Proof of Stake: So funktioniert der Konsensalgorithmus

Ohne Konsens keine Blockchain: Für die Bewertung von Transaktionen und die Erstellung neuer Blöcke in Blockchain-Technologien wird der Konsensalgorithmus Proof of Stake verwendet. Wie Proof of Stake funktioniert und welche Vor- und Nachteile damit verbunden sind, klären wir in diesem Beitrag.

Was bedeutet Proof of Stake?

Proof of Stake (PoS) zählt zu den sogenannten Konsensmechanismen in öffentlichen Blockchains. Mithilfe von PoS wird, vereinfacht gesagt, entschieden, wer den nächsten Block der Blockchain erzeugen darf. Je höher der Vermögensanteil (engl. Stake) der Person, desto höher die Wahrscheinlichkeit, ausgewählt zu werden.

Damit ein Teilnehmer oder eine Teilnehmerin in einem Proof-of-Stake-Netzwerk Transaktionen bestätigen und neue Blöcke erzeugen kann, benötigt er oder sie einen bestimmten Anteil an Coins der jeweiligen Kryptowährung, beispielsweise in einer Wallet hinterlegt. Je größer das Vermögen ist, desto mehr Blöcke können generiert werden. Indem Stakes als Auswahlgrundlage genommen werden, wird unerwünschte Zentralisierung vermieden. Die Teilnehmer werden dabei „Witness“ genannt, auf Deutsch „Zeuge“ oder „Zeugin“.

Wie funktioniert Proof of Stake?

Die Teilnehmenden im PoS hinterlegen einen Teil ihrer Kryptowährung als Sicherheit. Auf diese Weise erzeugen sie neue Coins und erhalten dafür eine Belohnung. Dieser Vorgang ist auch als Staking bekannt.

Auf der Blockchain läuft der Fluss von Informationen mithilfe von Transaktionen. Diese müssen bewertet werden, um sicherzustellen, dass sie richtig sind. Die Bewertung erfolgt durch Teilnehmer im Netzwerk, die eine Reihe von Tests oder Aufgaben durchführen. Nach dieser Bewertung werden die Transaktionen zu Blöcken zusammengefasst und an die Blockchain angehängt.

Blöcke werden beim Proof of Stake anhand der von den Teilnehmenden gehaltenen Kryptowährungsanteile bewertet. Der nächste Schritt kann auf zwei verschiedenen Wegen erfolgen: Beim Chain-Based-Ansatz wird zufällig ein Witness ausgewählt. Dieser erhält dann das Recht, einen Block zu erstellen. Beim zweiten Ansatz, dem Byzantian-Fault-Tolerance-Ansatz, werden Witnesses auch zufällig ausgesucht. Doch hier bekommen die ausgewählten Teilnehmenden nur die Möglichkeit, Blöcke vorzuschlagen. Mehrere Zeugen und Zeuginnen führen einen mehrstufigen Abstimmungsprozess durch, um zu entscheiden, welcher Block korrekt ist. Dieser komplexe Vorgang gewährleistet die Sicherheit der Blockchain.

Im Proof-of-Stake-Verfahren werden Anreize nicht nur durch das Belohnungssystem gefördert, bei dem jeder Witness die anfallenden Transaktionsgebühren pro Block erhält. Witnesses, die besonders zuverlässig bei der Blockbildung unterstützen, werden auch enger an das System gebunden.

DPoS: Was steckt hinter dem Delegated Proof of Stake?

Eine weitere Form des PoS ist DPoS, kurz für Delegated Proof of Stake. Im DPoS-Netzwerk wählen die Teilnehmer eine ausreichende Anzahl an Witnesses, die die dezentrale Natur des Netzwerks gewährleisten – daher das Delegieren. Diese Witnesses bewerten Transaktionen und erstellen Blöcke.

Nachdem ein Teilnehmer oder eine Teilnehmerin am Delegated Proof of Stake die Belohnung erhalten hat, teilt er oder sie diesen mit den Wallets, die für ihn oder sie gestimmt haben. Mitmachen lohnt sich also mehrfach – und behebt Störungen im Netzwerk noch schneller.

Proof of Stake Coins: Welche Proof-of-Stake-Kryptowährungen gibt es?

Proof of Stake wird von verschiedenen Coins als Konsensalgorithmus genutzt. Im Folgenden lernen Sie ein paar dieser Proof-of-Stake-Kryptowährungen kennen:

• Die Smart-Contract-Plattform Avalanche mit ihrer eigenen Währung AVAX bietet schnelle und kostengünstige Transaktionen an. Ziel der Plattform ist es, eine dezentrale, sichere und skalierbare Lösung zu bieten. Schließlich ist die Skalierbarkeit eine der größten Herausforderungen von Blockchain-Systemen. Avalanche setzt auf PoS und kommt auf diese Weise mit weniger Rechenleistung und Energie aus.
• Die Kryptobörse Binance hat den sogenannten Binance Coin (BNB) als Token auf der Ethereum-Blockchain ausgegeben. Dieser fördert die Börse und bietet Nutzenden günstige Preise. BNB hat niedrige Handelsgebühren und kann auf verschiedenen Kryptobörsen gehandelt werden. Es basiert auf einer abgewandelten Form des DPoS und kann für das Staking auf Binance genutzt werden. Binance hat eine Proof of Stake Authority implementiert, die es Stakern ermöglicht, alle 24 Stunden neue Blockchain Witnesses auszuwählen – diese übernehmen dann die Abwicklung der Smart Contracts.
• Cardano ist eine Open-Source-Blockchain, die es Usern ermöglicht, Smart Contracts zu erstellen und dezentralisierte Anwendungen (dApps) zu entwickeln. Der Mechanismus, den Cardano nutzt, beruht auf Proof of Stake.

Vorteile und Nachteile von Proof of Stake

Wie alle Praktiken hat auch Proof of Stake eine Reihe von Vorteilen und Nachteilen, die Sie kennen sollten, wenn Sie sich mit dem Thema Konsensalgorithmus beschäftigen.

Stärken von Proof of Stake

Proof of Stake ist eine einfache, kostengünstige und ressourcenschonende Methode, da es auf das Halten von Kryptowährungen als Pfand setzt. Daher werden Witnesses von Blöcken bei PoS nicht aufgrund ihrer Rechenleistung ausgewählt, sondern aufgrund ihres Vermögens.

Ein weiterer Vorteil von PoS ist das passive Einkommen, das Nutzende durch Staking generieren können. Beim Staking hinterlegen Nutzer und Nutzerinnen Kryptowährungen als Pfand, um das Netzwerk zu sichern und Blöcke zu validieren. Als Belohnung erhalten sie zusätzliche Coins. Staking bietet Nutzern die Möglichkeit, ihr Vermögen zu vermehren und gleichzeitig das Netzwerk zu sichern.

Schwächen von Proof of Stake

Netzwerkteilnehmer mit einer größeren Menge an Kryptowährungen werden hier bevorzugt. Dies kann zu einer Machtkonzentration führen und das Risiko von Mono- oder Oligopolen erhöhen. Es gibt jedoch Maßnahmen, die ergriffen werden können, um diese Risiken zu minimieren. Dazu gehören unter anderem die Einführung von Grenzen für den Anteil der Kryptowährung, den ein Teilnehmer oder eine Teilnehmerin besitzen kann, um die Dezentralisierung des Netzwerks zu gewährleisten.

Wie sicher ist Proof of Stake?

Beim Validierungsprozess müssen Sie einen Stake als Sicherheit auf der Blockchain hinterlegen – dieser bleibt beim Prozess eingefroren. Bei einer Manipulation drohen Strafen wie Slashing, bei dem ein Teil des Vermögens eingezogen wird. Sie verlieren außerdem Validierungsbefugnisse. Blöcke können von Ihnen weder vorgeschlagen noch erzeugt werden. All das macht Proof of Stake sehr sicher.

Proof of Work vs. Proof of Stake: Wo ist der Unterschied?

PoW und PoS sind beides Konsensmechanismen, die die Funktion der Blockchain gewährleisten. Sie unterscheiden sich aber in der Art und Weise, wie sie funktionieren:

• Beim Proof of Work müssen Netzwerkteilnehmende eine kryptografische Aufgabe lösen, um Kryptowährung zu verdienen, was als Mining bezeichnet wird. Die Lösung der Aufgabe beweist, dass die Transaktion korrekt ist. Die Rechenaufgaben werden immer schwieriger, was zu einem hohen Zeit- und Energieaufwand führt.
• Bei Proof of Stake ist Mining nicht erforderlich. Die Kryptowährung wird durch das Halten und Freigeben von Anteilen in einer Krypto-Wallet generiert. Durch das Sperren ihrer Kryptowährung erhalten User Anreize und können neue Blöcke erstellen. Als Belohnung für diese Tätigkeit erhalten sie die anfallenden Transaktionsgebühren pro Block.

Fazit: Proof of Stake ist sicher und erfolgversprechend

Proof of Stake gilt als einfacher und kostengünstiger Algorithmus, um die Blockchain zu sichern. PoS ist zwar nicht frei von Herausforderungen, wie zum Beispiel der Gefahr von Mono- oder Oligopolen, es ist jedoch eine vielversprechende Alternative zum ressourcenintensiven Proof of Work. Nicht umsonst setzen so viele Coins auf Proof of Stake.

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