Arbeitsnachweis vs. Einsatznachweis: Kryptowährungsalgorithmen erklärt

In der heutigen modernen Wirtschaft haben Banken und Regierungen die absolute Macht und Autorität, Transaktionen mit Fiat-Währungen wie dem US-Dollar zu akzeptieren oder abzulehnen.

Kryptowährungen wie Bitcoin verfolgen einen anderen Ansatz und machen solche Behörden überflüssig. In Ermangelung solcher Regulierungsbehörden verwenden digitale Währungen Konsensmechanismen, um eine faire Regierungsführung zu gewährleisten – ähnlich wie bei einem demokratischen System.

Proof of Work (PoW) und Proof of Stake (PoS) sind zwei der bekanntesten Konsensmechanismen, die heute verwendet werden. Bevor wir untersuchen, wie diese Konsensmechanismen in modernen Kryptowährungen funktionieren, müssen wir zunächst verstehen, warum sie überhaupt notwendig sind.

Blockchains und Konsensmechanismen: Was sind sie?

Einfach ausgedrückt ist eine Blockchain ein digitales Transaktionsbuch. Bitcoin, die weltweit erste Blockchain-basierte Kryptowährung, war 2009 Pionier dieses Konzepts. Seit seiner Veröffentlichung wurde jede Bitcoin-bezogene Transaktion in ihrer Blockchain aufgezeichnet , die jederzeit öffentlich sichtbar und verifiziert werden kann.

Während das Hinzufügen neuer Transaktionen zu einem Hauptbuch an der Oberfläche wie eine einfache Aufgabe klingt, erfordert der eigentliche Prozess die Einbeziehung einiger Sicherheitsvorkehrungen. Dies liegt daran, dass niemand in der Lage sein sollte, betrügerische Transaktionen an die Blockchain zu übermitteln, und dass niemand in der Lage sein sollte, frühere Transaktionen zu seinen Gunsten zu ändern.

Stattdessen müssen neue Transaktionen vorgeschlagen und auf ihre Richtigkeit überprüft werden.

Andere Teilnehmer im Netzwerk der Kryptowährung melden sich freiwillig, um die Echtheit neuer Transaktionen im Austausch gegen eine Belohnung zu überprüfen. Dieser Verifizierungsprozess wird als "Konsensmechanismus" oder Algorithmus bezeichnet. Abhängig von der jeweiligen Kryptowährung werden alle paar Minuten neue Transaktionen überprüft.

Bitcoin verwendet den Konsensmechanismus Proof of Work (PoW), während Ethereum derzeit zugunsten von Proof of Stake (PoS) von PoW abweicht.

Proof of Work (PoW): Eine Einführung

Wie oben erwähnt, war Proof of Work der erste Konsensalgorithmus und wird von der überwiegenden Mehrheit der Kryptowährungen verwendet. In PoW-basierten Kryptowährungen werden Transaktionen von Bergleuten bestätigt, die um eine Belohnung konkurrieren.

Bergleute erledigen schwierige "Aufgaben", um der Blockchain einen neuen Transaktionsblock hinzuzufügen. Dies beinhaltet normalerweise die Lösung eines komplexen mathematischen Problems wie einer kryptografischen Hash-Funktion, die erhebliche Rechenressourcen erfordert.

Mit diesem Konzept der "Arbeit" schützt das Netzwerk vor böswilligen und betrügerischen Akteuren. Damit eine PoW-basierte Kryptowährung kompromittiert werden kann, muss der Angreifer eine enorme Menge an Rechenleistung bereitstellen. Dies ist in einem großen und etablierten Netzwerk wie Bitcoin, das Tausende einzigartiger und ehrlicher Bergleute hat, einfach nicht realisierbar und unmöglich.

Sobald ein Bergmann die Lösung für die Hash-Funktion eines bestimmten Blocks gefunden hat, kann das Ergebnis leicht überprüft werden. Andere Teilnehmer im Netzwerk überprüfen dann die Ergebnisse des Miners und genehmigen die Hinzufügung des Blocks zur Blockchain.

Wie Bergleute in PoW-Kryptowährungen Gewinne erzielen

Bergleute aus der ganzen Welt konkurrieren miteinander, um vor allen anderen die Lösung zu finden. Der schnellste Bergmann wird mit einer Blockbelohnung belohnt, die normalerweise beträchtlich ist. Bitcoin beispielsweise belohnt derzeit erfolgreiche Bergleute mit 6,25 BTC im Wert von weit über 300.000 US-Dollar. Selbst wenn ein Bergmann nur das Glück hat, eine Handvoll Blöcke pro Tag abzubauen, ist das Aufwärtspotential enorm.

Die Schwierigkeit, die kryptografische Hash-Funktion in den meisten Kryptowährungen zu lösen, ist variabel und hängt von der Rechenleistung im Netzwerk ab. Bitcoin ist beispielsweise so konzipiert, dass alle zehn Minuten Blöcke generiert werden.

Wenn die Anzahl der Bergleute jedoch plötzlich zunimmt, können Blöcke schneller generiert werden. Um dem entgegenzuwirken, wird der Schwierigkeitsgrad alle 2016 Blöcke angepasst. Mit anderen Worten, mehr Bergleute, die sich dem Netzwerk anschließen, verringern die Wahrscheinlichkeit, einen Block für alle anderen zu finden.

Heutzutage ist es für eine einzelne Person fast unmöglich, genügend Rechenleistung zu besitzen und zu betreiben, um vor dem Wettbewerb einen Block zu finden. Hier kommen Mining-Pools ins Spiel.

Ein Bergbaupool kombiniert die Rechenleistung von Tausenden von Bergleuten weltweit, um ihre Chancen zu verbessern, einen Block zu finden. Auf diese Weise können auch Hobby-Bergleute mit einem geringen Startbudget gewinnbringend an der Aktivität teilnehmen . Wenn es dem Pool gelingt, einen Block zu finden, wird die Belohnung auf alle teilnehmenden Bergleute aufgeteilt, proportional zu ihrem Rechenbeitrag.

Proof of Stake: Ein moderner Konsensmechanismus?

Im Gegensatz zu Proof of Work, das 2009 mit Bitcoin debütierte, war der Proof of Stake-Konsensmechanismus bis vor kurzem nicht allgemein bekannt. Ethereum, die zweitgrößte Kryptowährung der Welt, setzt derzeit PoS als Teil seiner Upgrade-Strategie für die ETH 2.0 ein .

Proof of Stake ist eine völlig andere Sichtweise der Transaktionsüberprüfung in Blockchain-Netzwerken. Anstatt sich auf Bergleute zu verlassen, die Rechenleistung bieten, weisen PoS-Netzwerke Kryptowährungseigentümern Stimmrechte zu. Wie der Name schon sagt, müssen Benutzer ihre Kryptowährungsbestände "stecken", um über die Legitimität neuer Transaktionen abzustimmen.

Transaktionsvalidatoren in einer PoS-basierten Kryptowährung gelten als ehrlich, da sie ein aktives Interesse daran haben, ihre eigenen Bestände zu schützen. Denn erfolgreiche Angriffe auf das Netzwerk würden nur ihre eigenen Interessen schwächen.

Für Ethereum müssen Benutzer beispielsweise mindestens 32 ETH einsetzen, um ein Validator zu werden. Ab diesem Zeitpunkt ist diese 32 ETH für einen bestimmten Zeitraum gesperrt. Die Person wird dann gebeten, von Zeit zu Zeit eine Handvoll Blöcke zu validieren.

Wenn ihre Stimme jedoch von anderen Prüfern als böswillig eingestuft wird, wird ihre abgesteckte ETH wegen schlechten Verhaltens beschlagnahmt. Ehrliche Prüfer werden unterdessen belohnt.

Durch den Nachweis des Einsatzes werden die Rechenanforderungen im Vergleich zu PoW erheblich gesenkt, wodurch die Eintrittsbarriere für Validatoren erheblich gesenkt wird. Sie können sogar mit einem kleinen, kostengünstigen Computer wie einem Raspberry Pi beginnen. Da es keine Rätsel oder Schwierigkeiten gibt, können Transaktionen auch schneller überprüft werden, was zu schnelleren Bestätigungen führt.

Allerdings können es sich nur relativ reiche Teilnehmer leisten, ihre Kryptowährung in erheblichen Mengen einzusetzen, wodurch eine andere, aber immer noch erhebliche Eintrittsbarriere entsteht. Die 32-ETH-Mindestanforderung von Ethereum bedeutet beispielsweise, dass eine Person digitale Währungen im Wert von 70.000 USD einsperren muss, um mit dem Einsatz beginnen zu können.

Ist PoS die Zukunft der Kryptowährung?

Trotz der Vorteile von Proof of Stake haben es viele Kryptowährungen nicht eilig, bald zu migrieren. Der Chef unter diesen ist Bitcoin, dessen Entwickler und Community-Mitglieder keinen Grund sehen, sich von PoW abzuwenden.

Obwohl Proof of Work ein rechenintensiver Mechanismus ist ( der enorme Umweltkosten verursacht ), ist er derzeit der stabilste und angriffsresistenteste.

In den letzten zehn Jahren wurde Bitcoin so weit im Kampf getestet, dass es eine Marktkapitalisierung von 1 Billion US-Dollar ohne Angst vor einem Angriff aufrechterhalten kann. Diese Stabilität hat auch versehentlich dazu geführt, dass die Kryptowährung als Wertspeicher bei Regierungen und Investmentbankern eingeführt wurde.

Ethereum hingegen muss innovativ sein, da es einem völlig anderen Anwendungsfall dient. Von Anfang an sollte Ethereum zunächst eine intelligente Vertrags- und Web 3.0-Plattform sein. Um dies zu erreichen, muss Ethereum Tausende von Transaktionen pro Sekunde zu nominalen Gebühren verarbeiten.

Letztendlich haben beide Konsensmechanismen ihren Platz im Kryptowährungs-Ökosystem.