Um das Wissen über die Welt der Blockchain und Kryptowährungen zu vertiefen, ist eines der grundlegenden Konzepte, das man verstehen muss, das sogenannte Proof-of-Stake (PoS).
Um tiefer in dieses Thema einzusteigen, ist es zunächst notwendig zu wissen, was unter Blockchain zu verstehen ist.
Die Proof-of-Stake-Blockchain: der Unterschied zwischen zentralisiert und dezentralisiert
Für sich genommen wäre eine Blockchain, wie der Name schon sagt, lediglich eine Kette miteinander verbundener Blöcke.
Aber die Tatsache, dass eine Datei aus einer Kette von Blöcken besteht, wobei jeder neue Block an den vorherigen angehängt wird, ist an sich keine große Sache.
Um die Wahrheit zu sagen: Da die Blockchain grundsätzlich als eine Art Datenbank zum Aufzeichnen, Speichern und Lesen von Daten verwendet wird, gibt es hierfür viel effizientere und leistungsfähigere Möglichkeiten.
Der wahre und einzigartige große Vorteil der Verwendung einer Blockchain zur Datenaufzeichnung besteht darin, dass die Datenbank auf diese Weise öffentlich, gemeinsam nutzbar, durchsuchbar und für jeden überprüfbar und vor allem durch ein dezentrales Protokoll verwaltet werden kann.
Daher ist Blockchain nur dann wirklich sinnvoll, wenn es als Buchungssystem für ein dezentrales Protokoll verwendet wird, denn für zentralisierte Protokolle oder Infrastrukturen stellt es keine gute Lösung dar.
Da aber nur die dezentralen Blockchains echte Blockchains sind, müssen wir darüber nachdenken, wie wir es jedem ermöglichen können, seine Transaktionen darin aufzuzeichnen, ohne Verwirrung zu stiften und auf eine Weise, bei der jeder stets alle Regeln einhält.
Blockchain: Der Proof-of-Stake (PoS) Konsensmechanismus
Dabei geht es um den sogenannten Konsensmechanismus, ein automatisiertes, offenes Verfahren, das von jedem ohne besondere Berechtigungen (permissionless) zur Validierung von Transaktionen genutzt werden kann.
Das Ziel besteht darin, sicherzustellen, dass in der Blockchain nur korrekte und legitime Transaktionen aufgezeichnet werden, ohne dass man sich auf die Genehmigung einer bestimmten Person verlassen muss.
Um wirklich dezentralisiert zu sein, dürfen Blockchains keine speziellen Benutzer mit Privilegien oder besonderer Macht haben: Alle Benutzer sind und müssen auf derselben Ebene sein, im perfekten P2P-Stil.
Zustimmungsmechanismen sind genau jene Verfahren, die dezentralen Protokollen innewohnen und die nicht nur die Validierung von Transaktionen, sondern auch und vor allem ihre vollständige Überprüfbarkeit durch jedermann ermöglichen.
Im Kryptowährungssektor sind Proof-of-Work (PoW) und Proof-of-Stake (PoS) die am häufigsten verwendeten Konsensmechanismen.
PoW war der erste Konsensmechanismus, der weltweit auf der ersten dezentralen Blockchain überhaupt verwendet wurde, nämlich auf der von Bitcoin.
Tatsächlich basierte sogar die zweitgrößte Kryptowährung, Ethereum, zunächst auf PoW, wechselte aber im Jahr 2022 zu PoS.
Der Unterschied zum Proof-of-Work (PoW)
PoW basiert, wie der Begriff selbst schon sagt, auf einem Arbeitsnachweis.
Bitcoin-Transaktionen werden von Minern validiert, deren Aufgabe es ist, den Hash-Code zu suchen und zu finden, der einen Block validiert. Normalerweise brauchen sie etwa 10 Minuten, um ihn zu finden, obwohl diese Dauer von der Gesamt-Hashrate des Netzwerks abhängt. Daher dauert es oft weniger als 10 Minuten, da Bitcoin über eine ausreichende Hashrate verfügt.
Das Problem bei PoW ist genau die Hashrate, denn Mining ist im Grunde ein Wettbewerb, bei dem derjenige mit der höchsten Hashrate gewinnt, und daher werden diejenigen belohnt, die mehr haben. Eine höhere Hashrate bedeutet jedoch auch einen höheren Energieverbrauch, weshalb Bitcoins PoW viel Energie verbraucht.
Ein weiteres Problem ist die Langsamkeit bei der Genehmigung von Transaktionen, da man warten muss, bis sie in einen gültigen Block aufgenommen werden und dieser Block korrekt abgebaut wird. Im Allgemeinen dauert dies mindestens 10 Minuten.
Das dritte Problem sind die Gebühren, die jedoch nicht von PoW abhängen, sondern davon, dass Bitcoin-Blöcke auf 1 MB begrenzt sind und somit höchstens etwas mehr als 4.000 Transaktionen enthalten können.
Neben Bitcoin gibt es noch weitere Kryptowährungen, die Proof-of-Work verwenden, wie Litecoin (LTC) und Dogecoin (DOGE), zwei Kryptowährungen, die vor mehr als zehn Jahren entstanden sind, aber auch Bitcoin Cash (BCH) und Ethereum Classic (ETC), die erst viel später entstanden sind. Tatsächlich gibt es mehr als hundert, darunter Kaspa (KAS) und Monero (XMR).
Normalerweise handelt es sich dabei um Kryptowährungen der ersten oder zweiten Generation, aber mit einigen Ausnahmen nicht um Kryptowährungen der dritten Generation.
Ethereum nutzte, wie bereits erwähnt, zunächst PoW, wechselte aber 2022 zu PoS.
Die Hauptmerkmale von Proof-of-Stake
Um einige der Hauptprobleme von PoW zu lösen, wurde Proof-of-Stake erfunden.
Mit PoS gibt es keine Miner mehr und es besteht keine Notwendigkeit mehr für die Hash-Forschung.
Es gibt nicht einmal mehr eine genaue Blockzeit, da es anstelle von Minern Validator-Knoten gibt, die Blöcke in extrem kurzer Zeit validieren können.
Es gibt nicht einmal die Hashrate, da die Validierung einer PoS-Transaktion aus technischer Sicht sehr einfach und schnell ist.
PoS ist also schneller und viel weniger energieintensiv als PoW, aber das bedeutet nicht, dass die Gebühren niedrig sind. Tatsächlich hat Ethereum immer noch relativ hohe Gebühren, obwohl sie derzeit niedriger sind als die von Bitcoin, obwohl die auf PoS basierende Schicht 2 jetzt sehr niedrige Gebühren hat.
Die Art und Weise, wie Transaktionen auf Proof-of-Stake-basierten Blockchains validiert werden, ist sehr einfach: Validierungsknoten sperren einen Teil der nativen Kryptowährung des Netzwerks, die sie besitzen (bei Ethereum sind es 32 ETH), im Staking und können auf diese Weise Blöcke validieren.
Der Validatorknoten, der einen Block erfolgreich validiert, wird dann belohnt, ausgedrückt in der gleichen nativen Kryptowährung des Netzwerks. Wenn er einen Block jedoch falsch validiert oder nicht validiert, wird er automatisch mit einer Strafe belegt.
Daher ist es für Validatorknoten nicht sinnvoll, Blöcke nicht oder falsch zu validieren, da sie dadurch verlieren. Vielmehr ist es sinnvoll, so viele Blöcke wie möglich richtig zu validieren, da sie dadurch gewinnen.
Die Unterschiede
Blockchains auf Basis von PoW sind zwar solidere und sicherer, aber auch deutlich energieintensiver und damit deutlich teurer.
Heute macht es wahrscheinlich nur bei Bitcoin wirklich Sinn, auf PoW zu basieren, während für alle anderen Blockchains PoS ausreichend sein könnte.
Blockchains auf PoS-Basis sind tatsächlich schneller, günstiger und weniger energieintensiv, aber dennoch recht solide und sicher, wenn sie gut konzipiert und verwaltet werden. Darüber hinaus ermöglichen sie Staking, was die Inhaber der nativen Kryptowährung dazu ermutigt, diese zu sperren, anstatt sie zu verwenden.
Es ist kein Zufall, dass es unter den Top Ten der Kryptowährungen (Token und Stablecoins ausgenommen) nur zwei gibt, die auf PoW basieren (BTC und DOGE), und von diesen beiden ist eine nur eine Memecoin, die möglicherweise keine große Zukunft vor sich hat (Dogecoin).
Stattdessen gibt es fünf, die auf PoS basieren (Ethereum, BNB, Toncoin, Cardano und Avalanche), und drei weitere, die auf Konsensmechanismen basieren, die PoS sehr ähnlich sind (Solana, XRP und Tron) und nichts mit PoW zu tun haben.
Die Dominanz von Proof-of-Stake und ähnlichen Konsensmechanismen im Krypto-Bereich ist mittlerweile nahezu vollständig, obwohl dies nicht die Kryptowährung betrifft, die allein mehr als die Hälfte des gesamten Sektors ausmacht (Bitcoin).