Proof of Work und Proof of Stake

Was ist der Unterschied zwischen Proof of Work und Proof of Stake bei Kryptowährungen?

Um Neuemissionen oder Transaktionen bei Kryptowährungen dezentral zu ermöglichen, werden mittels sogenannter Konsensverfahren wie Proof of Work und Proof of Stake neue Blöcke an die Blockchain angehangen. Anders als bei unserem traditionellen Fiatgeld, wie dem Euro oder dem US-Dollar, gibt es bei Kryptowährungen nämlich keine Banken oder Kreditinstitute, welche den Zahlungsverkehr reglementieren, überwachen oder die Buchhaltung betreiben. Bei Kryptowährungen obliegen diese Aufgaben durch den dezentralen Ansatz demnach der Gemeinschaft beziehungsweise dem Blockchain-Netzwerk. Aus diesem Grund nutzen Blockchains geeignete Verfahren in Form von Algorithmen, welche die Gemeinschaft koordinieren und das grundsätzliche Misstrauen durch gegenseitige Kontrollen auflösen.

Was ist ein Konsensverfahren?

Die Blockchain bei Kryptowährungen ist eine dezentralisierte Datenbank, auf der Transaktionen und Besitztümer, aber auch die Erschaffung oder Vernichtung von Coins verifiziert, gesichert und kryptografisch festgehalten werden. Einfach gesagt, ist die Blockchain eine erweiterbare Ankettung von Datensätzen, die kontinuierlich mit neuen Datenblöcken fortgeschrieben wird. Die Blockchain ist nicht zentral an einem Ort gespeichert, sondern wird als eine Art verteiltes Register geführt. Daher müssen alle Teilnehmenden eine eigene Kopie erstellen, die fortgeführt wird.

Bei der Erstellung von neuen Blöcken, also der Fortschreibung der Blockchain, muss nun sichergestellt werden, dass bei allen Teilnehmenden eine identische Kette entsteht. Aus diesem Grund erarbeiten die Teilnehmenden zunächst einmal Vorschläge für neue Blöcke. Anschließend einigen sich die Teilnehmenden der Blockchain durch ein Konsensverfahren darauf, welcher der vorgeschlagenen Blöcke nun tatsächlich in die Blockchain eingefügt werden.

Der Konsens wird je nach Konsensverfahren unterschiedlich herbeigeführt. Das bekannteste Verfahren ist hierbei das Proof of Work Verfahren, auf dem die größte und älteste Kryptowährungen Bitcoin basiert.

Im Anschluss an den Konsens wird dann der neue Block an die Blockchain angehangen und mittels kryptographischer Verfahren sichergestellt, dass die Blockchain nicht nachträglich geändert werden kann. Damit wird sie fälschungs- und manipulationssicher.

Sind Proof of Work und Proof of Stake die einzigen Konsensverfahren?

Das bekannteste Konsensverfahren ist wie gerade geschrieben das Proof of Work Verfahren. Daneben gibt es noch das Proof of Stake, Proof of Burn und das Proof of Activity Verfahren. Die verschiedenen Konsensverfahren unterscheiden sich nicht nur in der Art und Weise, wie der Konsens erzielt wird, sondern die Art und Weise des Konsenses hat auch direkte Auswirkungen auf die Sicherheit der Kryptowährung, auf ihren Energieverbrauch als auch auf die Gebührenstruktur. Daher anbei ein kurzer Vergleich der verschiedenen Konsensverfahren:

Proof of Work (POW)

Der Proof of Work ist ein Arbeitsnachweis wie beispielsweise die Lösung von mathematischen Aufgaben. Das Ergebnis der mathematischen Aufgabe ist ohne großen Aufwand nachprüfbar, das erstmalige Berechnen erfordert jedoch eine hohe Rechenarbeit. Dadurch wird die Erstellung neuer Blöcke technisch eingeschränkt, denn die Lösung der Aufgaben kostet Energie und Zeit. Die Berechnung der Lösung ist einfacher je höher die Rechenleistung ist. In der Regel steigt aber mit der Gesamtrechenleistung des Netzwerks auch das Anforderungsniveau zur Lösung der Aufgaben.

Das Verfahren des Proof of Work wird bei Kryptowährungen auch als Mining bezeichnet, da es für die erstmalige Lösung der Aufgaben Coins als Belohnung gibt. Die Teilnehmenden sind dementsprechend als Miner bekannt. Mit jedem neuen Block werden neue Coins ausgegeben und gleichzeitig ein Teil der neuen oder noch offenen Transaktionen bestätigt.

Proof of Stake (POS)

Beim Proof of Stake erzielen im Blockchain-Netzwerk die Teilnehmenden einen Konsens darüber, wer als nächstes einen Block erzeugen darf. Dabei wird aus einer gewichteten Zufallsauswahl per Algorithmus ein Knotenpunkt ausgewählt, der einen neuen Block hinzufügen darf. Das Gewicht, der sogenannte „Stake“, des einzelnen Teilnehmenden in der Zufallszahl ergibt sich aus der Teilnahmedauer und/oder dem Vermögen des Teilnehmenden.

Das Proof of Stake Konsensverfahrens benötigt deutlich weniger Energie als das Proof of Work Verfahren. Darüber hinaus wird das Blockchain-Netzwerk weniger von starken Rechenleistungen beeinflusst. Auch die Übernahmewahrscheinlichkeit ist nicht abhängig von der Rechenleistung, sondern vom Vermögen der Teilnehmenden.

Um am Proof of Stake Konsensverfahren teilzunehmen, kannst du Kryptowährungen staken. Dabei stellst du deine Coins dem Netzwerk für das Konsensverfahren zur Verfügung und erhältst dafür Belohnungen in Form von Transaktionsgebühren. Staking ist damit ähnlich einem verzinsten Sparbuch bloß eben für Kryptowährungen (und damit natürlich risikoreicher als ein solches).

Kryptowährungen, welche nicht auf dem Proof of Stake Verfahren basieren, sondern auf einem anderen Verfahren wie Proof of Work, kannst du nicht staken.

Proof of Burn (POB)

Proof of Burn ist ein alternatives Konsensverfahren, welches versucht, das Problem des hohen Energieverbrauchs des Proof of Work zu lösen. Dabei kannst du als Minern Coins „verbrennen“. Im Gegenzug erhältst du die Erlaubnis Blöcke im Verhältnis der verbrannten Coins zu schreiben. Die Grundidee dahinter ist, dass du als Miner kurzfristig Verluste in Kauf nimmst, um langfristig Gewinne durch das Schreiben neuer Blöcke zu generieren. Je mehr Coins dabei verbrannt werden, umso höher ist die Wahrscheinlichkeit für den nächsten Block ausgewählt zu werden.

Das Proof of Burn Verfahren wird noch bei verhältnismäßig wenigen Kryptowährungen eingesetzt. Letztlich gibt es keine Garantie dafür, dass die Miner ihren Einsatz wieder reinholen können. Daher kann das Verbrennen der Coins eine riskante Angelegenheit sein.

Proof of Activity (POA)

Proof of Activity versucht die Konsensverfahren Proof of Work und Proof of Stake zu vereinen. Dabei durchläuft das Verfahren zwei Phasen, bevor ein vollständiger neuer Block an die Blockchain angehangen wird.

In der ersten Phase versuchen die Miner wieder mittels Rechenleistung Aufgaben zu lösen, um einen neuen Block auf der Blockchain zu erstellen. Im Anschluss an die Erstellung des neuen Blocks werden in der zweiten Phase ähnlich wie beim Proof of Stake Teilnehmende ausgelost, den neuen Block zu überprüfen. Die Chance ausgewählt zu werden steigt mit der Anzahl der vom Teilnehmenden bereitgestellten Coins.

Der Vorteil des Proof of Activity ist, dass es noch wesentlich sicherer ist als das Proof of Work oder das Proof of Stake Verfahren. Nachteilig ist der ebenso hohe Energiebedarf wie beim Proof of Work Verfahren durch die Lösung von Aufgaben.

Welches Konsensverfahren ist das Beste?

Kryptowährungen stehen allgemein in der Kritik, viel Energie zu verschwenden. Aus diesem Grund gehen die jüngsten Tendenzen in der Kryptowelt Richtung Proof of Stake Konsensverfahren. So wechselt zum Beispiel die zweitgrößte Blockchain Ethereum vom Proof of Work zum Proof of Stake Verfahren.

Des Weiteren gilt das Proof of Stake Verfahren als sicherer gegen Zentralisierung respektive Übernahmen, denn dazu müssten mehr als 51 Prozent im Besitz / unter einer Kontrolle sein. Darüber hinaus benötigt das Proof of Stake Konsensverfahren keine Hochleistungsrechner für die Generierung neuer Blöcke. Damit ist in der Regel das Staking einfacher zugänglich für viele Menschen als das Mining.

Dennoch sollte das Konsensverfahren nicht das einzige Kriterium sein, um eine Kryptowährung auszuwählen. Hinter jeder Kryptowährung steckt eine Idee:

• Ist die Kryptowährung für Zahlungsabwicklungen geeignet?
• Gibt es eine Blockchain-Plattform, auf der andere Projekte gestartet werden können?
• Handelt es sich hauptsächlich um ein Wertaufbewahrungsmittel?

Wichtig ist bei der Investition in Kryptowährungen vor allen Dingen, dass du den Anwendungsfall hinter der Kryptowährung verstanden hast. Hier ist es nämlich wie bei allen anderen Investments auch: Investiere nur in Dinge, die du verstehst!