Konsensmechanismen

Finanzdienstleistern wie Visa oder Mastercard benötigen keinen Konsensmechanismus, da sie selbst das gesamte Netzwerk kontrollieren. Wenn jemand seine Visa-Kreditkarte verwendet, werden die Informationen an eine zentrale Datenbank gesendet, die von Visa verwaltet wird. Alle Nutzer einer Visa Kreditkarte vertrauen darauf, dass dieses Unternehmen alle persönlichen sensiblen Informationen schützt und die in Auftrag gegebenen Transaktionen abwickelt. Da ausschließlich Visa das Netzwerk kontrolliert, kann es Transaktionen rückgängig machen und zensieren. Neben der Zensur mit der einhergehenden Ohnmacht der Nutzer bei Streitigkeiten, sind diese zentralisierten Datenbanken auch einem erhöhten Risiko durch Hacker oder Beschädigungen ausgesetzt.

Mit der Veröffentlichung der Bitcoin Blockchain im Jahr 2009 existiert erstmals eine Lösung um Transaktionen vertrauensvoll, nachvollziehbar und unveränderbar in einem Peer-to-Peer Netzwerk durchzuführen. In solch einem Netzwerk gibt es keine übergeordnete Instanz, die sicherstellt, dass alle Teilnehmer die aufgestellten Regeln einhalten. Mittlerweile gibt es unterschiedliche Konsensmechanismen um eine Einigung aller Beteiligten in einem dezentralen Netzwerk sicherzustellen.

 

Was ist ein Konsensmechanismus?

Ein Konsensmechanismus ist die Art und Weise, wie eine Gruppe von Personen ohne übergeordnete Instanz, eine Entscheidung trifft und Übereinstimmung gewährleistet.

Ein Konsensmechanismus ist Hauptsächlich für drei Dinge zuständig:

  • Er stellt sicher, dass der nächste Block in einer Blockkette, die eine und einzige Version der Wahrheit ist.
  • Er hält bösartige Angreifer davon ab, das System zu übernehmen und die Kette erfolgreich zu Forken, 51% der Hashpower reichen aus.
  • Er gewährleistet Zuverlässigkeit für das Netzwerk, welches mehrere Nodes umfasst und ist einer der wichtigsten Aspekte, da er die Integrität der Daten gewährleistet. Ein Hauptziel der Konsensmechanismen ist es, zu verhindern, dass die Nutzer den gleichen Coin doppelt ausgeben (Double Spending). Wenn ein Benutzer den gleichen Coin an zwei verschiedene Wallets schicken könnte, könnte das Angebot an Coins unendlich aufgebläht werden, was zu einer Hyperinflation führen würde (erheblicher Rückgang der Kaufkraft). Um Doppelausgaben zu vermeiden, muss jeder Computer, der die Blockchain verwaltet, die gleichen Informationen darüber haben, in welchen Wallets welche Werte enthalten sind. Daher müssen Nutzer der Blockchain die Transaktionshistorie ständig aktualisieren, um alle Wallet-Salden auf den neusten Stand zu halten.

 

Derzeit gibt es rund drei Dutzend verschiedene Konsensmechanismen, von denen jedoch keiner perfekt ist, jeder Konsensmechanismus hat seine eigenen Stärken und Schwächen, im folgenden werde ich die wichtigsten grob beschreiben:

 

Proof of Work (POW) - Arbeitsnachweis

ist der aller erste verteilte Konsensmechanismus, er wurde vom Bitcoin Schöpfer Satoshi Nakamoto entwickelt, dieser Konsensmechanismus ist bereits im Themenbereich "Blockchain Funktion & Nachteile" beschrieben worden.

 

Proof of Stake (PoS) - Anteilsnachweis

Proof of Stake (PoS) ist ein Konsensmechanismus, der keine spezielle Mining Hardware erfordert. Alle Coins werden gleich zu Anfang erstellt (premining) und ihre Menge verändert sich nicht. Das bedeutet, dass es im PoS-System keine Blockprämie gibt, so dass etwa Miner Transaktionsgebühren berechnen könnten. Beim PoS ist jeder Node mit einer Adresse verknüpft und je mehr Coins diese Adresse enthält, desto wahrscheinlicher ist es, dass er den nächsten Block setzt. Derjenige der den nächsten Block setzen darf wird durch Zufall bestimmt, aber je mehr Coins er besitzt, desto größer sind die Chancen dazu.

Ein Angreifer, der eine betrügerische Transaktion tätigen möchte, bräuchte über 50% aller Coins, um die erforderlichen Transaktionen zuverlässig abzuwickeln, der Kauf dieser Coins würde den Preis in die Höhe treiben und ein solches Unterfangen zu einem unerschwinglichen Preis machen.

Da das PoS-System nicht so energieintensiv ist wie PoW, müssen die Kosten nicht in der gleichen Weise erstattet werden wie bei Bitcoin. Somit eignen sich PoS-Systeme gut für Plattformen, auf denen eine statische Anzahl an Coins besteht, ohne die Inflation durch Blockbelohnungen (Erschaffung neuer Coins). Die Belohnungen für das Staken bestehen nur aus Transaktionsgebühren.

 

Delegated Proof of Stake (DPoS) – Deligierter Anteilsnachweis

wurde 2014 von Daniel Larimer entwickelt er war maßgeblich an der Entwicklung der Kryptowährungen BitShares, STEEM und EOS beteiligt.

Das Prinzip von DPOS baut auf dem Prinzip von PoS auf, mit dem Unterschied das die Arbeit der Stakeholder an Dritte auslagert wird. Anders ausgedrückt, der Coin Besitzer kann für bestimmte Delegierte stimmen, die das Netzwerk in seinem Namen sichern sollen.

Die Delegierten können auch als Zeugen bezeichnet werden und sind dafür verantwortlich bei der Erstellung und Validierung neuer Blöcke einen Konsens zu erzielen. Das Stimmrecht ist proportional zur Anzahl der Coins, die jeder Benutzer auf seiner Adresse hält. Das Abstimmungssystem ist von Projekt zu Projekt unterschiedlich, aber im Allgemeinen unterbreitet jeder Delegierte einen individuellen Vorschlag, wenn er um Stimmen bittet. In der Regel werden die von den Delegierten gesammelten Belohnungen proportional mit ihren jeweiligen Wählern geteilt. Daher schafft der DPoS-Algorithmus ein Abstimmungssystem, das direkt vom Ruf der Delegierten abhängt. Wenn sich ein gewählter Node schlecht verhält oder nicht effizient arbeitet, wird er schnell gemieden und durch einen anderen ersetzt. In Bezug auf die Performance sind DPoS-Blockchains besser skalierbar, da sie mehr Transaktionen pro Sekunde verarbeiten können.

 

Weitere Konsensmechanismen sind Proof of Asset, -Storage, -Intelligence, -Believability, -Devotion, -Retrievability, -Authority, ...