Die zentralen Thesen
Proof of Stake ist ein beliebter alternativer Konsensmechanismus zu Proof of Work. Anstatt Rechenleistung für die Validierung von Transaktionen zu benötigen, müssen Validierer Coins einsetzen. Dadurch wird der erforderliche Energieverbrauch drastisch reduziert. Proof of Stake kann außerdem die Dezentralisierung, Sicherheit und Skalierbarkeit verbessern.
Ein 51%-Angriff kann jedoch bei Blockchains mit geringer Marktkapitalisierung relativ einfach durchgeführt werden. Da Proof of Stake sehr vielseitig ist, gibt es eine große Bandbreite an Variationen für verschiedene Blockchains und Anwendungsfälle.
Einführung
Proof of Stake ist heute bei weitem die beliebteste Wahl für Blockchain-Netzwerke. Aber bei so vielen Variationen kann es schwierig sein, die Kernkonzepte zu verstehen. Heutzutage ist es unwahrscheinlich, dass man es in seiner ursprünglichen Form sieht. Dennoch haben alle Arten von Proof of Stake dieselben zentralen Kernkonzepte. Wenn Sie diese Ähnlichkeiten verstehen, können Sie bessere Entscheidungen über die von Ihnen verwendeten Blockchains und deren Funktionsweise treffen.
Was bedeutet Proof of Stake?
Der Proof of Stake-Konsensalgorithmus wurde 2011 im Bitcointalk-Forum vorgestellt. Er wurde als Lösung für die Probleme von Proof of Work vorgeschlagen. Obwohl beide das gleiche Ziel haben, nämlich einen Blockchain-Konsens zu erreichen, ist der Prozess, den sie durchlaufen, ziemlich unterschiedlich. Anstatt einen rechenintensiven Beweis erbringen zu müssen, beweisen die Teilnehmer lediglich, dass sie Münzen eingesetzt haben.
Wie funktioniert der Proof of Stake?
Der Proof-of-Stake-Algorithmus verwendet ein pseudozufälliges Auswahlverfahren, um Validierer aus einer Gruppe von Knoten auszuwählen. Das System verwendet eine Kombination von Faktoren, darunter das Staking-Alter, ein Zufallselement und den Reichtum des Knotens.
In Proof of Stake-Systemen werden Blöcke „geschmiedet“ und nicht abgebaut. Dennoch wird gelegentlich der Begriff „abgebaut“ verwendet. Die meisten Proof of Stake-Kryptowährungen werden mit einem Vorrat an „vorgeschmiedeten“ Münzen gestartet, damit Knoten sofort starten können.
Benutzer, die am Forging-Prozess teilnehmen, müssen eine bestimmte Anzahl von Münzen als ihren Einsatz im Netzwerk sperren. Die Größe der Einsätze bestimmt die Chancen, dass ein Knoten als nächster Validierer ausgewählt wird – je höher der Einsatz, desto größer die Chancen. Dem Auswahlprozess werden einzigartige Methoden hinzugefügt, um nicht nur die reichsten Knoten im Netzwerk zu bevorzugen. Die beiden am häufigsten verwendeten Methoden sind die zufällige Blockauswahl und die Münzalterauswahl.
Zufällige Blockauswahl
Bei der Methode der randomisierten Blockauswahl werden die Validierer ausgewählt, indem nach Knoten mit einer Kombination aus dem niedrigsten Hashwert und dem höchsten Einsatz gesucht wird. Da die Höhe der Einsätze öffentlich ist, kann der nächste Fälscher normalerweise von anderen Knoten vorhergesagt werden.
Auswahl des Münzalters
Die Methode „Coin Age Selection“ wählt Knoten basierend darauf aus, wie lange ihre Token eingesetzt wurden. Das Münzalter wird berechnet, indem die Anzahl der Tage, an denen die Münzen eingesetzt wurden, mit der Anzahl der eingesetzten Münzen multipliziert wird.
Sobald ein Knoten einen Block geschmiedet hat, wird sein Münzalter auf Null zurückgesetzt und er muss eine bestimmte Zeit warten, bis er einen weiteren Block schmieden kann. Dadurch wird verhindert, dass Knoten mit großen Einsätzen die Blockchain dominieren.
Transaktionen validieren
Jede Kryptowährung, die einen Proof-of-Stake-Algorithmus verwendet, verfügt über einen eigenen Satz von Regeln und Methoden, die ihrer Meinung nach die bestmögliche Kombination für das Netzwerk und seine Benutzer darstellen.
Wenn ein Knoten ausgewählt wird, um den nächsten Block zu erstellen, prüft er, ob die Transaktionen im Block gültig sind. Anschließend signiert er den Block und fügt ihn der Blockchain hinzu. Als Belohnung erhält der Knoten die Transaktionsgebühren aus dem Block und bei einigen Blockchains eine Münzbelohnung.
Wenn ein Knoten seine Tätigkeit als Fälscher beenden möchte, werden sein Einsatz und die verdienten Belohnungen nach einer bestimmten Zeit freigegeben. So hat das Netzwerk Zeit zu überprüfen, dass der Knoten keine betrügerischen Blöcke zur Blockchain hinzufügt.
Welche Blockchains verwenden Proof of Stake?
Die meisten Blockchains nach Ethereum verwenden Proof of Stake-Konsensmechanismen. Normalerweise wird jeder dieser Mechanismen an die Bedürfnisse des Netzwerks angepasst. Wir werden diese Variationen später in diesem Artikel behandeln. Ethereum selbst ist derzeit dabei, mit Ethereum 2.0 auf Proof of Stake umzustellen.
Zu den Blockchain-Netzwerken, die Proof of Stake oder eine Form davon verwenden, gehören:
1. BNB-Kette
2. BNB Smart Chain
3. Sonne
4. Lawine
5. Tupfen
Vorteile von Proof of Stake
Proof of Stake hat viele klare Vorteile gegenüber Proof of Work. Aus diesem Grund verwenden neue Blockchains fast immer Proof of Stake. Zu seinen Vorteilen gehören:
Anpassungsfähigkeit
Da sich die Bedürfnisse der Benutzer und die Blockchains ändern, kann sich auch der Proof of Stake ändern. Dies ist an der großen Anzahl verfügbarer Anpassungen deutlich zu erkennen. Der Mechanismus ist vielseitig und kann problemlos für die meisten Blockchain-Anwendungsfälle verwendet werden.
Dezentralisierung
Mehr Benutzer werden ermutigt, Knoten zu betreiben, da dies kostengünstiger ist. Dieser Anreiz und der Zufallsprozess machen das Netzwerk auch dezentraler. Obwohl es Staking-Pools gibt, ist die Chance, dass eine Einzelperson erfolgreich einen Block unter Proof of Stake fälscht, viel höher. Insgesamt verringert dies den Bedarf an Staking-Pools.
Energieeffizienz
Proof of Stake ist im Vergleich zu Proof of Work unglaublich energieeffizient. Die Teilnahmekosten basieren auf den wirtschaftlichen Kosten des Staking von Coins und nicht auf den Rechenkosten für das Lösen von Rätseln. Dieser Mechanismus führt zu einer erheblichen Reduzierung des Energiebedarfs zum Ausführen des Konsensmechanismus.
Skalierbarkeit
Da Proof of Stake nicht auf physische Maschinen angewiesen ist, um einen Konsens zu erzielen, ist es skalierbarer. Es sind keine riesigen Mining-Farmen oder die Beschaffung großer Energiemengen erforderlich. Das Hinzufügen weiterer Validierer zum Netzwerk ist günstiger, einfacher und zugänglicher.
Sicherheit
Das Staking dient dem Validator als finanzieller Anreiz, keine betrügerischen Transaktionen durchzuführen. Wenn das Netzwerk eine betrügerische Transaktion erkennt, verliert der Validator einen Teil seines Einsatzes und sein Recht, in Zukunft daran teilzunehmen. Solange der Einsatz also höher ist als die Belohnung, würde der Validator mehr Münzen verlieren, als er durch betrügerische Aktivitäten gewinnen würde.
Um das Netzwerk effektiv zu kontrollieren und betrügerische Transaktionen zu genehmigen, müsste ein Knoten eine Mehrheitsbeteiligung am Netzwerk besitzen, was auch als 51%-Angriff bezeichnet wird. Abhängig vom Wert einer Kryptowährung kann es fast unmöglich sein, die Kontrolle über das Netzwerk zu erlangen, da man 51 % der im Umlauf befindlichen Menge erwerben müsste.
Nachteile von Proof of Stake
Obwohl Proof of Stake im Vergleich zu Proof of Work viele Vorteile bietet, weist es dennoch einige Schwächen auf:
Gabelung
Mit einem standardmäßigen Proof of Stake-Mechanismus gibt es keinen Anreiz, beide Seiten einer Fork zu minen. Bei Proof of Work führt das Mining beider Seiten zu Energieverschwendung. Mit Proof of Stake sind die Kosten viel geringer, was bedeutet, dass die Leute auf beide Seiten einer Fork „wetten“ können.
Barrierefreiheit
Um mit dem Staking zu beginnen, benötigen Sie den nativen Tokenvorrat einer Blockchain. Dazu müssen Sie den Token über eine Börse oder auf andere Weise kaufen. Je nach erforderlichem Betrag kann eine erhebliche Investition erforderlich sein, um effektiv mit dem Staking beginnen zu können.
Mit Proof of Work können Sie günstige Mining-Ausrüstung kaufen oder sogar mieten. Damit können Sie einem Pool beitreten und schnell mit der Validierung und dem Verdienen beginnen.
51% Angriff
Obwohl Proof of Work auch anfällig für 51%-Angriffe ist, können diese mit Proof of Stake deutlich einfacher sein. Wenn der Preis eines Tokens abstürzt oder die Blockchain eine geringe Marktkapitalisierung aufweist, kann es theoretisch günstig sein, mehr als 50% der Token zu kaufen und das Netzwerk zu kontrollieren.
Proof of Work vs. Proof of Stake
Beim Vergleich der beiden Konsensmechanismen fallen einige wesentliche Unterschiede auf.
Es gibt jedoch eine Vielzahl von Proof of Stake-Mechanismen in verschiedenen Blockchains. Viele Unterschiede hängen vom genau verwendeten Mechanismus ab.
Andere Konsensmechanismen, die auf Proof of Stake aufbauen
Proof of Stake ist sehr anpassungsfähig. Entwickler können den genauen Mechanismus an die spezifischen Anwendungsfälle einer Blockchain anpassen. Im Folgenden finden Sie einige der am häufigsten vorkommenden
Delegierter Proof of Stake (DPoS)
Delegated Proof of Stake ermöglicht es Benutzern, Coins zu staken, ohne Validierer zu werden. In diesem Fall staken sie sie hinter einem Validierer, um an den Blockbelohnungen teilzuhaben. Je mehr Delegierer hinter einem möglichen Validierer staken, desto größer ist seine Auswahlchance. Validierer können den mit Delegierern geteilten Betrag normalerweise als Anreiz ändern. Der Ruf eines Validierers ist auch für Delegierer ein wichtiger Faktor.
Nominierter Proof of Stake (NPoS)
Nominated Proof of Stake ist ein von Polkadot entwickeltes Konsensmodell. Es weist viele Ähnlichkeiten mit Delegated Proof of Stake auf, hat aber einen wesentlichen Unterschied. Wenn ein Nominator (Delegator) hinter einem böswilligen Validierer setzt, kann er seinen Einsatz ebenfalls verlieren.
Nominatoren können bis zu 16 Validierer auswählen, hinter denen sie ihren Einsatz setzen. Das Netzwerk verteilt dann deren Einsatz gleichmäßig auf die ausgewählten Validierer. Polkadot verwendet auch mehrere Ansätze der Spieltheorie und Wahltheorie, um zu bestimmen, wer einen neuen Block schmieden wird.
Nachweis der eingesetzten Autorität (PoSA)
BNB Smart Chain verwendet Proof of Staked Authority, um einen Netzwerkkonsens zu erzeugen. Dieser Konsensmechanismus kombiniert Proof of Authority und Proof of Stake, sodass Validierer abwechselnd Blöcke erstellen können. Eine Gruppe von 21 aktiven Validierern ist teilnahmeberechtigt. Sie werden anhand der Menge an BNB ausgewählt, die sie einsetzen oder hinter sich delegiert haben. Diese Gruppe wird täglich bestimmt und BNB Chain speichert die Auswahl.
Abschluss
Die Art und Weise, wie wir Transaktionsblöcke zu einem Netzwerk hinzufügen, hat sich seit Bitcoin erheblich verändert. Wir sind jetzt nicht mehr auf Rechenleistung angewiesen, um einen Kryptokonsens zu erzeugen. Das Proof of Stake-System hat viele Vorteile, und die Geschichte hat gezeigt, dass Proof of Stake funktioniert. Mit der Zeit sieht es so aus, als ob Bitcoin nur noch eines von einer Handvoll übriggebliebener Proof of Work-Netzwerke sein wird. Im Moment sieht es so aus, als ob Proof of Stake gekommen ist, um zu bleiben.
