Konsensmechanismus bei Kryptowährungen

In diesem Artikel über Kryptowährungen werden wir über Konsensmechanismen (oder auch Konsensalgorithmen genannt) in Kryptowährungsblockchains sprechen. Sie erfahren, was ein Konsensmechanismus (Algorithmus) ist und was das Wesentliche an diesem Mechanismus ist. Wir werden auch kurz die grundlegenden PoW- und PoS-Algorithmen für Kryptowährungen sowie eine Reihe von alternativen Konsensmechanismen wie PoB, PoC, PoH und andere behandeln.

bitcoin 2643159 1280
Konsensmechanismus bei Kryptowährungen. pixabay.com ©geralt (Creative Commons CC0)

Was ist ein Konsensmechanismus (oder Algorithmus)?

Ein Konsensmechanismus (oder Algorithmus) ist ein fehlertoleranter Mechanismus, der in Computer- und Blockchain-Systemen verwendet wird, um die notwendige Einigung auf einen Datenwert oder einen Netzwerkzustand zwischen verteilten Prozessen oder Multiagentensystemen zu erzielen, wie z. B. bei Kryptowährungen. Dies ist unter anderem für die Buchführung nützlich.

Alle Welt redet über Bitcoin und die Möglichkeit, mit Bitcoin Prime davon zu profitieren. An der Bitcoin-Blockchain ist der Konsensmechanismus als Proof-of-Work (PoW) bekannt, der den Einsatz von Rechenleistung erfordert, um ein komplexes, aber willkürliches Problem (Puzzle) zu lösen, damit alle Knoten im Netzwerk ehrlich bleiben.

Das Wesen des Konsensmechanismus (Algorithmus)

In jedem zentralisierten System, wie z. B. einer Datenbank mit Schlüsselinformationen über die Führerscheine eines Landes, ist der zentrale Verwalter befugt, die Datenbank zu pflegen und zu aktualisieren. Die Aufgabe der Aktualisierung – z. B. Hinzufügung / Löschung / Aktualisierung der Namen von Personen, die für bestimmte Genehmigungen in Frage kommen – wird von der zentralen Behörde wahrgenommen, die allein für die Führung der authentischen Aufzeichnungen verantwortlich ist.

Öffentliche Blockchains, die als dezentralisierte, sich selbst regulierende Systeme arbeiten, funktionieren weltweit ohne eine einzige Behörde. Sie umfassen Beiträge von Hunderttausenden von Teilnehmern, die an der Verifizierung und Authentifizierung von Transaktionen auf der Blockchain und an Blockchain-Mining-Aktivitäten arbeiten.

In einem solchen sich dynamisch verändernden Blockchain-Status benötigen diese öffentlichen Register einen effizienten, fairen, in Echtzeit funktionierenden, zuverlässigen und sicheren Mechanismus, um sicherzustellen, dass alle im Netzwerk stattfindenden Transaktionen authentisch sind und dass alle Teilnehmer einem Konsens zustimmen. Diese wichtige Aufgabe wird durch einen Konsensmechanismus erfüllt, d. h. durch eine Reihe von Regeln, die die Legitimität der Beiträge der verschiedenen Teilnehmer (d. h. der Knoten oder Teilnehmer) in der Blockchain bestimmen.

Arten von Blockchain-Konsensmechanismen (Algorithmen)

Es gibt verschiedene Arten von Algorithmen für Konsensmechanismen, die jeweils auf unterschiedlichen Prinzipien beruhen.

Proof of Work (PoW) ist ein gängiger Konsensalgorithmus, der von den beliebtesten Kryptowährungsnetzwerken wie Bitcoin und Litecoin verwendet wird. Ein teilnehmender Knoten muss nachweisen, dass die von ihm geleistete und eingereichte Arbeit ihn dazu berechtigt, neue Transaktionen in die Blockchain aufzunehmen. Dieser gesamte Bitcoin-Mining-Mechanismus erfordert jedoch einen hohen Stromverbrauch und längere Verarbeitungszeiten.

Proof of Ownership (PoS) ist ein weiterer gängiger Konsensalgorithmus, der sich zu einer kostengünstigen und stromsparenden Alternative zum PoW-Algorithmus entwickelt hat. Dabei wird einem teilnehmenden Knoten die Verantwortung für die Führung eines öffentlichen Registers im Verhältnis zur Anzahl der von ihm gehaltenen Token der virtuellen Währung zugewiesen. Es hat jedoch den Nachteil, dass es die Teilnehmer dazu ermutigt, Kryptowährungen anzuhäufen, anstatt sie auszugeben.

Während PoW und PoS im Blockchain-Bereich bei weitem am weitesten verbreitet sind, gibt es auch andere Konsensalgorithmen, wie z. B. Proof of Capacity (PoC), bei denen der Speicherplatz der teilnehmenden Knoten im Blockchain-Netzwerk gemeinsam genutzt werden kann. Je mehr Arbeitsspeicher oder Festplattenspeicher ein Knoten hat, desto mehr Rechte gewährt er der öffentlichen Registry. Der Aktivitätsnachweis (Proof of Activity, PoA), der in der Decred-Blockchain verwendet wird, ist eine Mischform, die sowohl Aspekte des PoW als auch des PoS nutzt.

Proof of Burn (PoB) ist eine weitere Option, bei der die Transaktionsteilnehmer kleine Mengen an Kryptowährung an unerreichbare Wallet-Adressen senden müssen, um sie effektiv zu “verbrennen”.

Die andere Mathode heißt Proof of History (PoH). Sie wurde vom Solana-Projekt entwickelt und ähnelt dem Proof of Elapsed Time (PoET). Sie verschlüsselt den Zeitablauf selbst kryptografisch, um einen Konsens zu erreichen, ohne viele Ressourcen zu verbrauchen.