Blockchain-Konsensalgorithmen und ihre Varianten

Dieser Artikel ist für Anfänger geschrieben, die gerade erst anfangen, die Krypto-Welt kennenzulernen. Wir möchten dir ein wenig helfen. Wie du vielleicht schon vermutet hast, wird dieser Artikel über Blockchain-Konsensalgorithmen handeln.

Auf dem Blockchain-Markt gibt es viele Konsensalgorithmen, die es uns ermöglichen zu wählen, welcher Knoten für das Signieren des nächsten Blocks am relevantesten ist. Einige von ihnen sind gut bekannt und werden häufig verwendet, wie der PoW-Algorithmus, und einige versuchen erst, sich einen Platz an der Sonne zu verdienen.

Was sind Konsensalgorithmen?

Die meisten Kryptowährungen haben eine Blockchain, die von einem Mechanismus zur Konsensfindung gesteuert wird. Das Ziel dieses Konsensalgorithmus ist es, Informationen in der Blockchain zu speichern und gleichzeitig den sicheren und effizienten Betrieb des Kryptowährungsnetzwerks zu gewährleisten.

Transaktionsdaten in Kryptowährungen werden in der Blockchain aufgezeichnet und können dann nicht mehr geändert werden. Ein Konsensmechanismus überprüft die Gültigkeit dieser Transaktionen. Das Besondere an diesem Prinzip ist, dass die Bestätigung der Informationen aus jeder Transaktion von 51% der Teilnehmer im Netzwerk erfolgen sollte. Der Konsensalgorithmus sollte so aufgebaut sein, dass der stabile Betrieb des Netzwerks gewährleistet ist.

Hier sind die beliebtesten Varianten von Blockchain-Konsensalgorithmen.

Proof-of-Work (PoW)

Dank Bitcoin ist der PoW-Konsensalgorithmus der bekannteste Weg, Transaktionen zu bestätigen. Die Hauptidee ist, dass die Knoten des Blockchain-Netzwerks bei der Bestätigung von Transaktionen komplexe Rechenarbeit leisten, deren Ergebnis von anderen Knoten des Netzwerks leicht und schnell überprüft werden kann.

Der erste Knoten, der alle notwendigen Berechnungen vollständig durchgeführt hat, erhält eine Belohnung vom Blockchain-Netzwerk. Alle Knoten konkurrieren miteinander (durch Erhöhung der Kapazität der Rechenressourcen), um der Knoten zu sein, der eine Belohnung erhält.

Nachteile des PoW-Konsensalgorithmus:

• Sinnlose Energiekosten
• Eine große Anzahl von Knoten führt Berechnungen durch, aber in Wirklichkeit führt nur einer (der erste) die erfolgreiche Arbeit aus und erhält eine Belohnung. Das ist der Hauptgrund für die Entwicklung neuer Konsensalgorithmen.

Proof-of-Stake (PoS)

PoS ist einer der beliebtesten Konsensalgorithmen in Blockchain-Netzwerken. Bei diesem Algorithmus wählt der Ersteller des nächsten Blocks in der Blockchain einen Knoten mit einem größeren Guthaben aus – also mit mehr Ressourcen, wie Coins in der Kryptowährung. Für die Erstellung des Blocks selbst erhält der Knoten keine Belohnung. Die Belohnung wird für die Transaktion gezahlt.

Mögliche Optionen zur Knotenauswahl:

• zufällig aus den „reichsten“ Knoten;
• zufällig aus den ältesten Knoten.

Nachteile des PoW-Konsensalgorithmus:

• Motivation zur Konzentration von Mitteln, was zur Zentralisierung des Netzwerks führen kann.

Delegated Proof-of-Stake (DPoS)

DPoS ist eine der Varianten des Proof-of-Stake-Konsensalgorithmus, bei dem Blöcke von den ausgewählten Vertretern signiert werden. Die Besitzer der größten Guthaben wählen ihre Vertreter, von denen jeder das Recht hat, Blöcke im Blockchain-Netzwerk zu signieren. Jeder Vertreter mit einem oder mehreren Prozent aller Stimmen gelangt in den Rat. Aus dem gebildeten „Board of Directors“ wird (im Kreis) der nächste Vertreter ausgewählt, der den nächsten Block signieren wird. Falls der Vertreter aus irgendeinem Grund seinen Turnus beim Signieren verpasst hat, verliert er die delegierten Stimmen und verlässt das „Board of Directors“, woraufhin an seiner Stelle der nächstgeeignete Kandidat ausgewählt wird.

Die Besitzer der Guthaben, die die Stimmen delegieren, verlieren in keiner Weise die Kontrolle über sie, da sie diese jederzeit vom Vertreter abheben können.

Leased Proof-of-Stake (LPoS)

LPoS ist eine weitere Modifikation des Proof-of-Stake-Algorithmus. Er wird nur von der Waves-Plattform unterstützt. Im Rahmen dieses Algorithmus hat jeder Nutzer die Möglichkeit, sein Guthaben an Mining-Knoten zu verleasen, und diese Mining-Knoten geben wiederum einen Teil der Gewinne an die Nutzer weiter. Dieser Konsensalgorithmus ermöglicht es, Einnahmen aus Mining-Aktivitäten zu erzielen, ohne Mining selbst zu nutzen.

Proof-of-Importance (PoI)

PoI ist der Konsensalgorithmus, den die Blockchain-Plattform NEM verwendet hat. Die Bedeutung jedes Nutzers im NEM-Netzwerk wird durch die Höhe der ihm auf dem Guthabenkonto verfügbaren Mittel und die Anzahl der von/zu seiner Wallet getätigten Transaktionen bestimmt. Anders als das üblichere PoS, das nur das Guthaben der verfügbaren Mittel des Nutzers berücksichtigt, bezieht PoI sowohl die Höhe der Mittel als auch die Aktivität des Nutzers im Blockchain-Netzwerk mit ein. Dieser Ansatz veranlasst Nutzer nicht nur dazu, Mittel zu hodl, sondern sie auch aktiv zu nutzen.

Proof-of-Authority (PoAuthority)

Der PoA-Konsensalgorithmus hebt sich von anderen Algorithmen ab, weil er überhaupt kein Mining benötigt, wie im Fall von PoW oder PoS. In einem auf PoA basierenden Blockchain-Netzwerk werden alle Transaktionen und Blöcke über genehmigte Konten (Validatoren) überprüft. Das Durchführen von Transaktionen und das Erstellen von Blöcken erfolgt automatisch unter Nutzung der Rechenleistung des Validators.

Der negative Punkt bei der Verwendung des PoA-Konsensalgorithmus:

•  Wie aus der Beschreibung hervorgeht –  sind die Schlüsselfiguren die Validatoren, was zur Zentralisierung führt. Wahrscheinlich ergibt das in einigen Fällen, in privaten Netzwerken und mithilfe vollständig (soweit möglich) vertrauenswürdiger Konten, Sinn.