Proof of Stake erklärt

06.12.2018

Was ist ein Proof-of-Stake?

Der Proof-of-Stake Konsensalgorithmus wurde bereits 2011 auf dem Bitcointalk-Forum diskutiert, um die Probleme des derzeit beliebtesten Algorithmus, des Proof-of-Works, zu lösen. Während sie beide das gleiche Ziel haben, und zwar in der Blockchain einen Konsens zu erreichen, ist der Prozess zur Erreichung des Ziels ganz anders.


Wie funktioniert er?

Der Proof-of-Stake Algorithmus verwendet einen zufälligen Wahlprozess, um einen Knoten (Node) als Validierer für den nächsten Block auszuwählen. Dies geschieht basierend auf einer Kombination von Faktoren, die das Staking-Alter, Zufall und das Vermögen des Knotens umfassen kann.

Es kann angemerkt werden, dass in Proof-of-Stake Systemen Blöcke eher "geforged" als gemined werden. Kryptowährungen mit Proof-of-Stake beginnen häufig mit dem Verkauf von eingangs geminedten (pre-mine) Coins. Alternativ können sie auch mit dem Proof-of-Work Algorithmus beginnen und später zum Proof-of-Stake wechseln.

Während Proof-of-Work basierte Systeme Kryptowährungen schaffen um Miner zu belohnen, verwendet das Proof-of-Stake System in der Regel Transaktionsgebühren als Belohnung.

Benutzer, die am forging Prozess teilnehmen wollen, sind verpflichtet, eine bestimmte Anzahl ihrer Coins als ihren Einsatz im Netzwerk zu blockieren. Die Größe des Einsatzes bestimmt die Chancen, dass ein Knoten als nächster Validierer ausgewählt wird, um den nächsten Block zu forgen - je größer der Einsatz, desto größer die Chancen. Damit der Prozess nicht nur die reichsten Knoten im Netzwerk begünstigt, werden dem Auswahlprozess weitere einzigartige Methoden hinzugefügt. Die beiden am häufigsten verwendeten Methoden sind "zufällige Blockauswahl" und "Coin-Auswahl nach Alter".

Bei der zufälligen Blockauswahl werden die Validierer durch die Suche nach Knoten mit einer Kombination aus dem niedrigsten Hash-Wert und dem höchsten Einsatz ausgewählt, und da die Größe der Einsätze öffentlich ist, kann der nächste Validierer in der Regel von anderen Knoten vorhergesagt werden.

Die Coin-Auswahl nach Alter wählt Knoten dahingehend aus, wie lange ihre Token bereits gelocked sind. Das Coin Alter wird berechnet, indem man die Anzahl der Tage, an denen die Coins als Einsatz gehalten werden, mit der Anzahl der Coins multipliziert, die eingesetzt sind. Sobald ein Knoten einen Block geforged hat, wird sein Coin Alter auf Null zurückgesetzt und er muss eine gewisse Zeit warten, um einen weiteren Block schmieden zu können - dies verhindert, dass Knoten mit einem großen Einsatz die Blockchain dominieren.

Jede Kryptowährung, die den Proof-of-Stake Algorithmus verwendet, hat ihre eigenen Regeln und Methoden, die die ihrer Meinung nach bestmögliche Kombination für sie und ihre Benutzer ausmacht.

Wenn ein Knoten ausgewählt wird, um den nächsten Block zu forgen, prüft er, ob die Transaktionen im Block gültig sind, signiert den Block und fügt ihn der Blockchain hinzu. Als Belohnung erhält der Knoten die Transaktionsgebühren, die den Transaktionen im Block zugeordnet sind.

Wenn ein Knoten aufhören will ein Forger zu sein wird sein Einsatz zusammen mit den verdienten Belohnungen nach einer bestimmten Zeitspanne freigegeben, so dass das Netzwerk Zeit hat, um zu überprüfen, ob es keine unehrlichen Blöcke gibt, die der Knoten der Blockchain hinzugefügt hat.



Sicherheit

Der Einsatz dient als finanzieller Motivator für den Forger Knoten, um betrügerische Transaktionen weder zu kreieren noch zu validieren. Erkennt das Netzwerk eine betrügerische Transaktion, verliert der Forger Knoten einen Teil seines Einsatzes und das Recht, in Zukunft als Forger teilzunehmen. Solange der Einsatz höher ist als die Belohnung, würde der Validierer mehr Münzen verlieren, als er bei einem Betrugsversuch gewinnen würde.

Um das Netzwerk effektiv zu kontrollieren und betrügerische Transaktionen zu genehmigen, müsste ein Knoten eine Mehrheitsbeteiligung am Netzwerk besitzen, auch bekannt als 51% Angriff. Abhängig vom Wert einer Kryptowährung wäre dies sehr unpraktisch, da man, um die Kontrolle über das Netzwerk zu erlangen, 51% des zirkulierenden Angebots erwerben müsste.

Die Hauptvorteile des Proof-of-Stake Algorithmus sind Energieeffizienz und Sicherheit. 

Einer großen Anzahl von Benutzern wird empfohlen, Knoten zu betreiben, da dies einfach und kostengünstig ist. Dies und der Zufallsprozess machen das Netzwerk zudem dezentraler, da für die Gewinnung der Blöcke keine Mining-Pools mehr benötigt werden. Und da es weniger notwendig ist, neue Coins zu kreieren um Forger zu belohnen, hilft es, den Preis eines bestimmten Coins stabiler zu halten.

Es ist gut, sich daran zu erinnern, dass sich die Kryptowährungsindustrie schnell verändert und weiterentwickelt und dass es auch mehrere andere Algorithmen und Methoden gibt, die entwickelt und erprobt werden.

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