Proof of Work

06.12.2018

Was ist ein Proof of Work?

Ursprünglich aus dem Jahr 1993 stammend, wurde das Proof-of-Work-Konzept entwickelt, um Denial-of-Service-Angriffe und anderen Servicemissbrauch wie Spam in einem Netzwerk zu verhindern, indem vom Servicebenutzer etwas Arbeit abverlangt wird. Die abverlangte Arbeit ist in der Regel Verarbeitungszeit durch einen Computer.

Im Jahr 2009 führte Bitcoin eine innovative Methode ein, um Proof of Work als Konsensalgorithmus zu verwenden, der zur Validierung von Transaktionen und zur Übertragung neuer Blöcke an die Blockchain verwendet wird.

Dieser hat sich schließlich zu einem weit verbreiteten Konsensverfahren in vielen verschiedenen Kryptowährungen entwickelt.


Wie funktioniert er?

Kurz gesagt, Miner in einem Netzwerk treten bei der Lösung komplexer Rechenaufgaben gegeneinander an. Während die Puzzle schwer zu lösen sind, ist die Überprüfung, ob die Lösung denn richtig ist, leicht. Sobald ein Miner die Lösung für das Rätsel gefunden hat, kann er den Block an das Netzwerk senden, wo alle anderen Miner dann überprüfen, ob die Lösung korrekt ist.


Nehmen wir ein Beispiel. 

Bitcoin ist ein blockchain-basiertes System, das durch die Zusammenarbeit dezentraler Knoten (Nodes) unterhalten wird. Einige dieser Knoten werden als Miner bezeichnet und sind dafür verantwortlich, neue Blöcke in die Blockchain aufzunehmen. Dazu müssen die Miner versuchen, eine Zufallszahl (nonce) zu erraten. Diese Zahl muss, wenn sie mit den im Block angegebenen Daten kombiniert und in eine Hash-Funktion eingesetzt wird, ein Ergebnis liefern, das den gegebenen Bedingungen entspricht, z.B. einen Hash beginnend mit vier Nullen. Wenn ein übereinstimmendes Ergebnis gefunden wird, überprüfen die anderen Knoten die Gültigkeit des Ergebnisses und der Minerknoten wird mit der Blockprämie belohnt.

Daher ist es unmöglich einen neuen Block in die Main Chain hinzuzufügen ohne zuvor eine gültige nonce zu finden, der wiederum die Lösung eines bestimmten Blocks (Blockhash) erzeugt. Jeder validierte Block enthält einen Blockhash, der die vom Miner geleistete Arbeit darstellt, deshalb wird er als Proof-of-Work bezeichnet.

Proof of Work hilft, das Netzwerk vor zahlreichen verschiedenen Angriffen zu schützen. Ein erfolgreicher Angriff würde viel Rechenleistung und viel Zeit für die Berechnungen erfordern und wäre daher ineffizient. Die anfallenden Kosten wären höher als die potenziellen Vorteile eines Angriffs auf das Netzwerk.

Ein Problem mit Proof of Work ist, dass das Mining teure Computerhardware erfordert, die viel Strom verbraucht. Zudem findet sie über komplizierte Algorithmenberechnungen zur Gewährleistung der Sicherheit des Netzwerks hinaus keine weitere Verwendung.

Obwohl Proof of Work vielleicht nicht die effizienteste Lösung ist, ist es immer noch eine der beliebtesten Methoden, um einen Konsens in Blockchains zu erreichen. Es gibt bereits alternative Methoden und Ansätze, um die Probleme zu lösen, aber nur die Zeit wird zeigen, welche Methode der Nachfolger von Proof-of-Work sein wird.

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