshalb einige dieses System als „Bereicherung der Reichen“ kritisiert haben. Diese „wohlhabenderen“ Validatoren können auch die Abstimmung im Netzwerk beeinflussen, da PoS-Blockchains den Validatoren häufig Kontrollrechte verleihen.
Ein weiteres Problem ist die Nutzung von PoS durch Kryptowährungen mit relativ geringer Marktkapitalisierung. Wie wir bereits gesagt haben, ist es unwahrscheinlich, dass es zu einem 51-Prozent-Angriff auf beliebte Kryptowährungen wie ETH oder BNB kommt. Allerdings sind kleinere digitale Vermögenswerte mit geringerem Wert anfälliger für Angriffe. Angreifer können an genügend Münzen gelangen, um sich einen Vorteil gegenüber anderen Prüfern zu verschaffen. Sie können dann das PoS-System nutzen und werden häufig als Validatoren ausgewählt. Die verdienten Belohnungen können auch eingesetzt werden, was ihre Chancen erhöht, in die nächste Runde aufgenommen zu werden.
Zusammenfassung
Proof of Work und Proof of Stake haben ihren Platz im Kryptowährungs-Ökosystem, und es ist schwierig, mit Sicherheit zu sagen, welches Konsensprotokoll besser abschneidet. PoW mag dafür kritisiert werden, dass es beim Mining hohe CO2-Emissionen erzeugt, aber es hat sich als sicherer Algorithmus zur Sicherung von Blockchain-Netzwerken erwiesen. Da Ethereum jedoch von PoW zu PoS übergeht, könnte Proof of Stake zum bevorzugten System für zukünftige Projekte werden.
