Proof of Stake

Was ist Proof of Stake (PoS)?

Beim Proof of Stake (PoS) handelt es sich um einen Konsensmechanismus, der in Blockchain-Netzwerken zur Validierung und Authentifizierung von Kryptow?hrungstransaktionen und zur Erzielung einer Einigung über den Stand des Ledgers verwendet wird.

Definitionsgem?? arbeiten Proof-of-Stake-Mechanismen mit Validatoren, die ihre Krypto-Best?nde in die Blockchain staken oder sperren, um sich das Recht auf Wettbewerb bei der Validierung von Transaktionsbl?cken zu sichern und sie der Chain hinzuzufügen.

Mit dem PoS soll ein energieeffizienter, skalierbarer und wirtschaftlich motivierter Ansatz zur Erzielung eines dezentralen Konsenses in Distributed-Ledger-Netzwerken geschaffen werden.

Proof of Stake (PoS) einfach erkl?rt

PoS wurde zur Erh?hung der Skalierbarkeit und zum geringeren Energieverbrauch als sein Vorg?nger Proof of Work (PoW) entwickelt.

Damit hat Proof of Stake das Verfahren zur Validierung von Transaktionen in dezentralen Netzwerken und zur Aufrechterhaltung der Integrit?t ihrer Ledger neu definiert.

In einem dezentralen Netzwerk wie einer Blockchain gibt es keine zentrale Beh?rde, die Transaktionen validiert und die Integrit?t des Hauptbuchs aufrechterh?lt.

Stattdessen erm?glichen Konsensmechanismen den Netzwerkteilnehmern, den so genannten Knoten, sich gemeinsam auf die Reihenfolge und Gültigkeit von Transaktionen zu einigen und so sicherzustellen, dass alle Knoten zum gleichen Schluss bezüglich des Stands der Blockchain kommen.

Mit PoS k?nnen Blockchain-Netzwerke den Konsens auf energieeffizientere Weise erreichen und so die Umweltauswirkungen herk?mmlicher PoW-basierter Systeme verringern.

Zudem bietet PoS Vorteile bei der Skalierbarkeit, da es den für die Validierung von Bl?cken erforderlichen Rechenaufwand reduziert und eine schnellere Transaktionsverarbeitung sowie einen h?heren Netzwerkdurchsatz erm?glicht.

Wie funktioniert Proof of Stake?

Der PoS-Mechanismus basiert auf dem Konzept des Staking, bei dem Validatoren, die Computersysteme betreiben, eine bestimmte Menge ihrer Krypto-Coins auf der Blockchain sperren müssen.

Diese Coins dienen als Sicherheit für die Teilnahme an der Validierung und Erstellung neuer Bl?cke mit Transaktionen, die der Kette hinzugefügt werden.

Der eingezahlte Betrag fungiert als Kaution und bietet Validatoren einen Anreiz, ehrlich zu handeln und sich an die Regeln des Netzwerks zu halten.

Je h?her der Einsatz ist, desto gr??er ist die Wahrscheinlichkeit, als Validator ausgew?hlt zu werden. Die Validatoren haben also ein ureigenes Interesse daran, die Integrit?t des Netzwerks aufrechtzuerhalten, um ihr gesetztes Kapital zu schützen.

Ausgew?hlte Validatoren schlagen abwechselnd neue Bl?cke vor, die der Blockchain hinzugefügt werden sollen. Der Validator erstellt einen neuen Block, der einen Stapel gültiger Transaktionen enth?lt.

Dabei werden in der Regel Transaktionen mit h?heren Gebühren oder jene, die am l?ngsten im Transaktionspool gewartet haben, bevorzugt.

Schl?gt ein Validator einen Block vor, überprüfen andere Validatoren im Netzwerk, ob die in dem Block enthaltenen Transaktionen den Konsensregeln des Netzwerks entsprechen und keine Protokollrichtlinien verletzt haben, wie z. B. Doppelausgaben oder ungültige Signaturen.

Ein Konsens liegt vor, wenn eine Supermehrheit der Validatoren der Gültigkeit des vorgeschlagenen Blocks zustimmt.

Diese Einigung wird in der Regel durch Mechanismen wie Byzantine Fault Tolerance (BFT) oder Delegated Proof of Stake (DPoS) erreicht, bei denen eine vordefinierte Anzahl von Validatoren ihre Zustimmung zu dem vorgeschlagenen Block signalisieren muss.

Nachdem ein Block validiert und vom Netzwerk akzeptiert wurde, kommt er in die Blockchain und wird Teil des unver?nderlichen Hauptbuchs.

Dieser Prozess stellt sicher, dass alle teilnehmenden Knoten im Netzwerk einen einheitlichen überblick über den Transaktionsverlauf behalten, was Doppelausgaben verhindert und die Integrit?t der Blockchain gew?hrleistet.

Als Gegenleistung für ihre Teilnahme werden Validatoren mit zus?tzlichen Krypto-Token belohnt.

Dabei handelt es sich üblicherweise um einen Anteil an den Transaktionsgebühren, der sich nach der H?he des gestakten Betrags und der Dauer der Sperrung ihrer Coins für das Netzwerk richtet.

Je nach PoS-Mechanismus k?nnen verschiedene Methoden zur Konsensfindung eingesetzt werden.

Bei Blockchains, die mit Sharding arbeiten, d.h. Stapel von Transaktionen werden zur schnelleren Verarbeitung in Shards aufgeteilt, fügen Validatoren, die die Transaktionen verifizieren, diese einem Shard-Block hinzu.

Daraufhin muss eine bestimmte Anzahl von Validatoren ein Abstimmungskomitee bilden, um zu einem Konsens zu gelangen, dass ein Block gültig ist und geschlossen werden kann.

Proof of Stake auf Ethereum 2.0

Ethereum 2.0, das mit Spannung erwartete Upgrade der Ethereum-Blockchain, stellt eine der bisher bedeutendsten Implementierungen von PoS dar.

Ethereum hat den übergang von PoW zu PoS vollzogen, um Bedenken hinsichtlich der Skalierbarkeit auszur?umen und ein nachhaltigeres und wirtschaftlich tragf?higes Blockchain-?kosystem zu schaffen.

Der Proof-of-Stake-Mechanismus von Ethereum, bekannt als Beacon Chain, führt Validator-Knoten ein, die Ether-Coins (ETH) zur Sicherung des Netzwerks staken und Belohnungen für ihre Beitr?ge erhalten.

Um ein Validator auf Ethereum 2.0 zu werden, müssen die Teilnehmer mindestens 32 ETH staken. Dabei werden ihre Coins in einem Smart Contract auf der Ethereum 1.0-Kette gesichert und effektiv auf die Beacon Chain übertragen.

Für ihre Teilnahme verdienen Validatoren eine Pr?mie in Form von zus?tzlichen ETH.

Ethereum 2.0 führt einen Finality-Mechanismus namens Casper Friendly Finality Gadget (FFG) ein. Casper FFG stellt das Konzept der ?finalisierten Bl?cke“ vor, d.h. Bl?cke, die einen irreversiblen Konsens im gesamten Netzwerk erreicht haben.

Damit soll das Risiko von Kettenreorganisationen und Double-Spending-Angriffen verringert werden.

Welche Kryptow?hrungen verwenden PoS?

Neben Ethereum gibt es andere Kryptow?hrungen, die PoS als Konsensmechanismus unterstützen:

• Cardano (ADA)
• Polkadot (DOT)
• Tezos (XTZ)
• Algorand (ALGO)

Diese Netze nutzen PoS zur effizienten und nachhaltigen Konsensfindung und bieten eine Alternative zum ressourcenintensiven PoW.

Proof of Stake vs. Proof of Work

PoS und PoW sind zwei unterschiedliche Ans?tze zur Erreichung eines Konsenses in einem Blockchain-Netzwerk.

Im Gegensatz zu PoW, der auf Rechenleistung und konkurrierendes Mining bei der Validierung von Transaktionen setzt, funktioniert PoS unter der Voraussetzung, dass Validatoren ihre Kryptow?hrungsbest?nde zur Verarbeitung von Bl?cken auf der Grundlage ihrer Einsatzh?he staken.

PoS-Sicherheit

Widerstandsf?higkeit gegen Angriffe

PoS-Netzwerke sind so konzipiert, dass sie durch Mechanismen wie Byzantine Fault Tolerance (BFT) und adaptive Konsensalgorithmen, die ein gewisses Ma? an b?sartigem Verhalten oder Netzwerkausf?llen tolerieren k?nnen, ohne den Gesamtkonsens zu beeintr?chtigen, verschiedenen Formen von Angriffen und St?rungen standhalten.

Schwachstellen und Herausforderungen

Proof of Stake: Vor- und Nachteile

Fazit

Der Proof of Stake stellt eine Weiterentwicklung der Blockchain-Konsensmechanismen dar und bietet energieeffiziente und skalierbare Alternativen zum traditionellen Proof-of-Work-Ansatz.

Mit PoS k?nnen Netzwerkteilnehmer ihre Kryptow?hrung in die Blockchain staken, ohne in teure Mining-Hardware investieren zu müssen.

Das Staking bietet einen Anreiz für Validatoren, zur Integrit?t und Sicherheit der Blockchain beizutragen, er?ffnet aber auch M?glichkeiten für b?swillige Angreifer, die Kontrolle zu erlangen.

Es werden wahrscheinlich Variationen von PoS-Mechanismen entstehen, da die Blockchain-Entwickler nach Wegen zur Steigerung der Sicherheit und Effizienz der Blockchain bei gleichzeitiger Begrenzung ihrer Umweltauswirkungen suchen.

FAQ