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Lernergebnisse:
Am Ende dieses Artikels haben Sie folgendes gelernt:
- Was Proof-of-Stake ist
- Was Proof-of-Work ist
- Die Stärken und Schwächen der jeweiligen Ansätze
Der Unterschied zwischen Proof-of-Work und Proof-of-Stake.
Proof-of-Work (PoW) und Proof-of-Stake (PoS) sind die beiden vorherrschenden Methoden, die von dezentralisierten Blockchain-Systemen verwendet werden, um einen Konsens über die Richtigkeit ihrer Daten zu erzielen.
Ihre relative Wirksamkeit hängt davon ab, die richtige Kombination aus Gerechtigkeit, Anreizen und Zensurresistenz zu finden, um ein System zu schaffen, das Datentransaktionen zuverlässig aufzeichnet, ohne einen Unparteiischen zu benötigen, und das nicht korrumpiert werden kann.
PoW und Bitcoin
Der Konsensmechanismus von Bitcoin soll es einem Netzwerk unabhängiger Computer ermöglichen, sich über Transaktionen eines Peer-to-Peer-Bargeldsystems zu einigen.
Die größte Herausforderung für seinen Schöpfer, Satoshi Nakamoto, bestand darin, ein selbstregulierendes und integres System zu schaffen, das verhindert, dass böswillige Akteure durch Umschreiben des historischen Transaktionsdatensatzes einen „Coin“ zweimal auszugeben.
Was PoW bedeutet
Miner haben die Aufgabe, einen neuen Stapel (Batch) gültiger Transaktionen (einen Datenblock) zur historischen Bitcoin-Blockchain hinzuzufügen. Das können sie aber nur, wenn sie nachweisen, dass sie ausreichend Arbeit geleistet haben.
Die Arbeit besteht darin, Rechenleistung für eine kryptografische Hash-Funktion namens SHA-256 aufzuwenden, deren Schwierigkeitsgrad so angepasst wird, dass alle 10 Minuten neue Transaktionsblöcke erzeugt werden.
Die Bitcoin-Implementierung von SHA-256 wird oft als Lotterie beschrieben, bei der die Mining Nodes darum wetteifern, die Gewinnzahl zu finden.
Ihre Arbeit wird mit neuen Bitcoin belohnt, wodurch ein sorgfältig konzipiertes Wirtschaftsmodell entsteht, das auf natürliche Weise zu integrem Verhalten neigt, ohne Einmischung von außen oder expliziter Kontrolle.
PoW erzeugt daher Blöcke historischer Transaktionsdaten, die mit kryptografischen Zeitstempeln verkettet sind. Die Energie, die erforderlich wäre, um die Kette umzuschreiben und erfolgreich doppelt auszugeben, wäre so teuer, dass rationale Teilnehmer stattdessen die wirtschaftlichen Vorteile der Einhaltung der Regeln verfolgen.
Jedes zusätzliche Watt an Hash-Leistung stärkt diese Logik und macht das System widerstandsfähiger.
Andere bemerkenswerte Proof-of-Work-Implementierungen
Bitcoin ist nicht die einzige Kryptowährung, die PoW als Konsensmechanismus verwendet. Es gibt über 100 abgespaltete Versionen von Bitcoin (Kopien), die bekanntesten sind Bitcoin Cash und Bitcoin SV. Die Datenblöcke dieser Kryptowährungen haben eine andere Speicherkapazität als Bitcoin, und sie haben präsente Gründer (im Gegensatz zu Bitcoin, dessen pseudonymer Schöpfer, Satoshi Nakamoto, Ende 2010 jede Form der Kommunikation einstellte).
Zu den anderen nennenswerten PoW-Coins gehören Dogecoin, Litecoin und Monero.
Proof-of-Stake-Konsens
Das Hauptkonzept der Proof-of-Stake-Konsensmechanismen besteht in der aktiven Teilnahme daran, da man nur dann neue Blöcke zur Kette hinzufügen kann, wenn man einen finanziellen Anteil am System hat.
Die Staker setzen einen Mindestbetrag der einheimischen Währung ein, der in der Regel für einen bestimmten Zeitraum gesperrt wird.
Wie bei PoW gibt es einen Zufallsauswahlprozess, bei dem in regelmäßigen Abständen Staker ausgewählt werden, um neu validierte Transaktionsblöcke vorzuschlagen. Aus diesem Grund werden die Staker auch als Validierer bezeichnet.
Ethereum und Proof-of-Stake
Ethereum wurde erst im September letzten Jahres im Rahmen des sogenannten Merge auf PoS umgestellt, aber wir können es als Beispiel nehmen, da es die zweitwichtigste Blockchain nach Marktkapitalisierung ist.
Full Nodes, die als Validierer (auch Staker genannt) fungieren, werden alle 12 Sekunden nach dem Zufallsprinzip ausgewählt, um neue Blöcke zu erstellen und Transaktionen zu validieren. Um als Validierer zu agieren, müssen Sie 32 ETH einsetzen. Ein höherer Einsatz erhöht die Auswahlchancen nicht.
Die Alternative ist, weniger als 32 ETH in einen Staking Pool einzuzahlen. Ein Staking Pool wird von einem einzigen Validierer geleitet, dem Sie die Vorschlagsbefugnis übertragen, Sie werden entsprechend Ihrem Beitrag zum Pool belohnt.
Eingesetzte ETH dienen als Sicherheit; eine finanzielle Verpflichtung, die von unehrlichem Verhalten abhalten soll, wie z. B. der Versuch des doppelten Ausgebens, da der Einsatz als Strafe gekürzt oder beschlagnahmt werden kann.
Weitere nennenswerte Beispiele für Proof-of-Stake
Mehrere der zehn größten Coins nach Marktkapitalisierung verwenden eine modifizierte Version von PoS, darunter BNB (die native Währung der Binance Smart Chain), Cardano, Polygon, Solana und Polkadot.
Vergleich zwischen PoW und PoS
PoW und PoS verfolgen unterschiedliche Ansätze, um dasselbe Problem zu lösen, nämlich die freiwilligen Teilnehmer eines Netzwerks zur integren Aufzeichnung von Daten zu veranlassen.
PoW verwendet eine Kombination aus Aufwand und Belohnung. PoS beruht auf einer finanziellen Zusage.
Die Auswirkungen auf die Umwelt sind einer der größten Unterschiede. Ethereum gibt an, dass seine CO2-Emissionen durch den Wechsel von PoW zu PoS nach dem Merge um 99,992 % gesunken sind. Die Bitcoin-Befürworter verweisen auf den zunehmenden Beitrag nachhaltiger Energiequellen zur Schaffung eines sichereren energiebasierten Netzwerks.
Beide Konsensmodelle unterliegen Skalierbarkeitsbeschränkungen, sind aber flexibel genug, um Lösungen außerhalb der Chain (Layer 2) zu unterstützen, die schnellere und günstigere Transaktionen ermöglichen. Letztendlich könnten sie mit traditionellen Zahlungsnetzen wie Visa oder Mastercard konkurrieren.
Beide Modelle sind in der Anfangsphase des Netzwerks anfällig für Angriffe, aber die Sicherheit wird durch Netzwerkeffekte exponentiell verbessert. Dementsprechend konsolidiert sich die Validierungs- und Mining-Leistung tendenziell im Laufe der Zeit.
PoW-Halbierungsmodelle können mit der Zeit zu einer besseren Verteilung des Reichtums führen, während PoS es größeren Anteilseignern nicht ermöglicht, sich zu bereichern. Ungleichheit ist allerdings ein gesellschaftliches Problem, das Technologie allein nicht lösen kann.
Satoshi Nakamotos Entscheidung, jeglichen Einfluss auf das von ihm geschaffene System aufzugeben, sollte als Ausnahme betrachtet werden. Jede andere PoW- oder PoS-Chain hat präsente Gründer und Stiftungen, die Einfluss ausüben können und starke finanzielle Interessen haben.
Es ist unmöglich, eine Blockchain völlig dezentralisiert zu starten. Ihre genehmigungslose Natur bedeutet, dass jeder sie abspalten und die Regeln ändern kann, was sowohl bei Bitcoin als auch bei Ethereum geschehen ist.
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Auswirkungen auf die Umwelt |
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Was ist der Unterschied zwischen PoW und PoS? Eine Zusammenfassung
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PoW wurde zum ersten Mal 1993 in einem Forschungspapier zur Bekämpfung von Spam-E-Mails erwähnt.
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Bitcoin ist die größte Implementierung von PoW.
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Die Arbeit besteht darin, Rechenleistung für die Ausführung eines Algorithmus (SHA256) bereitzustellen.
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PoS wurde erstmals 2012 in einem Forschungspapier erwähnt und 2013 in Peercoin implementiert.
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Ethereum ist die größte Implementierung von Proof-of-Stake, nachdem es im September 2022 von PoW umgestellt wurde.
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Die Validierer werden ausgewählt, um neue Blöcke hinzuzufügen, wenn sie einen Mindesteinsatz leisten.