Konsensmechanismen
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Konsensmechanismen sind zentral für die Blockchain-Technologie und ermöglichen es verteilten Netzwerken, sich in einer vertrauenslosen Umgebung auf den Zustand des Ledgers zu einigen. Es existieren mehr als 20 verschiedene Mechanismen, jedoch werden hier nur die am weitesten verbreiteten betrachtet – insbesondere jene, die bestimmen, wie Transaktionen verifiziert und wie neue Blöcke zur Blockchain hinzugefügt werden.
Proof of Work (PoW)
Proof of Work ist der ursprüngliche Konsensmechanismus, der durch Bitcoin eingeführt wurde. Zur Wiederholung: PoW verlangt von Minern, komplexe kryptografische Rätsel zu lösen. Der erste Miner, der das Rätsel löst, erhält das Recht, den nächsten Block zur Blockchain hinzuzufügen, zusammen mit einer Belohnung in Kryptowährung. Dieser Mechanismus sorgt für Netzwerksicherheit, indem Angriffe aufgrund des erforderlichen Rechenaufwands äußerst kostspielig werden. Die energieintensive Natur dieses Mechanismus hat jedoch zur Entwicklung nachhaltigerer Alternativen geführt.
Proof of Stake (PoS)
Proof of Stake entstand als energieeffiziente Alternative zu PoW und wird in großen Blockchains wie Ethereum eingesetzt. Anstelle des Minings werden Validatoren ausgewählt, um neue Blöcke zu erstellen, basierend auf der Menge an Kryptowährung, die sie halten und als Einsatz hinterlegen möchten. Dieser Mechanismus reduziert den Energieverbrauch erheblich, da die Netzwerksicherheit nicht mehr von aufwendigen Berechnungen abhängt.
PoS fördert zudem das Halten der Kryptowährung durch die Teilnehmer, was den Wert unterstützen kann. Allerdings gibt es Bedenken hinsichtlich der Zentralisierung, da Personen mit größeren Einsätzen eine höhere Wahrscheinlichkeit haben, als Validator ausgewählt zu werden.
Die folgende Abbildung vergleicht PoW (links) und PoS (rechts):
Delegiertes Proof of Stake (DPoS)
Delegiertes Proof of Stake (DPoS) ist eine Weiterentwicklung des Proof of Stake-Konsensmodells. Bei DPoS stimmen Kryptowährungsinhaber ab, um eine feste Anzahl von Zeugen (Delegierte, Validatoren) zu wählen, die für die Validierung von Transaktionen und das Erstellen von Blöcken verantwortlich sind.
Dieses System ist darauf ausgelegt, die Effizienz und Skalierbarkeit zu erhöhen, indem die Aufgabe der Blockerstellung an vertrauenswürdige Knoten delegiert wird. Dadurch wird die Anzahl der Knoten, die für einen Konsens erforderlich sind, reduziert. DPoS zielt darauf ab, ein Gleichgewicht zwischen Dezentralisierung und Effizienz zu schaffen und bietet eine energieeffizientere Alternative zum Proof of Work, ohne dass jeder Knoten direkt am Konsensprozess teilnehmen muss.
- Kandidaten: Knoten können sich als Zeugen-Kandidaten registrieren. Community-Mitglieder bewerten diese Kandidaten und können sie durch Abstimmung unterstützen;
- Token als Stimmen: Token-Inhaber stimmen mit ihren Token ab. Je mehr Token jemand besitzt, desto größer ist seine Stimmkraft;
- Zeugen: Die Top-N-Kandidaten mit der höchsten Stimmenanzahl werden zu gewählten Zeugen (Validatoren), die für die Blockerstellung verantwortlich sind.
Leased Proof of Stake (LPoS)
Leased Proof of Stake (LPoS) ist eine Variante von Proof of Stake, die es Coin-Inhabern ermöglicht, ihre Staking-Power an Validatoren zu verleihen, ohne das Eigentum an ihren Coins zu übertragen. Wie beim PoS werden Validatoren in LPoS-Systemen basierend auf dem Gesamtanteil ausgewählt, den sie kontrollieren, einschließlich der von anderen Inhabern verliehenen Token. Dies erhöht ihre effektive Staking-Power und verbessert ihre Chancen, als Validatoren ausgewählt zu werden. Dadurch können mehr Teilnehmer zur Netzwerksicherheit und zum Konsensprozess beitragen, indem sie Validatoren mit ihren gestakten Coins unterstützen.
Die folgende Abbildung verdeutlicht, wie LPoS funktioniert:
Die von den Validatoren verdienten Belohnungen werden unter den Leasingnehmern im Verhältnis zu ihrem eingesetzten Betrag verteilt, sodass auch Teilnehmer mit kleinen Kryptowährungsbeträgen teilnehmen und Belohnungen erhalten können.
Weitere Mechanismen
Die verbleibenden vier in diesem Kapitel behandelten Konsensmechanismen sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst. Diese Informationen sind optional und können bei Bedarf eingesehen werden:
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Konsensmechanismen
Konsensmechanismen sind zentral für die Blockchain-Technologie und ermöglichen es verteilten Netzwerken, sich in einer vertrauenslosen Umgebung auf den Zustand des Ledgers zu einigen. Es existieren mehr als 20 verschiedene Mechanismen, jedoch werden hier nur die am weitesten verbreiteten betrachtet – insbesondere jene, die bestimmen, wie Transaktionen verifiziert und wie neue Blöcke zur Blockchain hinzugefügt werden.
Proof of Work (PoW)
Proof of Work ist der ursprüngliche Konsensmechanismus, der durch Bitcoin eingeführt wurde. Zur Wiederholung: PoW verlangt von Minern, komplexe kryptografische Rätsel zu lösen. Der erste Miner, der das Rätsel löst, erhält das Recht, den nächsten Block zur Blockchain hinzuzufügen, zusammen mit einer Belohnung in Kryptowährung. Dieser Mechanismus sorgt für Netzwerksicherheit, indem Angriffe aufgrund des erforderlichen Rechenaufwands äußerst kostspielig werden. Die energieintensive Natur dieses Mechanismus hat jedoch zur Entwicklung nachhaltigerer Alternativen geführt.
Proof of Stake (PoS)
Proof of Stake entstand als energieeffiziente Alternative zu PoW und wird in großen Blockchains wie Ethereum eingesetzt. Anstelle des Minings werden Validatoren ausgewählt, um neue Blöcke zu erstellen, basierend auf der Menge an Kryptowährung, die sie halten und als Einsatz hinterlegen möchten. Dieser Mechanismus reduziert den Energieverbrauch erheblich, da die Netzwerksicherheit nicht mehr von aufwendigen Berechnungen abhängt.
PoS fördert zudem das Halten der Kryptowährung durch die Teilnehmer, was den Wert unterstützen kann. Allerdings gibt es Bedenken hinsichtlich der Zentralisierung, da Personen mit größeren Einsätzen eine höhere Wahrscheinlichkeit haben, als Validator ausgewählt zu werden.
Die folgende Abbildung vergleicht PoW (links) und PoS (rechts):
Delegiertes Proof of Stake (DPoS)
Delegiertes Proof of Stake (DPoS) ist eine Weiterentwicklung des Proof of Stake-Konsensmodells. Bei DPoS stimmen Kryptowährungsinhaber ab, um eine feste Anzahl von Zeugen (Delegierte, Validatoren) zu wählen, die für die Validierung von Transaktionen und das Erstellen von Blöcken verantwortlich sind.
Dieses System ist darauf ausgelegt, die Effizienz und Skalierbarkeit zu erhöhen, indem die Aufgabe der Blockerstellung an vertrauenswürdige Knoten delegiert wird. Dadurch wird die Anzahl der Knoten, die für einen Konsens erforderlich sind, reduziert. DPoS zielt darauf ab, ein Gleichgewicht zwischen Dezentralisierung und Effizienz zu schaffen und bietet eine energieeffizientere Alternative zum Proof of Work, ohne dass jeder Knoten direkt am Konsensprozess teilnehmen muss.
- Kandidaten: Knoten können sich als Zeugen-Kandidaten registrieren. Community-Mitglieder bewerten diese Kandidaten und können sie durch Abstimmung unterstützen;
- Token als Stimmen: Token-Inhaber stimmen mit ihren Token ab. Je mehr Token jemand besitzt, desto größer ist seine Stimmkraft;
- Zeugen: Die Top-N-Kandidaten mit der höchsten Stimmenanzahl werden zu gewählten Zeugen (Validatoren), die für die Blockerstellung verantwortlich sind.
Leased Proof of Stake (LPoS)
Leased Proof of Stake (LPoS) ist eine Variante von Proof of Stake, die es Coin-Inhabern ermöglicht, ihre Staking-Power an Validatoren zu verleihen, ohne das Eigentum an ihren Coins zu übertragen. Wie beim PoS werden Validatoren in LPoS-Systemen basierend auf dem Gesamtanteil ausgewählt, den sie kontrollieren, einschließlich der von anderen Inhabern verliehenen Token. Dies erhöht ihre effektive Staking-Power und verbessert ihre Chancen, als Validatoren ausgewählt zu werden. Dadurch können mehr Teilnehmer zur Netzwerksicherheit und zum Konsensprozess beitragen, indem sie Validatoren mit ihren gestakten Coins unterstützen.
Die folgende Abbildung verdeutlicht, wie LPoS funktioniert:
Die von den Validatoren verdienten Belohnungen werden unter den Leasingnehmern im Verhältnis zu ihrem eingesetzten Betrag verteilt, sodass auch Teilnehmer mit kleinen Kryptowährungsbeträgen teilnehmen und Belohnungen erhalten können.
Weitere Mechanismen
Die verbleibenden vier in diesem Kapitel behandelten Konsensmechanismen sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst. Diese Informationen sind optional und können bei Bedarf eingesehen werden:
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