Hinter jeder Blockchain verbirgt sich ein Algorithmus, dieser ist da, um Recht und Ordnung zu schaffen. Er legt im Vorfeld die Regeln fest und ermöglicht ein geordnetes miteinander.

Die Dezentralisierung kann in der Regel nur bestehen, wenn eine Möglichkeit geschaffen wird, die Wahrheit zu wahren und die Gefahr der Manipulation auf den geringsten Nenner zu senken. Dies geschieht durch den jeweiligen Konsensmechanismus.

Was hat es mit dem Konsens­mechanismus auf sich?

Ein Konsensmechanismus ist ein Algorithmus, der es Maschinen oder Benutzern ermöglicht, sich in einer verteilten Umgebung zu koordinieren. Er muss sicherstellen, dass sich alle Teilnehmer im System auf eine einzige Quelle der Wahrheit einigen können, selbst wenn einige Teilnehmer versagen sollten. Mit anderen Worten, das System muss fehlertolerant sein.

Diese Algorithmen sind das Herzstück der Funktionsweise von Kryptos, da sie das Problem des Double Spendings (Doppelausgabe bzw. doppelte Ausgabe) lösen.
Im Kontext der Kryptowährungen werden Konsens Algorithmen also dazu eingesetzt, um sicher zu stellen, dass Transaktionen gültig sind und die Aufzeichnungen über diese Transaktionen an alle Teilnehmer des Netzwerks verteilt werden und für alle identisch sind. In einem zentralisierten System erledigt diese Aufgabe eine zentrale Einheit, z.B. eine Bank

Welche Konsens-Algorithmen gibt es?

Proof-of-Work (PoW)

Erklärung Proof of Work
Erklärung Proof-of-Work – Bitpanda Academy
  • Der Proof-of-Work Mechanismus ist eine Form der sogenannten Konsens-Mechanismen, um im Netzwerk einen Konsens zu erzielen und sich gemeinsam auf eine identische Version der Blockchain zu einigen.
  • Das Grundprinzip von Proof of Work basiert auf der Idee, dass Miner im Netzwerk nachweisen müssen, dass sie einen gewissen Aufwand aufgebracht haben.
  • Die Idee hinter der Blockchain ist, ein dezentrales Transaktionsbuch zu speichern. Daraus ergibt sich ein Vertrauensproblem, da viele Teilnehmer des Netzwerks in der Regel auf eine zentrale „trusted party“ vertrauen müssen.
  • Um diesen unerwünschten Nebeneffekt zu umgehen, nutzt man Konsens-Algorithmen, die es ermöglichen, dass jeder Teilnehmer prüfen kann, ob seine Blockchain den Regeln entspricht.
  • Die Miner versuchen dabei, durch milliardenfache Ausführung von Rechenoperationen, ein Ergebnis mit bestimmten Eigenschaften zu finden. Haben Sie ein solches Ergebnis getroffen, werden Sie vergütet.
  • Das Durchführen eines Proof-of-Work-Mechanismus bzw. das Berechnen der Ergebnisse bezeichnet man im Kontext von Blockchains als „Mining“.
  • Um Proof-of-Work vollziehen zu können wird Mining Hardware (Grafikkarten) benötigt. Umso besser die Grafikkarte umso lohnender kann Mining werden. Es gibt ebenso die Option die Grafikkarten aneinander zu schalten, um so noch effizienter zu schürfen. Ein Mining Rig

Proof-of-Stake (PoS)

Erklärung Proof of Stake
Erklärung Proof-of-Stake – Bitpanda Academy
  • Der Proof-of-Stake-Mechanismus ist eine Form der sogenannten Konsens-Mechanismen, um im Netzwerk einen Konsens zu erzielen und sich gemeinsam auf eine identische Version der Blockchain zu einigen.
  • Der Proof-of-Stake Algorithmus verwendet einen zufälligen Wahlprozess, um einen Knoten (Node) als Validierer (Validator) für den nächsten Block auszuwählen.
  • Im Fokus steht der Stake (Stapel) eines Anwenders, also sein Anteil an der gesamten Menge an Token am Markt. Je größer der Anteil, desto wahrscheinlicher ist es, dass dieser Anwender ausgewählt wird, um den nächsten Block zu Minen.
  • Proof-of-Stake kannst du dir Grob betrachtet wie eine Aktiengesellschaft vorstellen. Je mehr Anteile du am Unternehmen hast, desto mehr Stimmrechte hast du im Normalfall, um Entscheidungen zu treffen.
  • Der Teilnehmer, der durch den Zufalls-Algorithmus des PoS gezogen wird, hat das Recht den Block zu minen. Man kann man sich das so vorstellen, das jeder Token ein Gewinnlos ist – somit besitzen Nutzer mit einem höheren Stake (= mehr Gewinnlose) auch eine höhere Wahrscheinlichkeit, ausgewählt zu werden.
  • Genauer betrachtet wird das Proof of-Stake Mining als Forging bezeichnet.

Proof-of-Activity (PoA)

Darstellung Kaffeebohnen Hell-/Dunkel (Vor-/Nachteile)
Darstellung zweier Seiten
  • Proof-of-Activity (PoA) ist eine Hybrid-Blockchain aus Proof-of-Work (PoW) und Proof-of-Stake (PoS).
  • PoA gilt als äußerst sicher, da es die Vorgehensweisen der beiden Blockchain kombiniert. Die Blöcke werden durch Rechenleistung an komplexen Aufgaben generiert wie beim Mining-Prozess von PoW. Sobald der Block generiert wurde, geht es in die anschließende Validierung und Signierung der Blöcke, die durch die Anzahl der Coins im System auf die Teilnehmer aufgeteilt wird wie beim Staking-Prozess von PoS.
  • Die Belohnungen werden auf die Miner und Staker-Holder, die in dem Prozess beteiligt waren aufgeteilt.
  • Zu den Vorteilen kommen ebenso die Nachteile die PoA durch die Kombination der beiden Blockchain besitzt. Dazu gehört die starke Ressourcen-Nutzung & das Ungleichgewicht an Staking-Anteilen.
  • Die einzigen Kryptowährungen, die nach meiner Recherche den PoA-Konsensmechanismus verwenden sind
    Espers (ESP) & Decred (DCR)

Delegated-Proof-of-Stake (DPoS)

Bitcoin
Wähler, Zeugen und Delegierte
  • Das System basiert auf Wählern, Zeugen und Delegierten.
  • Wähler bist du, sobald du Tokens in deinem Besitzt hast. Diese geben dir ein Stimmrecht, um die Zeugen zu wählen. Der Wert deiner Stimmrechte richtet sich nach der Anzahl der Token die du besitzt.
  • Als Zeuge wirst du durch das Validieren der neuen Blöcke belohnt. Du bist für die Sicherheit innerhalb des Netzwerkes verantwortlich. Es werden 100 Zeugen gewählt, die im ständigen Wechsel ausgetauscht werden können.
  • Als Delegierter wirst du ebenfalls von der Community gewählt. Du bist für die Wartung des Netzwerks und die Einhaltung der Regeln innerhalb der Blockchain verantwortlich. Als Delegierter hast du das Recht Vorschläge zur Änderung der Blockchain abzugeben. Am Ende werden aber die Vorschläge der Gemeinschaft zur Verbesserung der Blockchain zur Abstimmung vorgelegt.
  • Das Delegated-Proof-of-Stake Konzept lebt davon, dass die Nutzer ein Interesse daran haben den Wert ihres Tokens und der Plattform nicht zu schädigen.
  • Die Dezentralisierung wird durch die begrenzte Anzahl an Zeugen und Delegierten eingeschränkt

Proof-of-Importance (PoI)

Bitcoin
  • Der Proof-of-Importance (POI) ist ein Konsens-Algorithmus, der erstmals von der NEM Blockchain eingeführt und genutzt wurde
  • Eine Mindestzahl von 10.000 XEM Coins werden für einen Knotenpunkt (Node) benötigt.
  • Der Importance Score beurteilt die Wichtigkeit des Nutzers für das System. Je höher dieser Wert ist, desto häufiger kann der Knotenbetreiber zur Erstellung eines neuen Blocks ausgewählt werden
  • Ein Großer Nachteil der Blockchain ist, dass Nutzer sich mit verschiedenen Fake-Accounts ein Netzwerk aufbauen und damit ein Machtmonopol erschaffen können.
  • Der Vorteil von POI im Vergleich zum Proof-of-Work ist, dass es weniger Energie und Ressourcen beansprucht. Denn die Nutzer müssen keine komplexen Rechenaufgaben lösen und brauchen auch kein teures Equipment.