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Proof-of-Stake Konsensus einfach erklärt


Juli 2022


Proof-of-Stake Konsensus Eine Blockchain funktioniert prinzipiell dadurch, dass Netzwerk-Transaktionen in neuen Blöcken gespeichert werden, die der Blockchain angehängt werden. Diese Blöcke werden von Validatoren erzeugt, die Transaktionen auf ihrer Korrektheit prüfen und mit allen anderen Validatoren einen Konsens finden müssen. Dazu dient der Konsens-Algorithmus. Der Validator, der den jeweils neuen Block erzeugt, wird dafür mit Token belohnt.

Proof-of-Stake (Anteilsnachweis) bezeichnet ein Verfahren, mit dem ein Blockchain-Netzwerk einen Konsens darüber erzielt, welcher Netzwerk-Teilnehmer (Netzwerk-Knoten) als Validator den nächsten Block erzeugen darf. Dabei wird ein gewichteter Zufallsauswahl-Algorithmus eingesetzt, wobei sich die Gewichte der einzelnen Teilnehmer aus Teilnahmedauer und/oder investiertem Token-Vermögen (Stake = Anteil) ergeben. Der Konsens zwischen allen Netzwerk-Knoten entsteht durch Prüfung des neuen Blocks und Synchronisation der Daten durch alle anderen Knoten, so dass die Sicherheit und Datenintegrität auf allen Knoten gewährleistet ist.


Netzwerk-Teilnehmer als Netzwerk-Knoten investieren ihre Token/Coins in das Netzwerk und haben damit ein hohes Interesse, das Netzwerk/die Blockchain stabil und lebendig zu erhalten. Je mehr Token ein Validator investiert bzw. einsetzt (staked), oder je länger er bereits als Netzwerk-Knoten fungiert, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, den nächsten Block generieren zu können und die Belohnung in Form der Transaktionsgebühren innerhalb dieses Blocks zu kassieren. Der Zufall spielt jedoch eine große Rolle, um zu verhindern, dass immer der Validator mit dem größten Stake gewinnt. Validatoren mit kleinerem Vermögen können sich zu einem Staking-Pool zusammenschließen, um ihr Gewicht zu vergrößern.

Validator Tokenbesitzer, die keine Netzwerk-Knoten betreiben, können sich am Prozess beteiligen und ihre Token einem Validator oder einem Pool zur Verfügung stellen. Das nennt sich Staking und erhöht die Chance des Validators, Blöcke zu generieren. Der Tokenbesitzer erhält dann einen Anteil an den Belohnungen, die der Validator kassiert. Die eingesetzten Token bleiben im Eigentum des Besitzers und können jederzeit wieder abgezogen werden. Allerdings gilt meist eine kurze Sperrfrist, in der die Token eingesetzt bleiben müssen.


Der Proof-of-Stake Algorithmus hat den Vorteil, dass er wenig energieintensiv, recht schnell und zuverlässig arbeitet. Und dass keine teure Hardware wie beim Proof-of-Work (P-o-W) notwendig ist. P-o-S-Validatoren müssen als Netzwerk-Knoten allerdings 24 Stunden pro Tag online sein.

Viele Blockchains arbeiten heute mit P-o-S. Bekannte große Netzwerke sind u.a. Binance SC, Solana, Cardano, Polkadot, Avalanche, Cosmos, Fantom und bald auch Ethereum, das von P-o-W auf P-o-S umgestellt wird. Allerdings sind Unterschiede zwischen den Konsensusalgorithmen zu beachten.


Abgewandelte Formen von P-o-S

Es gibt Proof-of-Stake-Algorithmen, die ein wenig anders arbeiten, z.B. der delegated P-o-S (d-P-o-S) und der pure P-o-S (p-P-o-S). Bei letzterem, der einzigartig auf der Algorand Blockchain läuft, haben alle Tokenbesitzer die selbe Chance, Validator zu werden, und es wird nach dem Zufallsprinzip ausgewählt. Dies ermöglicht hohe Skalierbarkeit und Dezentralität und verhindert, dass die Macht einzelner großer Tokenbesitzer das Netzwerk bestimmen kann.

Beim delegated Proof-of-Stake werden die Validierer über eine Wahl durch die Netzwerk-Teilnehmer bestimmt. Das Stimmrecht-Gewicht ergibt sich aufgrund der Anzahl der Token. Jedoch geht es bei der Auswahl der Validierer vorrangig um deren korrektes Verhalten im Netzwerk, um gewählt zu werden. Beispiele solcher Blockchains sind EOS, Tron, Steem oder Lisk.


Folgendes Video erklärt P-o-S sehr schön:


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