Was ist Proof of Work (PoW)? New Premier Guide 2024

Proof of Work (PoW) ist der erste Konsensmechanismus, der auf der Blockchain auftaucht und von vielen öffentlichen Chains wie Bitcoin, Litecoin, Ethereum (das 2022 zu PoS wechselte) und vielen anderen verwendet wird.

Was ist Proof of Work (PoW)?

Proof of Work (PoW) beschreibt einen Konsensmechanismus, bei dem ein Netzwerk von Geräten einen erheblichen Teil der Rechenleistung erbringen muss. Hal Finney adaptierte das Konzept des „wiederverwendbaren Arbeitsnachweises“ unter Verwendung eines 160-Bit sicheren Hash-Algorithmus 1 (SHA-1) im Jahr 2004, um das Konzept der digitalen Token neu zu definieren.

Bitcoin, das 2009 eingeführt wurde, war die erste weit verbreitete Anwendung von Finneys PoW-Konzept (Finney war auch der erste Empfänger einer Bitcoin-Transaktion). Proof of Work bildet die Grundlage für viele andere Kryptowährungen und ermöglicht einen sicheren Konsens.

• Proof of Work (PoW) ist ein dezentraler Konsensmechanismus, bei dem Netzwerkteilnehmer Energie aufwenden müssen, um kryptografische Hexadezimalzahlen zu lösen.
• Proof of Work, auch bekannt als Mining, bezieht sich auf das Verdienen von Belohnungen für die Erledigung von Arbeit.
• Proof of Work ermöglicht eine sichere Peer-to-Peer-Transaktionsverarbeitung ohne die Notwendigkeit vertrauenswürdiger Dritter.
• Proof of Work in großem Maßstab erfordert einen erheblichen Energieverbrauch, der nur steigt, wenn mehr Miner dem Netzwerk beitreten.

Wichtige Punkte

Verständnis von Proof of Work (PoW)

Diese Erklärung konzentriert sich auf die Rolle, die Proof of Work im Bitcoin-Netzwerk spielt. Bitcoin wird gemeinhin als Kryptowährung bezeichnet; technisch gesehen handelt es sich um ein Token – eine Repräsentation des Eigentums an einem Wert in der Bitcoin-Blockchain. Das Eigentum an Token kann gegen gleichwertige Gegenstände getauscht werden, ähnlich wie wenn man jemandem einen Dollar für ein Bonbon gibt – er besitzt jetzt den Dollar und Sie besitzen das Bonbon.

Proof of Work (PoW) Blockchain

Die Blockchain ist ein verteiltes Hauptbuch, das alle Bitcoin-Transaktionen aufzeichnet, ähnlich wie die Eingabe von Transaktionen in eine Tabellenkalkulation. Jeder Block ist wie eine Zelle. Informationen wie Transaktionsbeträge, Wallet-Adressen, Zeit und Datum werden aufgezeichnet und im Block-Header verschlüsselt – eine hexadezimale Zahl, die durch die Hash-Funktion der Blockchain erzeugt wird.

Bei der Erstellung eines Hashwerts wird der Hashwert eines jeden Blocks im nachfolgenden Block verwendet. Dadurch entsteht eine unveränderliche Kette von Blöcken, da die Informationen jedes Blocks in den Hash-Wert des letzten Blocks einfließen.

HASH-Wert

Wenn ein Block geschlossen wird, muss der Hash-Wert überprüft werden, bevor ein neuer Block geöffnet werden kann. Hier kommt der Proof of Work ins Spiel. Der Hash-Wert ist eine 64-Bit-verschlüsselte Hexadezimalzahl. Mit moderner Technologie kann eine große Datenmenge in Millisekunden gehasht werden. Die Miner versuchen jedoch, den Hash-Wert zu erraten, was rechnerisch sehr viel Zeit in Anspruch nimmt.

Mining ist der Prozess der Validierung von Transaktionen und der Gewinnung von Belohnungen durch das Lösen von Hash-Werten.

Zufallszahl

Der Hash-Wert enthält eine Reihe von Zahlen, die Nonce genannt werden, was für „number used once“ steht. Wenn ein Miner (ein Programm auf einem Knoten, das zur Lösung von Hash-Werten verwendet wird) mit dem Mining beginnt, verwendet er eine Nonce von Null, um den Hash-Wert aus öffentlich verfügbaren Informationen zu generieren.

Lösen des Hash-Problems

Wenn der Hash-Wert kleiner ist als das aktuelle Netzwerkziel, hat der Miner den Hash-Wert erfolgreich gelöst. Das Netzwerkziel ist das in eine hexadezimale Zahl umgewandelte mathematische Ergebnis, das die Schwierigkeit des Minings bestimmt.

Ist der Hash-Wert größer als der Zielwert, erhöht das Mining-Programm die Nonce um 1 und erzeugt den Hash-Wert erneut. Miner im gesamten Netzwerk versuchen auf diese Weise, das Hash-Problem zu lösen. Schürfer, die Hash-Werte auf der Bitcoin-Blockchain lösen, erhalten Belohnungen für die aktuell abgeschlossene Arbeit.

Proof of Work vs. Proof of Stake

Die beiden beliebtesten Konsensmechanismen sind Proof of Work und Proof of Stake. Der Hauptkonkurrent von Bitcoin, Ethereum, hatte bis September 2022 Proof of Work auf seiner Blockchain verwendet, als er auf Proof of Stake umstellte. Hier sind einige wichtige Unterschiede zwischen den beiden:

Proof of Work	Proof of Stake
Die Verifizierung erfolgt durch das Mining-Netzwerk	Die Verifizierung erfolgt durch Teilnehmer, die Ether als Sicherheiten zur Verfügung stellen
Bitcoin belohnt die Miner sowohl mit Block-Belohnungen als auch mit Transaktionsgebühren	Ether wird nur für die Zahlung von Transaktionsgebühren verwendet
Wettbewerbsfähig und erfordert erhebliche Energie und Rechenleistung	Benötigt weniger Rechenleistung und Energie

Überlegungen

Mining ist ein wettbewerbsorientierter Prozess, der einen Wettbewerb zwischen denjenigen mit der größten Rechenleistung darstellt. Daher schließen sich Miner in Mining-Pools zusammen, um ihre Chancen auf Belohnungen zu erhöhen, da eine wettbewerbsfähige Rechenleistung erforderlich ist.

Proof of Work ist auch für seinen Energieverbrauch bekannt. Die Cambridge University verfolgt den Energieverbrauch des Bitcoin-Netzwerks und verwendet „best guess estimates“, um den Verbrauch zu bestimmen. Der Energieverbrauch des Netzwerks ist vergleichbar mit dem einiger kleiner Länder; es ist jedoch erwähnenswert, dass der Energieverbrauch von industriellen Datennetzwerken und Rechenzentren den des Bitcoin-Netzwerks bei weitem übersteigt.

Proof of Work ist auch eine viel langsamere Validierungsmethode im Vergleich zu anderen. Zum Beispiel übersteigt die Anzahl der Transaktionen die Verarbeitungskapazität des Bitcoin-Netzwerks. Die durchschnittlichen Bestätigungszeiten zwischen dem 1. Januar und dem 9. Februar 2023 liegen zwischen 7 und 91 Minuten (Bestätigung bezieht sich auf die Zeit, in der Ihre Transaktion bestätigt wird). Die durchschnittliche Blockzeit für Bitcoin bleibt bei 10 Minuten, während die durchschnittliche Blockzeit für das Ethereum PoS-Netzwerk seit September 2022 bei 12 Sekunden liegt.

Proof of Work Beispiel

Beim Proof of Work müssen Computer Hash-Funktionen nach dem Zufallsprinzip ausführen, bis sie eine Ausgabe mit der korrekten Mindestanzahl an führenden Nullen erzeugen. Der Hashwert für den Block #842.533, der am 8. Mai 2024 gemined wurde, ist zum Beispiel:

000000000000000000004f0f4988d6dee8c9d60100830d3d7633fffde5fdd986

Die erfolgreich gehashte Blockbelohnung beträgt 3,125 BTC und 0,17220833 BTC an Gebühren.

Die Nonce ist 3.391.347.343, und es gibt 1.636 Transaktionen in diesem Block. Denken Sie daran, dass der Hashwert generiert wird und die Nonce bei Null beginnt. Dieser Block wurde von Minern 3,3 Milliarden Mal gehasht, bis eine Zahl unter dem Zielwert erreicht wurde.

Was bedeutet Proof of Work (PoW)?

PoW erfordert von den Knoten im Netzwerk den Nachweis, dass sie auf dezentrale Weise Rechenleistung (d. h. Arbeit) aufgewendet haben, um einen Konsens zu erzielen und zu verhindern, dass böswillige Akteure das Netzwerk übernehmen.

Warum brauchen Kryptowährungen Proof of Work?

Da Netzwerke wie Kryptowährungs-Blockchains dezentralisiert und Peer-to-Peer konzipiert sind, ist eine Methode erforderlich, um Konsens und Sicherheit zu erreichen. Proof of Work ist eine ressourcenintensive Methode, die das Netzwerk absichert. Es gibt auch andere, weniger ressourcenintensive Beweismechanismen. Ohne einen Beweismechanismus wären das Netzwerk und die darin gespeicherten Daten anfällig für Angriffe oder Diebstahl.

Verwendet Bitcoin Proof of Work?

Ja. Bitcoin verwendet einen PoW-Algorithmus, der auf der SHA-256-Hash-Funktion basiert, um Transaktionen zu validieren und zu bestätigen und neue Bitcoins auszugeben.

Unterm Strich

Proof of Work ist ein Konsensmechanismus, der von vielen Kryptowährungen verwendet wird, um Transaktionen auf der Blockchain zu validieren und Token für die Teilnahme am Netzwerk zu belohnen. Proof of Work ist ein wettbewerbsorientierter Prozess, der versucht, eine Hexadezimalzahl unterhalb des Netzwerkziels zu generieren, indem öffentlich verfügbare Transaktionsinformationen verwendet werden.

Beim PoW-Konsens arbeiten Tausende von Mining-Programmen an einem Block, bis der Hash-Wert gelöst ist, und gehen dann zum nächsten Block über.