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Proof-of-Work-Blockchain-Konsens: Was es ist und wie es funktioniert

Der Proof-of-Work-Blockchain-Konsensmechanismus hat aufgrund seiner Bedeutung für das Bitcoin-Management viel Zugkraft gewonnen. Die Geschichte der Kriegsgefangenen reicht jedoch bis in die frühen neunziger Jahre zurück, als Technologen sie nutzten, um Denial-of-Service-Angriffe zu verhindern.

Der Grund dafür ist, dass Bitcoin beschlossen hat, diesen Konsens auf der Grundlage derselben Motivation zu untersuchen: das Netzwerk vor Angriffen oder betrügerischen Aktivitäten zu schützen.

Wie funktioniert POW?

Im POW-Konsens treten Miner gegeneinander an, um ein mathematisches Rätsel zu lösen. Sie müssen es mit Beweisen lösen. Derjenige, der das Puzzle vervollständigt, erstellt zuerst den nächsten Block in der Kette und veröffentlicht ihn im Netzwerk. Die anderen am Prozess beteiligten Miner transformieren die Validatoren und prüfen, ob die Lösung korrekt ist. Der Miner, der das Rätsel erfolgreich gelöst hat, erhält Belohnungen in Token.

Wie bereits erwähnt, wurde die Idee von POW erstmals 1993 von Cynthia Dwork und Moni Naor veröffentlicht. Anschließend brachte Satoshi Nakamoto es mit der Einführung der Blockchain im Jahr 2008 in die Blockchain-Szene.

Bergbauarbeiten erfordern Computer und Energie, um sie auszuführen. Das POW-System hat mehrere Vorteile, weshalb es neben Bitcoin auch mehrere Coins wie Litecoin und Ethereum 1.0 nutzt.

Die Vorteile der Kriegsgefangenen

Der entscheidende Vorteil von POW ist, dass es sicher ist.

Proof-of-Work erfordert, dass ein Miner zufällig Hashing-Funktionen ausführt. Der Vorgang wird fortgesetzt, bis Sie die richtige Ausgabe erhalten. Es erfordert die Einstellung von über 51% der Hashing-Leistung für einen Hacker, um das Netzwerk zu stören. Das Erreichen von 51% erfordert eine enorme Menge an Rechenleistung.

Die Erzeugung dieser Energie ist mit immens hohen finanziellen Kosten verbunden, die in den Kauf von Hardware und die Bezahlung von Strom fließen. Es ist überhaupt kein Anreiz für einen Hacker, diese Anstrengungen zu unternehmen, da der Betrag, den der Hacker ausgibt, die Gewinne übersteigen könnte, die er durch Hacking oder Spamming erzielen würde. Wenn eine signifikante Anzahl von Knoten abgebaut wird, wird die Rechenleistung, die benötigt wird, um das Netzwerk zu überlasten, für den Spammer praktisch unerreichbar.

Tatsächlich bietet POW Sicherheit für ein gesamtes Netzwerk. Aber es gibt auch einige Nachteile des Prozesses.

Die Nachteile von Proof-of-Work

Bitcoin-Mining ist energieintensiv und daher für die Umwelt nicht empfehlenswert.

Laut einer Studie verbraucht Bitcoin-Mining jedes Jahr mehr als 120 Terawattstunden Energie, und Bergleute verwenden oft Strom aus fossilen Brennstoffen. Neben der Abschreckung eines potenziellen Angreifers gibt es keine weitere Strafe für einen böswilligen Miner. Wenn es einem Miner gelingt, 51% der Hashing-Power zu übernehmen, gibt es keinen anderen Checkpoint, der ihn daran hindert, das Netzwerk zu diktieren. In POW muss jeder Knoten jede Transaktion verarbeiten. Daher wird der Prozess zeitaufwendig und schwer zu skalieren.

Die Absicht, diese Nachteile zu bekämpfen, hat andere Blockchain-Konsensmechanismen mit Proof-of-Stake eingeführt, der am beliebtesten und am besten akzeptiert ist.

Was ist Proof-of-Stake?

Das Konzept des Proof-of-Stake (POS) Konsenses hat sich als Alternative zu POW herausgebildet.

In POS kann eine Person Blocktransaktionen basierend auf der Anzahl der gehaltenen Token validieren. Der Besitz von mehr Token impliziert mehr Validierungsleistung. In Proof-of-Stake muss ein Validator eine bestimmte Anzahl von Token in diesem Netzwerk zeigen oder blockieren.

Einmal darauf gerichtet, wählt das Netzwerk zufällig einen dieser Validatoren aus, um Blöcke zu erstellen und diejenigen zu bestätigen, die andere erstellt haben. Das Netzwerk verwendet diese Münzen auch, um Anreize für die Teilnehmer zu schaffen. Zum Beispiel kann das Netzwerk einen Teil der Bestände des Teilnehmers wegnehmen und das schlechte Verhalten des Netzwerks bestrafen. Falsches Netzwerkverhalten kann offline sein, absichtliche Absprachen oder fehlgeschlagene Überprüfung. Validatoren könnten am Ende alle ihre Bestände verlieren.

Vorteile von POS

Da Blockchain-Experten POS als Heilmittel für POW-Fehler konzipiert haben, hat POS viele Vorteile.

Zum Beispiel benötigen Sie nicht viel Energie, um Blöcke zu extrahieren. Es senkt die Eintrittsbarriere, da der Hardware- und Strombedarf viel geringer ist. Es ist inklusiver und ermöglicht mehr Knoten im Netzwerk, was das zentrale Konzept der Dezentralisierung im Wesentlichen verstärkt.

Darüber hinaus kann jeder, der am Validierungsprozess teilnimmt, potenziell Belohnungen verdienen (normalerweise in Form einer jährlichen prozentualen Rendite des Tokens, das er setzt).

POS ermöglicht auch eine horizontale Partitionierung, bei der Sie die Netzwerklast auf viele Ketten verteilen können. Im Gegenzug macht es das Netzwerk skalierbarer und einfacher zu wachsen. Aber wie jedes andere System, jeder Prozess oder jedes Protokoll leidet auch der POS unter Nachteilen.

Negative Aspekte des Wetttests

POS ist anfällig für eine Vielzahl potenzieller Angriffe, gegen die POW immun ist.

Ein kostengünstiger Bestechungsangriff ist ein solcher Angriff, bei dem ein Angreifer eine Transaktion ausführt, die er ursprünglich stornieren wollte. Nach der Durchführung der Transaktion wartet der Angreifer darauf, dass eine Einigung erzielt wird. Einmal festgelegt, gabelt der Angreifer die Blockchain und baut weiter darauf auf, bis sie länger als das Original wird. Als nächstes veröffentlicht der Angreifer die Blockchain als Ganzes. Die Durchführung eines solchen POS-Angriffs kostet schätzungsweise 50-mal weniger als das, was POW benötigt.

Zusätzlich zu dieser Art von Angriff ist POS auch anfällig für Service-Angriffe, Sybil-Angriffe und Denial-of-Service-Angriffe.

Wird Bitcoin jemals POS übernehmen?

Viele Krypto-Experten, wie Bitcoin Suisse Gründer Niklas Nikolajsen, glauben, dass Bitcoin irgendwann dem Weg der ETH 2.0 folgen und zum POS wechseln wird.

Ein Großteil dieser Annahme stammte aus den Problemen der nachhaltigen Energienutzung, die rund um das Bitcoin-Mining schwebten. Aber POW als Konzept hat den Test der Zeit bestanden, da es aus der Zeit stammt, bevor Bitcoin auf dem Markt erschien. Viele glauben, dass der Wechsel von Bitcoin zum POS-Konsens nicht stattfinden wird, da dies für diejenigen, die bereits viel Mühe und Ressourcen investiert haben, technisch herausfordernd und entmutigend wäre.

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