Ein Konsens ist eine allgemeine Übereinstimmung zu bestimmten Richtlinien, Meinungen oder Prinzipien. Ein Konsensmechanismus ist dementsprechend ein Protokoll, also ein Satz von Regeln oder Richtlinien, an die sich Blockchains halten, wenn sie Kryptowährungstransaktionen verifizieren und validieren.
Er stellt sicher, dass jede Transaktion auf der Blockchain aufgezeichnet wird und jeder Node im Blockchain-Netzwerk Zugriff auf eine Kopie hat, die Transaktionen enthält, die gemäß dem Mechanismus verifiziert wurden.
Da eine einzelne Kontrollinstanz Blockchains nicht reguliert, muss es eine Vorgehensweise geben, um einen Konsens über die Legitimität von Krypto-Transaktionen zu erzielen. Andernfalls könnten Blockchains von böswilligem Verhalten, doppelten Ausgaben und gefälschten Transaktionen betroffen sein.
Blockchains mit einem PoS-Konsensmechanismus verlangen von ihren Nodes, dass sie Kryptowährung "staken" oder "sperren" und das für einen festen Zeitraum. Im Gegenzug erhalten diese Nodes die Chance, "Validatoren" zu werden – ausgewählte Nodes, die neue Blöcke für die Blockchain erzeugen und für ihre Arbeit native Kryptowährung als Rewards erhalten. Man kann es sich wie eine Lotterie vorstellen: Je höher der Einsatz, desto größer die Wahrscheinlichkeit, als Validator ausgewählt zu werden.
Das PoS-System verfügt über ein Framework, das das Netzwerk absichert, falls ein Validator verdächtiges Verhalten zeigt oder sich an betrügerischen Aktivitäten beteiligt.
PoS verbraucht weniger Rechenleistung und ermöglicht mehr Transaktionen sowie höhere Verarbeitungsgeschwindigkeiten als PoW. Dadurch ist es ein geeigneterer Konsensmechanismus. PoW-gestützte Blockchains verlassen sich darauf, dass Miner das Protokoll einhalten und die Konsensregeln nicht verletzen.
Theoretisch stärkt PoS die Verteidigung einer Blockchain gegen "51%-Angriffe", eine Art von Hack, bei dem Angreifer die Kontrolle über mehr als die Hälfte einer Blockchain übernehmen. Angreifer mit dieser Macht können Transaktionen aufhalten, Kryptowährung doppelt ausgeben oder alternative Netzwerkkopien erstellen, wenn sie erfolgreich waren.
Ein Proof-of-Stake-System hingegen gewährt Validatoren, die Kryptowährung als Sicherheit einzahlen, Zugang. Dadurch können Hacker keine Krypto-Assets angreifen oder Blockchain-Transaktionen verhindern, da sie keinen Zugriff auf den Stake eines Validators haben. Wenn Nutzer sich nicht an die Konsensregeln halten, wird ihr Stake einbehalten.
PoW senkt das Risiko von Forks, da es böswillige Nutzer daran hindert, Kryptowährung doppelt auszugeben. Um ein PoS-System zu hacken, müssten Hacker mehr als 50 % der Coins besitzen. Das wäre für Hacker eine teure Aufgabe.
Außerdem kann die Blockchain bösartige Nutzer, die versuchen das Netzwerk anzugreifen, bestrafen und ihnen ihren Stake entziehen – wodurch sämtliche Gewinne wertlos werden. Dadurch sind Cyberattacken in einem PoS-System nahezu unmöglich und es bietet einen innovativen Weg, das Netzwerk zu schützen.
PoS gewinnt bei vielen Blockchain-Erstellern und Entwicklern in der Krypto-Community an Beliebtheit als attraktiver Konsensmechanismus. Daher gibt es verschiedene Versionen des Konsensmechanismus, die die Auswahl der Validatoren vereinfachen und die Performance, Sicherheit und Effizienz der Blockchain steigern sollen.
In einem Delegated-Proof-of-Stake-(DPoS)-Framework haben Blockchain-Nutzer die Befugnis, eine festgelegte Anzahl an Validatoren – sogenannte Zeugen – mit der Erstellung neuer Blöcke zu beauftragen. Dies geschieht durch einen Wahlprozess, bei dem Nutzer Zeugen anhand der Anzahl gespeicherter Token in nativen Krypto-Wallets bestimmen. Nutzer können einen nicht leistungsfähigen Zeugen jederzeit durch einen anderen Validator ersetzen.
Leased Proof-of-Stake (LPoS) ist ein Konsensmechanismus, bei dem Nutzer Kryptowährung an einen bestimmten Node "verleasen", der als "Blockproduzent" der Blockchain fungieren soll. Größere Einsätze erhöhen die Wahrscheinlichkeit, dass ein Node ausgewählt wird, um neue Blöcke zu erstellen und Rewards zu erhalten. Nutzer können ihr Leasing jederzeit beenden.
Nutzer mit weniger Token können ihre Ressourcen bündeln, um ihre Chancen auf einen Gewinn zu maximieren, da sie ansonsten im herkömmlichen PoS-System nicht am Blockerstellungsprozess teilnehmen könnten.
Pure Proof-of-Stake (PPoS) wird von Algorand eingesetzt, einer Blockchain, die sich auf dApps (dezentralisierte Anwendungen) spezialisiert hat. Im Gegensatz zu den meisten PoS-Systemen verfügt dieses Protokoll über keinen internen Sanktionsmechanismus, um betrügerisches Verhalten von Nodes oder potenzielle Sicherheitslücken und Algorithmusfehler zu unterbinden. Stattdessen gibt es beim PPoS nur minimale Stake-Anforderungen, sodass jeder willige Teilnehmer das Netzwerk sichern kann.
Standard-PoS-Protokolle berücksichtigen bei der Auswahl eines Validators nur die Menge an gestakter Kryptowährung. Im Gegensatz dazu versucht ein Proof-of-Importance-(PoI)-Konsensmechanismus, Nutzerbeiträge umfassender zu bewerten, anstatt sich nur auf Kapital zu konzentrieren. PoI berücksichtigt verschiedene Faktoren bei der Auswahl eines Nodes.
Blockchains, die Liquid Proof-of-Stake (LPoS) nutzen, ermöglichen es Nutzern, ihre Validatorrechte und Stimmrechte an andere Teilnehmer zu verleihen, ohne die Kontrolle über ihre Kryptowährung aufzugeben.
LPoS weist einige Ähnlichkeiten mit DPoS auf; allerdings haben Nutzer in LPoS-Netzwerken die Freiheit zu entscheiden, ob sie ihre eigenen Token staken oder den Validatorstatus über tokenisierte Validierungsrechte an andere Nutzer übertragen. Im Gegensatz zu DPoS – mit einer festgelegten Anzahl an Validatoren – variiert bei LPoS die Menge aktiver Validatoren.
Blockchains mit Proof-of-Validation-(PoV)-Protokoll nutzen gestakte Validator-Nodes, um einen Konsens zu erzielen, wobei jeder Node eine Aufzeichnung der in der Blockchain stattfindenden Transaktionen führt. Der Mechanismus identifiziert den öffentlichen Schlüssel (Public Key) eines Nodes und das Krypto-Wallet, um die Menge an Kryptowährung zu verifizieren, die gehalten wird. Nutzer können dann ihre Kryptowährung innerhalb von Validator-Nodes staken. Die gestakte Token-Menge eines Validators beeinflusst die Anzahl an Stimmen, die ein bestimmter Validator hat.
Wenn eine Gruppe von Validatoren, die mindestens zwei Drittel der gesamten Stimmrechte der Blockchain repräsentieren, eine Stimme zur Erzeugung des nächsten Blocks abgibt, gilt dieser Block als verifiziert.
Während die meisten PoS-Konsensmechanismen bewusst von PoW-Protokollen abweichen, kombinieren einige Hybrid-Proof-of-Stake-(HPoS)-Konsensmechanismen sowohl PoW- als auch PoS-Elemente, um Blockchain-Aktivitäten zu ermöglichen.
HPoS-Systeme hängen oft von PoW-Minern ab, um neue Blöcke mit neuen Kryptowährungen zu erzeugen. Diese Blöcke werden anschließend an PoS-Validatoren weitergeleitet, welche dann durch Abstimmung entscheiden, ob die neuen Blöcke zur Blockchain hinzugefügt werden.
Bevor wir PoS mit PoW vergleichen, sollten wir klären, was ein PoW-Konsensmechanismus ist.
PoW verlangt, dass alle Nodes ihre eigenen Computer zur Validierung von Blockchain-Transaktionen nutzen. Miner erzeugen neue Blöcke, indem sie komplexe mathematische Probleme durch den Einsatz großer Mengen an Strom und Rechenkraft lösen. Sie konkurrieren darum, wer diese Probleme zuerst lösen kann, um neue Blöcke zu validieren und den Block-Reward in Form neuer Coins zu erhalten. Bitcoin (BTC), die weltweit bekannteste Kryptowährung, verwendet einen PoW-Konsensmechanismus.
PoS und PoW verfolgen beide das Ziel, Konsens auf ihren jeweiligen Blockchains zu erzielen, nutzen dafür aber unterschiedliche Methoden. Bei PoS können Validatoren Transaktionen verifizieren, dürfen jedoch nur teilnehmen, wenn sie eine bestimmte Menge an nativer Kryptowährung staken und erhalten Transaktionsgebühren als Reward. PoW hingegen belohnt Miner, die komplexe Gleichungen lösen, mit neuen Blöcken und nativen Kryptowährungen.
PoS benötigt nicht die fortschrittliche Hardware, die PoW verlangt, und verbraucht weniger Energie, was es zu einer umweltfreundlicheren Option macht. Im Gegensatz dazu ist PoW sehr energieintensiv und verbraucht große Mengen an Strom und Energie, was erhebliche Auswirkungen auf die Umwelt hat.
Die folgende Tabelle fasst die Unterschiede zwischen PoS und PoW zusammen:
| ICO | IPO |
|---|---|
| Proof-of-Stake | Proof-of-Work |
| Validatoren staken Coins, um Transaktionsgebühren als Rewards zu erhalten | Miner erzeugen neue Blöcke, um Coins als Rewards zu erhalten |
| Gesichert durch Tokenwert | Gesichert durch enorme Rechenleistung |
| Erhöht die Energieeffizienz | Verbraucht große Mengen an Energie |
PoS wird im Bereich der Kryptowährungen immer beliebter. Mehr als 260 Kryptowährungen nutzen einen PoS-Konsensmechanismus. Hier sind die größten Proof-of-Stake-Kryptowährungen nach Marktkapitalisierung:
PoS bietet eine Alternative zu traditionellen PoW-Konsensmechanismen und verbessert diese in vielen Bereichen. Dennoch ist es kein perfektes System. Theoretisch klingt es vielversprechend, doch seine Praxistauglichkeit und echte Leistung müssen sich noch bewähren.
PoS ist nur einer von vielen Konsensmechanismen. Es ist nicht besser als andere Protokolle; es bietet Entwicklern und Erstellern einfach eine weitere Möglichkeit, die Performance von Blockchains zu verbessern und Krypto-Assets zu optimieren, um den dynamischen Anforderungen der Krypto-Nutzer weltweit gerecht zu werden.
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