Was ist ein Proof of Stake (PoS)? Neuer Premier Guide 2024

Im Vergleich zu herkömmlichen Datenbanken mit zentraler Autorität, Blockchain ist ein dezentrales Peer-to-Peer-Netzwerk, an dem jeder teilnehmen kann. Klassische Blockchain-Systeme beruhen auf Kryptographie und bilden eine sequentielle Kette von Datenblöcken, die nacheinander geschrieben werden. Sie haben bestimmte grundlegende Eigenschaften, die davon abhängen, wie sie in die Blockchain geschrieben werden.

Damit das System ordnungsgemäß funktioniert und die Blockchain-Knoten unabhängig voneinander sind, muss sich jeder Knoten an bestimmte (aber einheitliche) Regeln halten, um Blockchain-Transaktionen zu validieren und Blöcke in die Kette zu schreiben. Dieses Regelwerk wird als Blockchain-Konsensalgorithmus bezeichnet.

In diesem Artikel werden wir den Proof of Stake (PoS)-Konsensalgorithmus, seine Vor- und Nachteile und seine Unterschiede zu einem anderen, ebenfalls beliebten Konsensalgorithmus, dem Proof of Work, untersuchen. Schließlich werden Sie einige Blockchain-Projekte kennenlernen, die auf dem PoS-Algorithmus basieren.

Was ist der PoS-Konsensalgorithmus und wie funktioniert er?

Proof of Stake (PoS) ist ein Algorithmus, der verwendet wird, um das Eigentum an digitaler Währung innerhalb eines Gesamtpools von Anteilen zu validieren. Der PoS-Konsensalgorithmus ist der zweitbeliebteste Algorithmus, der in Kryptowährungen eingesetzt wird. Als Idee wurde der Proof of Stake-Algorithmus 2011 im Bitcointalk-Forum vorgeschlagen, und die Kryptowährung PeerCoin implementierte das Protokoll erstmals im Jahr 2012.

Der Algorithmus erfordert Netzwerkteilnehmer – Besitzer von Kryptowährungen. Sie schließen sich zu Gruppen zusammen und delegieren ihre Token-Mining-Rechte an einen Teilnehmer, der einen Teilnehmerpool für alle Delegierten bildet. Solche Netzwerkknoten werden Validatoren genannt.

Das Proof-of-Stake-System wurde als Alternative zum Proof-of-Work-System entwickelt, um dessen Nachteile wie den enormen Stromverbrauch zu überwinden. Dieser Mechanismus reduziert den Rechenaufwand, der für die Validierung von Transaktionen und den Schutz von Blöcken des verteilten Hauptbuchs erforderlich ist. Bei der PoS-Methode wird die Rechenleistung im Wesentlichen durch einen Einsatz ersetzt, wobei das Netzwerk die Mining-Fähigkeit einer Person bestimmt. Die Besitzer setzen ihre Token ein, um die Fähigkeit zu erhalten, neue Blöcke zu validieren und „Validatoren“ zu werden.

Validatoren führen den Prozess der Validierung von Transaktionen durch und stellen die Korrektheit von Transaktionen innerhalb von Blöcken sicher. Wenn der Vorgang korrekt ist, fügen sie den Block zur Blockchain hinzu und erhalten eine Belohnung für ihren Beitrag. Wenn Validatoren jedoch vorschlagen, einen Block mit absichtlich falschen Daten hinzuzufügen, verlieren sie als Strafe einige eingesetzte Vermögenswerte.

Beim PoS-Algorithmus können alle Münzen vorab generiert und dann unter den Netzwerkmitgliedern verteilt werden. Es gibt verschiedene Implementierungen von PoS-Blockchain-Konsensmechanismen, die im Folgenden aufgeführt sind PoS-Systeme:

Delegierter Proof of Stake (DPoS)

Dieser Algorithmus unterscheidet sich vom klassischen Distributed-Ledger-Konsenssystem PoS hauptsächlich durch den Versuch, den Hauptnachteil des Algorithmus zu überwinden, nämlich das Risiko der Zentralisierung. Bei DPoS wird das Recht, Kryptowährungstransaktionen zu genehmigen, von den Token-Inhabern an Validatoren delegiert, die von den Inhabern gewählt werden.

Jedes Netzwerkmitglied, das eine bestimmte Menge an Kryptowährung besitzt, kann ein Validator werden. Dennoch können die Stimmen für diesen Validator jederzeit zurückgezogen werden, um einen anderen Validator zu unterstützen. DPoS hat jedoch auch Nachteile. Insbesondere besteht das Risiko einer geringen Beteiligung von Netzwerkteilnehmern, woraufhin DPoS zu PoS wird, und geheime Absprachen von Vertretern können nicht ausgeschlossen werden.

Gemieteter Proof of Stake (LPoS)

Diese Art von PoS beinhaltet geleaste Eigentumsnachweis-Aktien. Es handelt sich um einen Pool von Netzwerkteilnehmern, die ihre Anteile an Teilnehmer mit einer großen Menge an Kryptowährung vermieten und so einen Knoten bilden. Aufgrund der geleasten Kryptowährung haben die Netzwerkteilnehmer die Möglichkeit, ihren Anteil an Kryptowährung durch Mining-Knoten zu verdienen; andernfalls ist die Chance, Belohnungen zu erhalten, aufgrund des geringen Anteils der Netzwerkteilnehmer am gesamten Markt für eine bestimmte Kryptowährung gering.

Der Prozess des Minings von Kryptowährungen auf der Grundlage des PoS-Konsenses wird als Fälschung bezeichnet. Dabei wird ein Masterknoten auf einem speziellen Computer erstellt, der in der Regel immer mit dem Internet verbunden ist. Der dedizierte Computer führt eine Kryptowährungs-Brieftasche mit der geringsten Menge an Kryptowährungen aus. Für Master-Knoten ist es nur dann profitabel, wenn sie Kryptowährungen mit einem vernachlässigbar geringen Popularitätswert verwenden. Wenn ihr Wert steigt, können Sie ein großer Eigentümer werden und Ihren Masterknoten betreiben.

• Proof of Stake ist ein Protokoll zum Hinzufügen neuer Blöcke und zur Validierung von Transaktionen.
• PoS ist umweltfreundlicher und schneller, aber es neigt dazu, zentralisiert zu sein – wer eine kritische Menge an Token besitzt, kann das Netzwerk kontrollieren.
• PoS-Systeme wurden als Alternative zu Proof of Work entwickelt, um dessen Nachteile wie den hohen Stromverbrauch zu überwinden.

Wichtige Punkte

Vor- und Nachteile des Proof of Stake (PoS) Algorithmus

Im Zuge der Entwicklung kryptografischer Technologien entstehen immer mehr verschiedene Konsensalgorithmen, von denen jeder besser sein muss als der vorherige, um die Entwicklung von Blockchain-Netzwerken voranzutreiben. Proof of Stake, als einer der populärsten Konsensmechanismen heutzutage, hat seine Vor- und Nachteile.

Vorteile des Proof of Stake (PoS)-Algorithmus

Dieser Konsensalgorithmus hat viele beeindruckende Vorteile.

1. Umweltfreundlichkeit

Die Nachhaltigkeit der Kryptotechnologie ist ein wichtiges Thema, da das Mining neuer Währungen und die Aufrechterhaltung anderer wichtiger Prozesse des Blockchain-Systems (einschließlich verschiedener Konsensalgorithmen, zu denen auch PoS gehört) viel Energie verbrauchen. Im Gegensatz zu anderen Arten von Algorithmen ist PoS ein energieeffizienter Algorithmus, der aufgrund der Optimierung der mathematischen Modelle, auf denen der Konsensmechanismus basiert, keinen hohen Verbrauch erfordert. Dadurch kann der Energieverbrauch gesenkt und die Umweltbelastung durch den Mining-Prozess erheblich reduziert werden.

2. Hohe Sicherheitsstufe

Ein 51%-Angriff ist ein Angriff auf ein Blockchain-Netzwerk. Er zeichnet sich dadurch aus, dass eine Person, Gruppe oder Organisation die Kontrolle über die Mehrheit der Hash-Rate (Hashing-Power) des Netzwerks erlangt. In diesem Fall wäre der Angreifer in der Lage, Transaktionen umzuordnen oder zu löschen. Durch das Löschen von Transaktionen kann der Angreifer zum Beispiel Kryptowährungen doppelt ausgeben. Der Angreifer kann auch Transaktionsbestätigungen oder das Mining durch andere Miner verhindern, was zu Netzwerkausfällen führen kann.

Im Falle des PoS-Algorithmus müsste man, um einen „51%-Angriff“ durchzuführen, mehr als die Hälfte aller zirkulierenden Münzen einer Kryptowährung besitzen, was eine beträchtliche Geldsumme darstellt. Selbst wenn ein Angreifer eine solche beträchtliche Summe zusammenbekommen würde, wäre der Angriff wirtschaftlich unvernünftig.

3. Niedrige Provisionen

Kommissionsgebühren sind oft ein Hindernis für Miner. Bis zu einem gewissen Grad ist das Mining mit PoS-Systemen für viele Experten die beste Wahl für das Mining neuer Blöcke in einem verteilten Ledger-Netzwerk. Das System validiert Transaktionen schnell, hat niedrige Kommissionsgebühren und ist einfach zu handhaben, so dass beim Schürfen neuer Blöcke im Blockchain-Netzwerk hohe Erträge erzielt werden können. Im Vergleich zum Proof-of-Work-Konsenssystem (PoW) bietet PoS sehr niedrige Kosten für das Schürfen neuer Blöcke, die jedoch immer noch vom Blockchain-Netzwerk abhängen.

Nachteile des Proof of Stake (PoS)-Algorithmus

Kommen wir nun zu den Nachteilen dieses Konsensalgorithmus.

1. Hoher Grad an Zentralisierung

Diese Fonds werden in der Regel von einigen wenigen Personen gehalten. Es ist zum Beispiel schwierig, einen Preis für einen ICO zu wählen, der eine maximale Anzahl von Käufern anzieht und gleichzeitig sicherstellt, dass eine große Menge an Geldern nicht in die Hände einer Person fällt. Mit der Anhäufung der Währung gewinnen die Knotenpunkte eine große Menge an Rechenleistung im Netzwerk. Große Eigentümer können über die weitere Entwicklung des Netzwerks entscheiden (wie bei NEO usw.). Dies hat für viele Miner einen negativen Einfluss auf die Glaubwürdigkeit dieses Konsensmechanismus.

2. Das „Nothing at Stake“-Problem

Der Nachweis der Arbeit der Teilnehmer wird durch physikalische Gesetze garantiert. Wenn sie sich schuldig machen, können sie die Geräte nicht „kaputt machen“ und den Strom zurückbekommen. Dies ist eine erhebliche Strafe – sie verschwenden Strom und verdienen kein Geld. Bei Proof of Stake gibt es die Strafe nur innerhalb des Systems: Unethische Spieler verlieren die Einlagen, die sie eingefroren haben. Sobald die Nutzer Geld abheben, sind sie immun. Das ist das „Nichts auf dem Spiel“ – die Drohung, eine Währungsgabel zu erzeugen, indem man sein Geld abhebt.

3. Begrenzung

Um am Netzwerk als Validator teilzunehmen, müssen Sie eine Kryptowährung erwerben, für die Sie Fiat-Währung ausgeben müssen – das heißt, Sie müssen in irgendeiner Weise in dieses Geschäft investieren. Manchmal sind die Anforderungen des Netzwerks sehr hoch und nicht jeder kann sie sich leisten. Andererseits ist die Chance, dass ein Transaktionsblock verifiziert wird, umso größer, je höher der Anteil der Validierer ist. Eine Chance besteht jedoch in jedem Fall: Manche Blöcke werden nicht von einer Person, sondern beispielsweise von einer Gruppe von Personen gleichzeitig geprüft. Top-Validierer kaufen gezielt Token und bündeln sie, um möglichst viel Geld zu verdienen.

Welche Unterschiede gibt es zwischen PoS und PoW?

Proof of Work ist ein Konsensverfahren, das die Lösung komplexer mathematischer Probleme erfordert. Daher sind die Miner gezwungen, mit

sehr leistungsfähige Geräte mit hohem Stromverbrauch. Die Funktionsweise von Proof of Stake ist anders. Beim Mining wird ein Teil der Währung aus der Brieftasche eingesetzt. Je mehr sie haben, desto größer ist die Chance, dass sie Transaktionsvalidierer werden, Blöcke zum Netzwerk hinzufügen und Belohnungen erhalten. Aber es gibt noch weitere Unterschiede zwischen den beiden Konsensmechanismen.

Merkmale des PoW-Konsens

Die Hauptaufgabe der Miner besteht darin, komplexe mathematische Probleme zu lösen, um neue Hash-Werte für die zu verbindenden Blöcke zu erzeugen. Sie werden auf der Grundlage des Hashwerts des vorherigen Blocks gebildet, wodurch die gesamte Kette verifiziert wird. Wer das Problem schneller löst, erhält eine Belohnung in Form von Kryptowährung.

Blockchains, die auf diesem Konsens beruhen, haben ernsthafte Schwachstellen. Wenn Miner mit einer Hash-Rate von mehr als 50 % der gesamten Netzwerk-Hash-Rate im verteilten Ledger erscheinen, können sie die Blockchain kontrollieren. Dies ist der oben beschriebene 51%-Angriff.

Bei der Verwendung des Konsens-„Arbeitsnachweises“ erhalten die Schürfer Einnahmen aus dem Hinzufügen neuer Blöcke. Sie zahlen auch einen Teil der Provision, die erhoben wird, wenn Nutzer Transaktionen auf der Plattform durchführen.

Merkmale des PoS-Konsenses

Bei der Verwendung von „Proof of Ownership“ fungieren die Netzwerkknoten als Validierer. Der Geldeinsatz auf ihren Konten ist ein Pfand und eine Garantie für die Existenz der Validatoren im Netzwerk und die Korrektheit ihrer Knotenpunkte.

Zunächst können Knoten mit mehr Münzen einen Block anhängen und Transaktionen verifizieren. Bevor ein Konsens zwischen den Blöcken erreicht wird, wird die Währung in der Brieftasche des Nutzers eingefroren. Der gesamte Prozess läuft automatisch ab. Validierer werden für diese Tätigkeit bezahlt.

Zweitens besteht beim PoS-Konsens immer noch das Risiko eines „51%-Angriffs“. Dazu muss der „schurkische“ Knoten jedoch mindestens 51 % aller im Umlauf befindlichen Münzen besitzen. Mit anderen Worten: Es macht keinen Sinn, dies zu tun. Wenn jemand so viele Token kaufen will, wird er den Kurs anheben. Wenn die Menge zurückgesetzt wird, bricht sie zusammen.

Drittens belohnt das System verifizierte Transaktionen im Rahmen des PoS-Konsenses, die vom Netzwerk bezahlt werden. Die Verifizierung ist schneller, und das Netzwerk arbeitet effizienter als sein konsistentes „Proof of Work“-Pendant.

Bekannte Blockchains mit Proof of Stake-Konsensmechanismus

Die meisten Post-Ethereum-Blockchains verwenden den Proof of Stake-Konsensmechanismus. In der Regel wird jeder Mechanismus je nach den Bedürfnissen des Netzwerks modifiziert. Wir werden sie weiter unten näher erläutern. Ethereum selbst ist mit dem Ethereum 2.0-Update zum Proof of Stake-Konsens übergegangen.

Ethereum

Ethereum ist eine universelle Smart-Contract-Plattform, die zur Ausführung dezentraler Anwendungen verwendet wird. Ihr Hauptwert ist nicht der native Ether (ETH), sondern die Möglichkeit, die die virtuelle Maschine EVM bietet.

Früher arbeitete Ether mit dem PoW-Algorithmus, der das ständige Lösen komplexer mathematischer Probleme erforderte. Zu diesem Zweck bauten die Miner riesige Farmen mit leistungsstarken Computern auf, die Megawatt an Strom verbrauchten. Mit dem Übergang zu PoS muss nur noch Geld in einer mit dem Internet verbundenen Ethereum-Wallet gespeichert werden, um Transaktionen zu validieren. Mining-Farmen werden nicht mehr benötigt, wodurch der Energieverbrauch eines ganzen Landes eingespart wird.

Polkadot

Polkadot ist ein Netzwerkprotokoll, das auf dem PoS-Konsensalgorithmus basiert und die Übertragung beliebiger Daten zwischen Blockchains (nicht nur Token) ermöglicht. Das bedeutet, dass das Netzwerk eine echte Multi-Chain-Anwendungsumgebung ist, in der Dinge wie kettenübergreifende Registrierung und kettenübergreifende Berechnungen möglich sind. Vereinfacht gesagt: Im Ethereum-Netzwerk findet die Registrierungszuweisung nur zwischen Nutzern innerhalb eines bestimmten Netzwerks (Chain) statt. Im Gegensatz dazu werden bei Polkadot Informationen auf Geräten gespeichert, die über alle integrierten Netzwerke des Protokolls laufen.

Avalanche

Avalanche (AVAX) ist eine innovative Plattform für intelligente Verträge, die von Ava Labs entwickelt wurde. Es handelt sich um eine Allzweck-Blockchain, bei der Dezentralisierung, Sicherheit und Skalierbarkeit im Vordergrund stehen, während gleichzeitig Kosten gesenkt und schnelle Transaktionen ermöglicht werden.

Das Avalanche-Netzwerk besteht aus drei unabhängigen Blockchains: X Chain, C Chain und P Chain. Jede Kette hat einen separaten Zweck, was sich von den von Bitcoin (BTC) und Ethereum (ETH) verwendeten Methoden unterscheidet, bei denen alle Knoten alle Transaktionen überprüfen. Die Trennung dieser Rechenaufgaben ermöglicht Avalanche einen höheren Durchsatz, ohne die Dezentralisierung zu beeinträchtigen.

Solana

Solana ist ein innovatives Kryptowährungssystem, das für die Unterstützung skalierbarer dezentraler Anwendungen (DApps) entwickelt wurde. Ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal von Solana ist sein Proof of Stake (PoS) Konsenssystem, das von Tower Consensus unterstützt wird. Es handelt sich dabei um eine Variante des PBFT-Systems (Practical Byzantine Fault Tolerance), das es verteilten Netzwerken ermöglicht, auch bei Vorhandensein von böswilligen Knoten einen Konsens zu erreichen.

Tower Consensus reduziert die für die Validierung von Transaktionen erforderliche Rechenleistung durch die Verwendung dieser synchronen Uhr, da sie keine Zeitstempel früherer Transaktionen mehr berechnen muss. Dadurch erreicht Solana einen höheren Durchsatz als die meisten Wettbewerber.

Cardano

Cardano ist eine dezentralisierte und skalierbare Open-Source Distributed-Ledger-Plattform, die auf Proof of Stake basiert. Sie ist eine der stabilsten, zuverlässigsten und mathematisch verifizierten Blockchains unserer Zeit – sie läuft seit über fünf Jahren ohne Unterbrechung. Cardano wurde gegründet, um ähnliche Aufgaben zu erfüllen, wie z. B. das Starten von Smart Contracts und die Erstellung von DApps. Insbesondere die Entwicklung und Verwendung des Proof of Stake (PoS)-Protokolls heben Cardano

Smart Contracts auf ein neues Niveau, indem sie einen hohen Durchsatz und eine hohe Transaktionsgeschwindigkeit bieten, DApps für alle Teilnehmer verfügbar machen und Interoperabilitätsprobleme mit dem Rest der Blockchain lösen.

Binance Smart Chain (BSC)

Binance Smart Chain (BSC) ist ein Smart-Contract-Blockchain-Netzwerk, das von der weltweit führenden Kryptowährungsbörse Binance eingeführt wurde. Es wurde offiziell im September 2020 mit dem Ziel gestartet, leistungsstarke, kostengünstige dezentrale Finanzdienstleistungen (DeFi) und eine Plattform für die Anwendungsentwicklung bereitzustellen.

BSC ist ein Blockchain-Netzwerk parallel zu Binance Chain, das den Proof of Stake (PoS) Konsensmechanismus verwendet. Im Vergleich zu Binance Chain hat BSC einen höheren Transaktionsdurchsatz und niedrigere Transaktionsgebühren, während es auch Smart-Contract-Funktionen bietet, die es Entwicklern ermöglichen, verschiedene dezentrale Anwendungen (DApps) und digitale Vermögenswerte zu erstellen.

Polygon

Polygon ist ein Ethereum-Skalierungsnetzwerk, das sich mit Problemen der Skalierbarkeit, Interoperabilität und Benutzerfreundlichkeit im Ethereum-Netzwerk befasst. Es war ursprünglich als Matic Network bekannt, bevor es in Polygon umbenannt wurde.

Polygon bietet eine effiziente Lösung, um schnellere Transaktionsgeschwindigkeiten, niedrigere Transaktionsgebühren und eine bessere Nutzererfahrung zu erreichen, indem es verschiedene Technologien und Schichtstrukturen einsetzt.

Basis

Base blockchain ist eine Plattform, die effiziente, sichere und transparente Lösungen für den Handel mit digitalen Vermögenswerten bietet. Sie bietet den Nutzern eine dezentralisierte Handelsumgebung durch Blockchain-Technologie und gewährleistet die Effizienz, Sicherheit und Transparenz von Transaktionen.

Unterm Strich

Die Entwicklung der Distributed-Ledger-Technologie hat ein ganzes Ökosystem geschaffen, das aus miteinander verbundenen kryptografischen Trends besteht, die sich alle in einem erstaunlichen Tempo weiterentwickeln. PoS- und PoW-Konsensalgorithmen gehören heute zu den populärsten Algorithmen, die dazu beitragen, den Mining-Prozess zu systematisieren, und werden in Zukunft sicherlich einen wichtigen Beitrag zur Schaffung und Entwicklung neuer, fortschrittlicherer Konsenssysteme leisten, die die digitale Technologie auf eine ganz neue Ebene heben.