7 Min. LesezeitDer Gründer von Bitcoin mit dem Pseudonym Satoshi Nakamoto designte es als Peer-to-Peer-Netzwerk, was bedeutet, dass Gegenparteien direkt (ohne eine Zwischenpartei wie Banken) Transaktionen durchführen können. Dieses System erforderte eine Möglichkeit, Transaktionen aufzuzeichnen und doppelte Ausgaben zu vermeiden (wenn ein Besitzer dieselbe Coin mehrmals ausgibt). Deshalb führte Satoshi den sogenannten Konsensmechanismus ein.
Ein Konsensmechanismus basiert auf einer Gruppe von Teilnehmern, die normalerweise als „Knoten“ bezeichnet werden. Sie erstellen Aufzeichnungen aller Transaktionen und spielen eine wichtige Rolle bei der Sicherheit und Skalierbarkeit einer Blockchain. Da diese Technologie außerhalb des Krypto-Ökosystems wenig bekannt ist, erklären wir in diesem Artikel, wie die zwei am häufigsten verwendeten Mechanismen funktionieren, und sehen uns ihre Hauptunterschiede an.
Proof of Work (PoW)
PoW basiert auf zwei Arten von Knoten, um das Netzwerk aufrechtzuerhalten.
Miner sind dafür verantwortlich, Transaktionen zu validieren und der Chain neue Blocks hinzuzufügen. Sie konkurrieren um das Recht, Transaktionen zu verarbeiten, indem sie komplexe mathematische Probleme lösen, wofür eine große Menge Rechenleistung benötigt wird. Im Gegenzug erhalten Miner Blockprämien in Form von der nativen Währung des Protokolls. So gelangen die meisten Coins in den Umlauf. Nach dem kürzlichen Halving beträgt der Wert von Bitcoins Blockprämien beispielsweise 3,125 BTC ($196,837, Stand vom 27. August 2024).
Die andere Art von Knoten sind die individuellen Server, die die Blockchain ausmachen. Sie verifizieren jeden Block, vermeiden doppelte Ausgaben und gewährleisten, dass das gesamte Netzwerk über die neuesten Aufzeichnungen zu jeder Transaktion verfügt.
Der PoW-Konsensmechanismus wird von Bitcoin verwendet, der originalen Kryptowährung mit der größten Marktkapitalisierung. Andere wenden ihn ebenfalls an, darunter Dogecoin (Marktkapitalisierung von 15.36 Mrd. $), Litecoin (4.74 Mrd. $) und Monero (3.08 Mrd. $). Ethereum führte zunächst ein PoW-Protokoll ein und stieg dann auf Proof of Stake um.
Der größte Vorteil von PoW ist die Sicherheit. Ein böswilliger Akteur müsste Kontrolle über 51 % der Blockchain haben, um bereits verarbeitete Transaktionen zu modifizieren, was als 51-%-Attacke bezeichnet wird. Die Menge der dafür nötigen Rechenleistung, für Bitcoin aktuell auf 724 Mio. $ pro Stunde geschätzt, macht dies unerschwinglich. PoW-Konsensmechanismen sind außerdem stark dezentralisiert, da die Eintrittsbarrieren für Knoten niedrig sind. Laut der Krypto-Zahlungsapp Bitpay hatte das Bitcoin-Netzwerk im Februar dieses Jahres 18.000 Knoten.
Es gibt jedoch auch Nachteile. Einer der größten Kritikpunkte des PoW ist die Menge an Strom, die von Minern beansprucht wird. Laut Studien der University of Cambridge belegt Bitcoin im Bereich des Energieverbrauchs den 27 Platz unter Branchen und Ländern sowie den 67 Platz im Bereich Treibhausgasemissionen. Allerdings gehen Miner zu alternativen Energiequellen über. Der andere Kritikpunkt von PoW ist die mangelnde Skalierbarkeit. Im Fall von Bitcoin priorisierte Satoshi die Sicherheit und Dezentralisierung des Netzwerks, was die Verarbeitung von Transaktionen verlangsamte (gemeinhin bekannt als „Blockchain-Trilemma“). Layer-2s helfen, dieses Problem anzugehen.
Proof of Stake (PoS)
PoS-Knoten sind Validatoren, die native Token in einem Smart Contract sperren oder „staken“ müssen, um das Recht zu erhalten, Transaktionen zu verarbeiten und Blocks zu verifizieren, bevor Sie zur Chain hinzugefügt werden. Ausgewählt zu werden, ist wie im Lotto zu gewinnen, da das Protokoll für jeden Block willkürlich einen Validator auswählt. Je höher der Stake, desto größer die Chancen.
PoS-Protokolle zahlen außerdem Blockprämien in nativen Token. Allerdings bestrafen sie Knoten für schlechtes Verhalten wie z. B. Offlinesein oder die Bestätigung ungültiger Blocks, indem sie einen Teil ihres Stake konfiszieren oder „slashen“.
In manchen Fällen kann der mindestens benötigte Stake, um an einem PoS-Konsensmechanismus teilzunehmen, unerschwinglich erscheinen. Beispielsweise müssen Ethereum-Validatoren 32 Ether sperren, was einem Wert von 99.185 $ entspricht (Stand vom 15. November 2024). Allerdings ermöglichen es Staking-Pools den Besitzern kleinerer Mengen nativer Token, ihre Geldmittel zu bündeln und ein passives Einkommen zu erhalten. Zu den bekanntesten Ether-Pools gehören Lido und RocketPool. Exchanges wie Binance und Coinbase bieten diesen Service jedoch ebenfalls an.
Ethereum, die zweitgrößte Krypto nach Marktkapitalisierung, stieg im September 2022 von PoW auf PoS um, ein wichtiges Event, das „The Merge“ genannt wurde. Viele dieser Protokolle, die der Blockchain-Technologie zusätzliche Funktionalität verleihen, verwenden außerdem PoS, darunter Cardano (Marktkapitalisierung von 13.28 Mrd. $), Avalanche (10.58 Mrd. $), Polkadot (6.81 Mrd. $) und Near (5.40 Mrd. $).
Einer der Hauptvorteile von PoS ist seine Skalierbarkeit. Die Zeit, die Ethereum durchschnittlich benötigt, um einen Transaktionsblock zu verarbeiten, beträgt 12.06 Sekunden, im Vergleich zu 10.75 Minuten im Fall von Bitcoin – dies liegt hauptsächlich daran, dass die Auswahl von Validatoren relativ schnell abläuft. Ein weiterer Vorteil ist die energetische Effizienz: die Software zum Validieren von Transaktionen läuft auch auf Standard-Laptops. „The Merge“ reduzierte Ethereums Energieverbrauch um 99,9 %.
Der Hauptkritikpunkt von PoS ist die potenzielle Zentralisierung durch die Dominanz einer kleinen Anzahl an Validatoren mit erheblichen Ressourcen, wodurch das Risiko eines einzelnen Ausfallpunkts steigt. Nachforschungen von Dune zeigen, dass Lido und Coinbase aktuell über 40.7 % der gesamten im Ethereum-Ökosystem gesperrten Ether ausmachen. PoS-Protokolle ermöglichen es größeren Stakers, ihre Dominanz zu untermauern, indem sie ein Bündel an Blockprämien erhalten, und erlauben es Früheinsteigern, einen unverhältnismäßigen Einfluss zu etablieren.
Fazit
Ein Konsensmechanismus ist ein System, das Transaktionen auf einer Blockchain validiert und sicherstellt, dass alle Knoten über die neuesten Aufzeichnungen verfügen. Die bekanntesten Mechanismen sind PoW und PoS.
Satoshi erschuf den PoW-Mechanismus für Bitcoin, die originale und größte Kryptowährung, und andere Coins wie Dogecoin und Litecoin folgten dem Beispiel. Ethereum stellt die zweitgrößte Krypto nach Marktkapitalisierung aus und ist die bekannteste PoS-Blockchain. Zu den weiteren Protokollen, die diesen Mechanismus angenommen haben, gehören Cardano und Avalanche.
PoW und PoS verfolgen unterschiedliche Ansätze bezüglich der Auswahl von Validatoren, die Transaktionen verarbeiten und neue Blocks zur Chain zufügen: PoW benötigt Validatoren, die als Miner bekannt sind und komplexe mathematische Probleme lösen, während PoS willkürlich Validatoren auswählt, die eine bestimmte Menge an nativen Token des Protokolls gestakt haben.
In der Grafik unten sehen Sie eine Zusammenfassung der anderen Hauptunterschiede zwischen den zwei Mechanismen.
