Proof-of-Work vs Proof-of-Stake, was ist besser?

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Kryptowährungen, wie wir sie heute kennen, verdanken ihren Erfolg den verschiedenen finanziellen Anreizen, die ihren verschiedenen Konsensmechanismen zugrunde liegen. Die meisten weit verbreiteten Konsensmechanismen fallen in die Kategorien Proof-of-Work oder Proof-of-Stake. Es gibt viele andere Mechanismen, aber in der Welt der Kryptowährungen sind die beiden am häufigsten. In diesem Artikel würden wir beide analysieren und vergleichen. Um zu verstehen, wo Proof-of-Work oder Proof-of-Stake ins Bild passen, müssen wir zunächst verstehen, was ein Konsens ist – 

Wir alle wissen inzwischen, dass Blockchains eine Art verteilte Ledger-Datenbank sind, die eine ständig wachsende Liste von Transaktionsdatensätzen verwaltet, die in Blöcke geordnet sind, mit verschiedenen Schutzmechanismen gegen Manipulation und Revision. In einfachen Worten, es ist eine Kette von Blöcken, die Transaktionsdaten enthalten, die nicht manipuliert werden können. Entgegen der landläufigen Meinung gab es die Blockchain-Technologie schon lange vor der Erfindung von Bitcoin. Satoshi Nakamoto hat gerade herausgefunden, wie man Blockchain verwendet, um eine Form von digitalem Geld zu schaffen. Das größte Problem mit Geld, das er löste, war das Problem der doppelten Ausgaben. Wenn eine Geldform zweimal ausgegeben werden könnte, selbst wenn dies nur einmal in einer Million vorkam, wäre dies ein katastrophaler Fehler. In jedem dezentralen oder verteilten System, in dem kein Mitglied ein anderes identifizieren kann, gibt es ein inhärentes Problem. Es gibt viele Akteure im System, von denen einige möglicherweise gegen die Interessen des Netzwerks handeln. Damit ein Netzwerk wie eine Blockchain funktioniert, muss sich jeder einzelne Akteur jederzeit auf die gleiche Version der Wahrheit einigen. Wenn es in einem Netzwerk, das als digitales Geld verwendet wird, widersprüchliche Versionen der Wahrheit gibt, kann dies neben vielen anderen Problemen zu einer doppelten Ausgabe desselben Geldes führen. Dieses Problem wird als das Problem der byzantinischen Generäle bezeichnet. Woher wissen Sie mit Sicherheit, welche Version der Wahrheit die wahre ist?

Um dieses Problem zu lösen, brauchen wir einen Mechanismus, der verwendet werden kann, um eine Version der Wahrheit zu ermitteln, über die sich alle einig sind. Dieser Mechanismus wird als Konsensmechanismus bezeichnet. In einem demokratischen Land wird als Konsens gewählt, bei dem die Stimme jeder Person das gleiche Gewicht hat. In der Kryptographie gibt es viele verschiedene Möglichkeiten, einen Konsens mit unterschiedlichem Erfolg in verschiedenen Situationen zu erreichen. Einer davon ist der Arbeitsnachweis.

Was ist ein Arbeitsnachweis?

Das Konzept des Arbeitsnachweises wurde 2004 von Hal Finney mit der Idee des „wiederverwendbaren Arbeitsnachweises“ unter Verwendung des SHA-256-Hashing-Algorithmus entwickelt. Es wurde später von Satoshi Nakamoto als integraler Bestandteil des Bitcoin-Netzwerks übernommen. Finney war auch die erste Person, die eine Bitcoin-Transaktion erhielt, vermutlich von Satoshi Nakamoto selbst. 

Satoshi hat es geschafft, das Problem der byzantinischen Generäle zu lösen, indem er einen Proof-of-Work-Mechanismus verwendet, um einen klaren, objektiven Regelsatz für die Blockchain zu etablieren. Um der Blockchain Informationen, sogenannte Blöcke, hinzuzufügen, muss ein Mitglied des Netzwerks den Nachweis veröffentlichen, dass es erhebliche Arbeit in die Erstellung des Blocks investiert hat. Die Arbeit besteht darin, dass jeder Computer versucht, die richtige Schätzung für eine extrem zufällige Zahl zu machen, die mit der Zeit immer komplexer wird. Diese Arbeit verursacht hohe Kosten für den Ersteller und wird mit der Zeit immer kostenintensiver, was ihn dazu anregt, ehrliche Informationen zu veröffentlichen. 

Da die Regeln objektiv sind, kann es keine Meinungsverschiedenheiten oder Einmischungen in die Informationen im Bitcoin-Netzwerk geben. Das Regelwerk, das regelt, welche Transaktionen gültig und welche ungültig sind, ist ebenso objektiv wie das System zur Bestimmung, wer neue Bitcoin prägen kann. Sobald ein Block zur Blockchain hinzugefügt wurde, ist es unmöglich, ihn zu entfernen, ohne eine neue Version der gesamten Blockkette zu erstellen, wodurch die Vergangenheit von Bitcoin unveränderlich wird. 

Proof-of-Work hat jedoch einige Nachteile. Der größte ist, dass es viele Umweltbedenken gibt, da das Protokoll immer größere Mengen an Energie verbraucht. Das Bitcoin-Netzwerk verbraucht mehr Energie als viele kleine Länder wie Irland und die Niederlande. Obwohl etwa 80% der beim Bitcoin-Mining verwendeten Energie grüne Energie ist, wird einem Bericht aus dem Jahr 2018 zufolge immer noch viel Energie verbraucht, die von Menschen außerhalb der Krypto-Community als Verschwendung angesehen werden könnte.

Ein weiteres Problem ist die Möglichkeit eines 51 %igen Angriffs. Der Angriff bezieht sich auf eine Situation, in der böswillige Akteure Zugang zu mehr als 50 % des Netzwerks erhalten. An diesem Punkt können sie die Genehmigung neuer Transaktionen verhindern oder das Geld doppelt ausgeben, was zum Zusammenbruch des gesamten Netzwerks führt. Zu diesem Zeitpunkt ist es fast unmöglich, 51% im Bitcoin-Netzwerk durchzuführen, aber einige andere kleinere Blockchains, die Proof-of-Work verwenden, sind viel anfälliger. Diese Website verfolgt Proof-of-Work-Blockchains und wie viel es kosten würde, einen 51%igen Angriff auf ihr Netzwerk durchzuführen. 

Es gibt jedoch auch andere Arten von Konsensprotokollen, die diese und weitere Probleme lösen. Einer davon, der schnell an Popularität gewinnt, ist der Proof-of-Stake.

Was ist ein Proof-of-Stake?

Der Proof-of-Stake wurde erstmals im Juli 2011 im Bitcointalk-Forum vom Benutzer QuantumMechanic vorgeschlagen. Es hat sich zum Konsensprotokoll der Wahl für die meisten neuen Blockchains entwickelt, die heute auf den Markt kommen. Sogar Ethereum ist bereit, sein aktuelles Proof-of-Work-Konsensprotokoll mit der Einführung von Eth 2.0 auf den Proof-of-Stake umzustellen. 

Bei einem Proof-of-Stake-Konsensmechanismus wird, anstatt große Mengen an Rechenleistung und Energie zu verwenden, um eine Gleichung zu lösen, eine Kryptowährungsmünze in einem Pool in der Blockchain eingesetzt oder gesperrt, um das Recht zu erwerben, Transaktionen zu verarbeiten. Die Zeitdauer, die eine Kryptowährung zur Verarbeitung von Transaktionen eingesetzt werden muss, kann variieren, ebenso wie die Mindestanzahl an Token, die ein Knoten als Einsatz sperren muss. Logischerweise ist es umso wahrscheinlicher, dass Sie Transaktionen verarbeiten und einen Block erstellen, je mehr Kryptowährung Sie einsetzen. Jede Version einer Implementierung von Proof-of-Stake verfügt auch über einen Mechanismus, um zufällig auszuwählen, wer zur Genehmigung der Transaktion ausgewählt wird. Andernfalls würde der größte Staker jede einzelne Transaktion genehmigen.

Warum entscheiden sich neue Projekte zunehmend für PoS gegenüber PoW?

Der Proof-of-Stake hat einige erhebliche Vorteile gegenüber dem Proof-of-Work. Der größte ist die Sicherheit. PoS strukturiert die Kompensation so, dass ein Angriff für den Angreifer weniger vorteilhaft ist. Um einen 51%-Angriff durchzuführen, müsste jemand 51% des Angebots für diese Kryptowährung kaufen. Es ist bereits unglaublich schwierig, 51% des gesamten Angebots für eine seriöse Kryptowährung überhaupt zu erwerben, aber selbst wenn es jemand schaffen würde, hätte er keinen Anreiz, das Netzwerk zu schädigen, das er praktisch besitzt und kontrolliert.

Proof-of-Stake ist auch viel energieeffizienter, da der energieintensive Abbauprozess vollständig entfällt. Da Faktoren wie der Klimawandel unsere Welt beeinflussen, wird Energieeffizienz auch bei wichtigen Technologien immer wichtiger. 

Sie führen jedoch zu einer stärkeren Zentralisierung. Da der Proof-of-Stake ein Belohnungs- und Bestrafungssystem schafft, um das erforderliche Verhalten von Nodes zu fördern, bedeutet dies, dass die ausstellende Organisation für die Kryptowährung im Vergleich zum Proof-of-Work mehr Kontrolle über das Netzwerk hat entgegengesetzte Richtung von einem sehr wichtigen Prinzip der Dezentralisierung in der Kryptowelt. 

Es gibt viele andere Formen von Konsensmechanismen, die ein anderes System verwenden, um Transaktionen zu genehmigen und zu überprüfen, wie z werden von verschiedenen Blockchains verwendet, aber keine davon hat im Vergleich zu Proof-of-Stake und Proof-of-Work das gleiche Akzeptanzniveau erreicht. Beides ist nicht perfekt, aber die Kryptowelt scheint stark in Richtung Proof-of-Stake zu gehen.

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Der Beitrag Proof-of-Work vs. Proof-of-Stake, was ist besser? erschien zuerst im WazirX Blog.