Verschiedene Blockchain-Konsensmechanismen

In diesem Artikel wird erläutert, wie Konsensmechanismen die Merkmale einer Blockchain bestimmen und was dies für uns - die Nutzer der Blockchain-Technologie - bedeutet.

Blockchain und Konsensmechanismen

Hier eine kurze Zusammenfassung: Die Blockchain-Technologie ermöglicht es uns, Datensätze in Blöcken zu verschlüsseln und diese dann miteinander zu verketten, um eine einzige chronologische Quelle der Wahrheit zu schaffen. Was die Blockchain so leistungsfähig macht, ist ihr dezentralisierter Charakter. Blockchain-basierte Datenbanken sind öffentlich zugänglich, aber ohne die Zustimmung eines Quorums der Netzwerkteilnehmer können keine Änderungen vorgenommen werden, was Vertrauen, Sicherheit und Transparenz gewährleistet.

Diese Netzwerkteilnehmer, die auch als "Nodes" bezeichnet werden, sind Akteure in dezentralisierten Netzwerken, die zu einem sicheren und ordnungsgemäßen Funktionieren beitragen, indem sie Verifizierungen durchführen, Transaktionen bestätigen, als Kommunikationszentren fungieren und auf mögliche Datenveränderungen achten. Es wird ein Konsensmechanismus definiert, der sicherstellt, dass alle Nodes synchron miteinander arbeiten. Sie bestimmt auch das besondere Sicherheits- und Anreizsystem eines Netzes.

In diesem Artikel konzentrieren wir uns ausschließlich auf öffentliche Blockchains, da wir bei unseren täglichen Transaktionen eher mit ihnen zu tun haben. Zwei Beispiele für öffentliche Blockchains sind die legendären Bitcoin und Ethereum.

Nicht nur PoW und PoS

Bitcoin und Ethereum haben seit ihrer Entstehung den Proof-of-Work (PoW)-Mechanismus verwendet, um den Status des Netzwerks zu regulieren, aber Ethereum geht mit seinem Ethereum 2.0 -Plan schrittweise zu Proof-of-Stake (PoS) über. Bitcoin wird jedoch bei PoW bleiben, da sein Code immun gegen Konsensänderungen ist. Genauso wichtig ist, dass der Wert von Bitcoin durch seine Bindung an den Energieverbrauch mit den realen Kosten verbunden bleibt. Andere Arten des Blockchain-Konsenses sind weniger verbreitet und werden hauptsächlich angenommen, um den strategischen Prioritäten des Netzwerks zu entsprechen.

Proof-of-Work (PoW)

Wie der Name schon sagt, erfordert diese Art von Konsens ein hohes Maß an "Arbeit". Die Teilnehmer des Netzwerks, die so genannten Miner, sind mit hochentwickelter Software und leistungsstarken Computern ausgestattet, um die Lösung äußerst komplizierter mathematischer Probleme zu finden, durch die ein neuer, gültiger Block erzeugt wird.

Normalerweise ist die Schwierigkeit des Minings positiv mit der Anzahl der Miner korreliert, so dass der Schwierigkeitsgrad steigt, wenn mehr Miner am Netzwerk teilnehmen. Das bedeutet, dass a) eine höhere Sicherheit mit mehr Minern erreicht wird und b) Fairness für alle Miner garantiert ist.

PoW-Blockchains sind in Bezug auf Organisation und Standort wirklich dezentralisiert, da sich Miner dort niederlassen werden, wo es billigen Strom gibt, um ihre Gewinne zu maximieren. Elektrizität ist an mehreren Orten auf der Welt gegen eine geringe Gebühr verfügbar, so dass die Mining-Aktivitäten weltweit verstreut sind.

Proof-of-Stake (PoS)

Umweltfreundlicher als PoW ist PoS, das vollständig auf dem Staking von Assets beruht. Um ein "Node" in einem PoS-Netzwerk zu werden, muss man Assets in einem speziellen Smart Contract sperren, um die Chance zu haben, einen neu generierten Block zu erhalten. Der PoS-Algorithmus wählt die Staker nach dem Zufallsprinzip auf der Grundlage ihrer Anteile an den Assets im Netzwerk aus. Zum Beispiel hat ein Staker, dessen Assets 10% der gesamten Assets ausmacht, eine 10%ige Chance, einen neu generierten Block zu erhalten. Die Anreize werden auch an die Staker proportional zum Verhältnis zwischen ihrem Stake und den gesamten gestaketen Assets verteilt. Infolgedessen ist dieser Mechanismus ein wichtiger Werttreiber für PoS-Kryptowährungen.

Beispiele: Avalanche, Cardano, Algorand.

Delegated Proof-of-Stake (DPoS)

DPoS fügt dem etwas zentralisierten PoS-Modell eine demokratische Verfeinerung hinzu. Während in PoS-Netzen die wirtschaftlichen Ressourcen den Validierungsprozess direkt beeinflussen, haben in DPoS-Netzen die Staker die Möglichkeit, über die Blockproduzenten abzustimmen. Diese Blockersteller, auch Delegatoren/Zeugen genannt, werden auf der Grundlage ihres Stakes gewählt, der ihre Zuverlässigkeit und Vertrauenswürdigkeit widerspiegelt. Die Anreize und Sanktionen werden zwischen den Stakern und den Delegierten aufgeteilt, wodurch eine stärkere Demokratisierung innerhalb des Netzwerks gefördert wird. Delegatoren bleiben in der Regel aktiv, um rechenschaftspflichtig zu bleiben, was den Transaktionsprozess erheblich beschleunigen kann. Beispiele: EOS, Tron.

Nominated Proof-of-Stake (NPoS)

NPoS ist ähnlich wie DPoS, aber mit einem komplexeren Abstimmungsverfahren. Die Staker, die so genannten Nominatoren, wählen eine Reihe von Validierer aus, indem sie ihre Token als Sicherheiten abtreten. Die Prüfer mit den meisten Sicherheiten erhalten die Verantwortung für die Erstellung neuer Blöcke, aber die endgültige Gruppe der Prüfer kann sich von den nominierten Gruppen stark unterscheiden. Dadurch wird sichergestellt, dass jeder Nominierende eine gute Chance hat, belohnt zu werden, und auch die Validierer müssen sich des Vertrauens der Community würdig erweisen. Beispiele: Polkadot, Kusama.

Proof-of-Authority (PoA)

Ein weiterer Konsensmechanismus, der großen Wert auf das soziale Kapital der Node-Validierer legt, ist PoA. Die Community wählt die zuverlässigsten Nutzer und strategischen Partner des Projekts aus, d. h. Nutzer mit einem langfristigen Interesse am künftigen Erfolg des Netzwerks, und gibt ihnen das Recht, neue Blöcke zu erzeugen. Natürlich geht es nicht nur um den sozialen Status. Diese zugelassenen Validierer müssen auch ihre Assets staken. Beispiele: VeChain, TomoChain.

Proof-of-History (PoH)

Solana war das erste Unternehmen, das 2018 eine Mischung aus PoS und PoH einführte und einen schnelleren, effizienteren und sicheren Validierungsprozess versprach. In jeder Node des Solana-Netzwerks ist eine kryptografische Uhr integriert, so dass jede Information in nachweislich chronologischer Reihenfolge und mit einem bestimmten Zeitstempel aufgezeichnet wird. Anstatt auf die Antworten anderer Nodes zu warten, kann jeder Validierer unabhängig über die Gültigkeit von Blocknachrichten entscheiden, wodurch der Konsensprozess für Solana-Transaktionen beschleunigt wird.

In diesem Artikel haben wir die gängigsten Konsensmechanismen im Blockchain-Bereich vorgestellt, die jeweils von einer Reihe von Projekten genutzt werden, deren Namen Ihnen bestimmt bekannt vorkommen. Dies ist natürlich eine unvollständige Liste von Konsensmechanismen, die es bereits gibt und die aufgrund des Wachstums des Blockchain-Sektors in Kürze geschaffen werden. Unabhängig davon, wie unterschiedlich sie gestaltet sind, besteht das letztendliche Ziel des Konsenses einfach darin, den effektiven Betrieb von Blockchains aufrechtzuerhalten. Daher wird von den Entwicklungen bei den Konsensalgorithmen erwartet, dass sie die Datenintegrität durch Einzigartigkeit, Konsistenz und Ehrlichkeit schützen.

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