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Was ist Proof of Stake und wie funktioniert es?

Die alternative Konsensalgorithmus Proof of Stake hat sich zu einer beliebten Wahl in der Welt des Krypto-Handels und Investments entwickelt. Anstatt Rechenleistung zu nutzen, basiert er auf gestakten Münzen, die von Validatoren bereitgestellt werden. Dieser Mechanismus reduziert den Energieverbrauch erheblich und erhöht die Dezentralisierung und Sicherheit.

Vor- und Nachteile von Proof of Stake

Obwohl Proof of Stake energieeffizient ist und eine hohe Skalierbarkeit bietet, kann es für Nutzer ohne Kryptowährung weniger bequem sein. Darüber hinaus besteht das Risiko eines 51%-Angriffs auf Blockchains mit niedriger Marktkapitalisierung.

Funktionsprinzip von Proof of Stake

Im Proof of Stake-Algorithmus erfolgt die Auswahl des Validators durch zufällige Auswahl aus einer Gruppe von Knoten. Die Teilnahme am Schmieden (Erstellen von Blöcken) erfordert das Sperren einer bestimmten Menge von Münzen im Stake und deren Hinzufügen zum Netzwerk. Je mehr Münzen im Stake sind, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein Knoten als Validator ausgewählt wird.

Zufällige Auswahl und Auswahl nach Dauer des Stakes

Die Auswahl des Validators kann auf zwei Arten erfolgen: durch zufällige Auswahl eines Blocks oder durch Auswahl nach der Dauer des Stakes. Die erste Methode bestimmt den Validator mit dem niedrigsten Hashwert und dem höchsten Einsatzbetrag, während die zweite Methode von der Dauer abhängt, über die die Münzen im Stake waren.

Transaktionsüberprüfung und Belohnungen für Validator

Ausgewählte Validator überprüfen die Gültigkeit von Transaktionen, unterzeichnen Blöcke und fügen sie der Blockchain hinzu. Als Belohnung erhalten sie Gebühren für Transaktionen und möglicherweise zusätzliche Münzen. Wenn ein Validator nicht mehr teilnehmen möchte, werden seine Belohnungen und Münzen für eine bestimmte Zeit zur Überprüfung durch das System gesperrt.

Vorteile von Proof of Stake

Proof of Stake (PoS) übertrifft Proof of Work (PoW) in vielerlei Hinsicht und wird aktiv in neuen Blockchains verwendet. Seine Vorteile umfassen:

1. Anpassungsfähigkeit: PoS reagiert flexibel auf sich ändernde Benutzerbedürfnisse und Blockchain-Anforderungen, was zu einer Vielzahl von Algorithmusvariationen führt. Dieser Mechanismus eignet sich für eine Vielzahl von Blockchain-Aufgaben.

2. Dezentralisierung: Der Betrieb von Knoten ist zugänglicher geworden, und das System fördert deren Schaffung durch Benutzer. Der Randomisierungsprozess und das Anreizsystem machen das Netzwerk dezentraler. Dies verringert die Abhängigkeit von Staking-Pools und erhöht die Wahrscheinlichkeit einer erfolgreichen Blockerstellung durch individuelle Teilnehmer.

3. Energieeffizienz: PoS ist wesentlich energieeffizienter als PoW. Die Funktionsweise dieses Konsensusmechanismus erfordert weniger Energie, da die Teilnahmekosten von den wirtschaftlichen Ausgaben für das Staking, nicht von den Rechenkosten für die Lösung komplexer Aufgaben, abhängen.

4. Skalierbarkeit: PoS erfordert keine riesigen Mining-Farmen und großen Energieaufwand, um Konsens zu erreichen. Die Verwendung vieler Validatoren macht das Netzwerk skalierbarer, zugänglicher und kostengünstiger.

5. Sicherheit: Der Staking-Mechanismus fördert die Erstellung verifizierter Blöcke. Im Falle von Diebstahl verliert ein Validator einen Teil seines Stakings und das Recht, Blöcke zu erstellen. Dies verringert die Wahrscheinlichkeit eines erfolgreichen 51%-Angriffs, da mehr als die Hälfte aller Münzen für die Übernahme der Kontrolle über das Netzwerk erforderlich ist.

Nachteile von Proof of Stake

Trotz vieler Vorteile hat PoS auch einige Nachteile:

1. Forks: Im Standard-PoS-Mechanismus gibt es keine Hindernisse für das Mining auf beiden Seiten einer Fork, was zu Problemen führen kann. Im Gegensatz zu PoW, wo das Mining auf beiden Seiten hohe Energiekosten verursacht, erlaubt PoS den Nutzern, auf beiden Seiten zu "staken".

2. Zugänglichkeit: Die Teilnahme am Staking erfordert native Tokens der Blockchain, was erhebliche Investitionen erfordern kann. Im Gegensatz zu PoW, wo günstige Mining-Ausrüstung verwendet oder gemietet werden kann, erfordert PoS native Tokens.

3. 51%-Angriff: Obwohl PoW und PoS Anfälligkeiten für 51%-Angriffe aufweisen, sind Blockchains mit PoS anfälliger dafür. Bei niedriger Marktkapitalisierung oder fallendem Tokenpreis könnten Angreifer mehr als 50% der Token zu einem niedrigen Preis kaufen und die Kontrolle über das Netzwerk erlangen.

Insgesamt, obwohl PoS seine Nachteile hat, machen seine Vorteile es zu einer attraktiven Wahl für viele neue Blockchains.

Varianten des Proof of Stake-Mechanismus

Proof of Stake ist äußerst anpassungsfähig, was es Entwicklern ermöglicht, es an die spezifischen Anforderungen der Blockchain anzupassen. Hier sind einige der beliebtesten Varianten:

Delegated Proof of Stake (DPoS)

DPoS ermöglicht es den Nutzern, Münzen zu staken, ohne als Validator zu fungieren. Sie fungieren als Delegierte, die Mittel über einen Validator einbringen und einen Teil der Blockbelohnungen erhalten. Je mehr Delegierte einen bestimmten Validator unterstützen, desto höher sind ihre Chancen, ausgewählt zu werden. Basierend auf den angebotenen Anreizen und dem Ruf der Validator können Delegierte Entscheidungen treffen.

Nominated Proof of Stake (NPoS)

NPoS, entwickelt von Polkadot, ähnelt DPoS, hat jedoch einen wichtigen Unterschied: Der Nominator, indem er Mittel über einen Validator staket, riskiert deren Verlust im Falle eines bösartigen Validators. Nominatoren wählen bis zu 16 Validator, über die sie Mittel staken, und das Netzwerk verteilt die Token gleichmäßig zwischen ihnen.

Proof of Staked Authority (PoSA)

Die NB Smart Chain verwendet PoSA, indem Proof of Authority und Proof of Stake kombiniert werden und es Validatoren ermöglicht, abwechselnd Blöcke zu erstellen. Eine Gruppe von 21 aktiven Validatoren, ausgewählt basierend auf der Menge an BNB im Staking oder delegierten ihnen, ist am Schmieden von Blöcken beteiligt. Diese Gruppe wird täglich aktualisiert, und die BNB-Chain speichert entsprechende Informationen.

Schlussfolgerung

Mit dem Aufkommen von Bitcoin haben sich die Methoden zur Hinzufügung von Blöcken in das Netzwerk erheblich verändert. Proof of Stake hat seine Effektivität und Vorteile im Vergleich zu Proof of Work bewiesen. Möglicherweise wird Proof of Stake in Zukunft der Hauptkonsensusmechanismus sein, während Proof of Work nur in einigen Netzwerken verwendet wird. Unabhängig von den Änderungen wird Proof of Stake jedoch ein wichtiger Bestandteil der Blockchain-Technologie bleiben.