Was ist Proof of Stake und wie funktioniert dieser Algorithmus?

Was ist der Proof of Stake (PoS) Algorithmus? Welche Kryptowährungen verwenden ihn, und welche arbeiten noch mit dem klassischen Mining? Wie unterscheidet er sich von Proof of Work, und was sind noch grünere Alternativen zu PoS? All die Feinheiten werden in diesem Beitrag erklärt.

Was ist Proof of Stake (POS)?

Proof-of-Stake ist ein Mechanismus zur Verifizierung von Transaktionen, die im Blockchain-Netzwerk bestimmter Kryptowährungen durchgeführt werden. PoS ist ähnlich wie Proof-of-Work (PoW), erfordert aber kein Mining, um Transaktionsblöcke zu validieren. Die Definition von Proof-of-Stake impliziert, dass Transaktionen durch Staking validiert werden, d.h. durch das Halten von Coins in den Wallets ihrer Besitzer. Ja, es geht darum, die Coins zu halten und sie für eine bestimmte Zeit nicht zu verkaufen. Ihr bietet eure Krypto-Coins als Gebot für die Möglichkeit, einen Block zu verifizieren und dadurch zum Validator zu werden, d. h. ein validierendes Mitglied des Netzwerks. Das Gebot muss eine bestimmte Anzahl von Coins übersteigen. Im Falle von Ethereum sind dies zum Beispiel 32 ETH. Die Validierer werden nach dem Zufallsprinzip ausgewählt. Sie haben also möglicherweise kein Glück. Validatoren erhalten auch eine Belohnung, die im Voraus festgelegt wird. Die maximale Anzahl von Kryptocoins, die der Emittent auf den Markt bringen kann, ist ebenfalls bekannt.

Um die Frage „Was bedeutet Proof-of-Stake?“ zu beantworten, können wir also sagen, dass man Geld verdient, indem man die Kryptowährung in seiner Wallet behält und aktiv am Validierungsverfahren für neue Blöcke in einem bestimmten Netzwerk teilnimmt. Die Netzwerke können sich unterscheiden, da mehr als ein Coin den Proof-of-Stake-Mechanismus verwendet. Für dieses „Mining“ müssen Sie keine endlosen Stromrechnungen bezahlen und keine teure Ausrüstung kaufen, und die Gewinne können den Betrag übersteigen, den Sie als Miner möglicherweise verdienen würden. Wie Sie vielleicht schon bemerkt haben, steht Bitcoin nicht auf der Liste der Proof-of-Stake-Token. Auch andere PoW-Coins, die Mining erfordern, gibt es nicht. Ist es möglich, den BTC-Prüfmechanismus in Proof-of-Stake umzuwandeln? Theoretisch, ja. Es wird jedoch Jahre dauern, und der Wert des Coins könnte dramatisch fallen, wodurch die Schöpfer von der Investorengemeinschaft unter Druck gesetzt würden. Daher bleibt die Liste der Proof-of-Stake-Kryptos vorerst ohne den berühmtesten Krypto-Coin der Welt.

Proof-of-Stake vs. Proof-of-Work

Der Unterschied zwischen Proof-of-Work und Proof-of-Stake ist klar. Der eine Mechanismus erfordert das Mining, der andere das Staking. Staking ist das Halten von Coins auf dem eigenen Konto. Validierer, die Coins halten, bieten eine bestimmte Anzahl von Coins an, um am Blockchain-Transaktionsvalidierungsprozess teilzunehmen. Sie machen einen Gewinn, wenn sie ausgewählt werden. Das geschieht nach dem Zufallsprinzip. Wenn sie nicht ausgewählt werden, warten sie auf die nächste Transaktion.

Beim Mining hingegen wird der kryptografische Schlüssel oder Hash des Blocks mit Hilfe komplizierter Berechnungen ermittelt, die von speziellen Maschinen durchgeführt werden. Sobald der Hash des Blocks gefunden ist, erhält der Schürfer eine vorher festgelegte Vergütung. Auf diese Weise investieren die Miner in Strom und Ausrüstung, während die Validierer in die Netzwerk-Coins selbst investieren. Folglich ist der Energieverbrauch des Proof of Stake minimal, was diese Technologie auszeichnet. In der Blockchain unterscheidet sich der Proof-of-Stake-Konsens jedoch nicht von anderen Konsensmechanismen, was seine Funktionsweise innerhalb des Netzwerks betrifft. Er gewährleistet die Sicherheit, Authentizität und Rückverfolgbarkeit von Transaktionen.

Neben dem Proof-of-Work gibt es noch den Proof-of-Authority-Algorithmus. Dabei handelt es sich um einen Algorithmus, der auf der Reputation der Validierer beruht. Mit anderen Worten: Benutzer, die Transaktionsblöcke validieren. Die Reputation ist der Wert dieser Nutzer. Leider bieten sie keine Coins an, um Transaktionen zu validieren, und außerdem ist die Zahl der Validierer begrenzt. Das liegt daran, dass nicht jeder Nutzer einen kristallklaren Ruf vorweisen kann. Um ein Validator im Proof-of-Authority-Konsens Algorithmus zu werden, muss man seine Identität auf der Blockchain nachweisen — bei der es nicht mehr um Dezentralisierung und Anonymität geht — um sich so das Recht zu verdienen, ausgewählt zu werden, indem man Transaktionen durchführt und Blöcke ohne Fehler verifiziert.

Proof of History vs Proof of Stake

Was ist der Unterschied zwischen Proof-of-History und Proof-of-Stake? Proof-of-History ist eine Verifizierungsmethode, die innerhalb der Solana-Blockchain entwickelt wurde. Es handelt sich um einen Algorithmus zur Synchronisierung der Blockchain. Der Algorithmus verfügt über eine interne Uhr, die auf allen Nodes die gleiche Zeit anzeigt. Dank dieser Synchronisierung können die Nodes — d. h. die Computer im Netzwerk — die zwischen den Blockchain-Transaktionen verstrichene Zeit überprüfen. Außerdem tun sie dies automatisch, während in anderen Netzwerken die Validierer miteinander in Kontakt treten müssen, um eine gemeinsame Vereinbarung über den Zeitplan von Aktionen zu treffen. Diese Technologie wird nach Ansicht von Experten zu einem Ersatz für den Proof-of-Stake.

Dank des Proof-of-History-Mechanismus kann die Kryptowährung euch reduzierte Transaktionen für den Transfer, Kauf und Verkauf von Währungen bieten. Außerdem sind die Transaktionen um ein Vielfaches schneller als üblich, wodurch das Netzwerk besser skalierbar ist. Die Anzahl der Validatoren erlaubt es der Blockchain jedoch nicht, so stark zu expandieren, wie es ihre Schöpfer gerne hätten. Etwa eintausendzweihundert Validierer im Solana-Netzwerk sind inzwischen mit der neuen Technologie vertraut. Wer weiß — vielleicht wird diese Technologie den Markt schon bald auf den Kopf stellen?

Proof of Stake Vor-und Nachteile

Die Vorteile von Pure-Proof-of-Stake sind folgende:

• Effizienz bedeutet, dass dieser Mechanismus keine finanziellen Investitionen erfordert, wie sie bei Proof-of-Work erforderlich sind. Man muss nicht für den Strom zahlen, den die Computer verbrauchen, die komplexe mathematische Probleme lösen. Man muss keine Geräte kaufen, die diese Probleme schnell lösen können. Sie müssen weder die Hardware reparieren noch das Problem lösen, sich einem Pool von Minern anzuschließen, um mehr zu verdienen, als Sie allein könnten. Stattdessen kauft man Coins — setzt sie als Gebot ein — und erhält neue Coins. Profit!
• Umweltfreundlichkeit. Im Jahr 2021 ist der Stromverbrauch für das Mining von Bitcoin auf 121 Terawattstunden angestiegen. Das ist eine gigantische Zahl! Sie übersteigt den Stromverbrauch von Argentinien, den Niederlanden und der Schweiz! Der Stromverbrauch eines ganzen Jahres wäre gedeckt. Natürlich gefällt diese Situation den Umweltschützern nicht, weshalb der Proof-of-Stake-Algorithmus auf der ganzen Welt auf große Zustimmung stößt.
• Die Sicherheit. Wenn der Validator eine betrügerische Transaktion bestätigt, verliert er Geld. Daher gilt Proof-of-Stake als sicherer Algorithmus. Diese Regel fördert eine ehrliche und sorgfältige Validierung und schreckt vor betrügerischen Absprachen ab.
• Dezentralisierung. Proof-of-Stake-Blockchains sind schneller, da keine langwierige Transaktionsverarbeitung durch mathematische Berechnungen erforderlich ist, um Blöcke zu validieren. PoS-Plattformen sind leicht skalierbar und haben sich zu Giganten der Dezentralisierung entwickelt, weil sich jeder an der Blockchain beteiligen kann — man braucht keine großen Investitionen.
• Anpassungsfähigkeit. Proof of Stake passt sich an unterschiedliche Bedürfnisse an und lässt sich leicht an die Herausforderungen des Marktes anpassen. Es handelt sich um einen vielseitigen Mechanismus, der für alle Verwendungszwecke der Blockchain geeignet ist, einschließlich ihrer Verbreitung in Bankensystemen.

Nun zu den Nachteilen dieser Technologie:

• Beschränkungen. Um am Netzwerk als Validierer teilzunehmen, müssen Sie die entsprechende Kryptowährung kaufen. Dazu müssen Sie Fiat-Geld ausgeben, was bedeutet, dass Sie auf die eine oder andere Weise in Ihr Vorhaben investieren müssen. Je höher Ihre Validator-Rate ist, desto größer ist die Chance, dass Sie für die Blockchain-Verifizierung einer Transaktion ausgewählt werden. Es besteht jedoch die Möglichkeit, dass Sie in beiden Fällen ausgewählt werden. Einige Blöcke werden von mehr als einer Person gleichzeitig geprüft, z. B. 130. Top-Validierer kaufen absichtlich Coins und legen sie zusammen, um so viel Geld wie möglich zu verdienen.
• Anfälligkeit für eine bestimmte Art von Hackern. Es gibt einen so genannten „51-Prozent-Angriff“ im Internet. Das bedeutet, dass ein Teilnehmer oder ein Pool von Teilnehmern mit mehr als 50 % Blockchain-Validierungsfähigkeit beginnen kann, das Blockchain-Netzwerk zu kontrollieren. Doch auch PoW-Netzwerke sind für einen solchen Angriff anfällig. Wenn eine Gruppe von Nutzern die Kontrolle über eine Blockchain übernimmt, riskiert sie den Zusammenbruch des Kurses dieser Kryptowährung und damit ihren eigenen Bankrott.
• Die Schwierigkeit des Übergangs. Viele PoW-Kryptowährungen würden gerne auf einen neuen Algorithmus umsteigen. Das ist jedoch ziemlich schwierig: Man muss den gesamten Mechanismus ihrer Funktionsweise ändern. Wir können zum Beispiel nicht sagen, wann Ethereum zu Proof-of-Stake wechseln wird, da dieser Prozess mehr als einen Monat dauert.
• Der Unterschied im Erzielen von Profit. Im Moment verdienen die Miner mehr als die Validierer. Aber das gilt nur für den Moment: Der Proof-of-Stake-Algorithmus übernimmt den Markt schneller, als Sie diesen Artikel lesen. Für einige Nutzer könnte dies jedoch eine große Rolle bei der Wahl des Formats der Beteiligung an Blockchain-Netzwerken spielen.

Wie funktioniert Proof of Stake?

Es ist ganz einfach. Es gibt ein Blockchain-Netzwerk, in dem Kryptotransaktionen stattfinden und Blöcke gebildet werden. Stellen wir uns das Cardano-Netzwerk vor, ein Coin, der mit dem Proof-of-Stake-Algorithmus arbeitet. Blöcke müssen validiert werden. Sie kaufen Cardano-Coins und „setzen“ sie als Validierer ein. Je höher der Einsatz, desto größer ist die Chance, ein Validator zu werden. Das System wählt automatisch Validierer aus. Es berücksichtigt dabei Ihren Einsatz und das „Alter“ Ihrer Coins — also wie lange es her ist, dass Sie diese Coins das letzte Mal zum Staking verwendet haben. Je länger die Coins übrigens passiv in Ihrer Wallet aufbewahrt werden, desto höher klettern Sie im Ranking. Die Validierung wird dann nach dem Zufallsprinzip mehreren Benutzern zugewiesen. Deren Anzahl hängt von der Größe des Blocks und der Anzahl der darin enthaltenen Transaktionen ab. Sie validieren dann die Transaktionen in dem Block — zum Glück nicht manuell, denn dafür gibt es eine spezielle Software. Die Coins, die Ihr Einsatz waren, sind in Ihrer Wallet gesperrt, und Sie können sie nicht verkaufen.

Nach diesem Proof-of-Stake-Modell wird das „Alter“ der Coins auf Null zurückgesetzt, nachdem Sie sie während des Blockbestätigungsprozesses verwendet haben. Sie können sie dann für einige Zeit nicht mehr zum Staking verwenden.

Delegierter Proof of Stake

Delegated Proof-of-Stake ist eine Weiterentwicklung des Konzepts des Proof of Stake, d. h. der freiwilligen Auswahl von Validatoren zur Überprüfung von Blöcken. Die Gemeinschaft der Coin-Inhaber wählt sie aus. Diese Prüfer werden Delegierte oder Blockmacher genannt. Sie setzen jedoch nicht ihre Token ein, sondern die Token der Nutzer, die sie gewählt haben. So können die Nutzer profitieren, ohne ihre Coins in die Wallet eines anderen zu transferieren. Die Delegierten ändern sich bei jedem neuen Block. Ihre Zahl kann bis zu einhundert Nutzer betragen. Hier ist alles fair: Je mehr Token Sie in den „gemeinsamen Topf“ einzahlen, desto mehr Gewinn erhalten Sie. Das funktioniert bei fast allen Kryptowährungen; das Polkadot-Netzwerk nutzt es zum Beispiel.

Die Krypto-Proof of Stake Liste

Die Liste der besten Proof-Of-Stake Coins beinhaltet:

1. Ethereum (ETH coin);
2. Cardano (ADA coin);
3. Polkadot (DOT coin);
4. Avalanche (AVAX coin);
5. Cosmos (ATOM coin);
6. NEAR Protocol (NEAR coin);
7. Algorand (ALGO coin);
8. Flow (Dapper Labs) (FLOW coin);
9. Toncoin (TON coin);
10. Elrond (EGLD coin);
11. eCash (XEC coin);
12. The Graph (GRT coin);
13. Neo (NEO coin);
14. Helium (HNT coin);
15. THORChain (RUNE coin);
16. Dash (DASH coin);
17. GateToken (GT coin);
18. Waves (WAVES coin);
19. Mina (MINA coin);
20. Celo (CELO coin);
21. Kusama (KSM coin);
22. Decred (DCR coin);
23. Oasis Network (ROSE coin);
24. Qtum (QTUM coin);
25. Theta Fuel (TFUEL coin);
26. IOStoken (IOST coin);
27. Ontology (ONT coin);
28. Casper (CSPR coin).

Wird das Proof of Stake das Mining ersetzen?

Kann Proof-of-Stake das Mining vollständig verdrängen und ersetzen? Höchstwahrscheinlich, denn es ist eine „grüne“ Alternative zum PoW-Algorithmus. Daher sorgt er dafür, dass der Kryptomarkt so reibungslos wie möglich funktioniert. Urteilen Sie selbst: Der Energieverbrauch ist geringer, und es wird keine teure Ausrüstung benötigt. Die Forscher sind zuversichtlich, dass der Energieverbrauch von Ethereum und Dogecoin um 99,9 % sinken wird, wenn sie auf den Proof-of-Stake-Algorithmus umsteigen. Sie können dies in jedem Diagramm nachvollziehen, das die vergleichende Leistung der beiden Algorithmen zeigt.

Was ist, wenn die Miner erneuerbare Energiequellen nutzen? Zum Beispiel, indem sie Energie aus Sonnenlicht gewinnen, wie es viele Bergbauunternehmen bereits tun, oder indem sie Bergbauanlagen neben Vulkanen errichten, wie es El Salvador getan hat. Ja, das würde wahrscheinlich zur Lösung vieler Probleme beitragen, da die Energie erneuerbar wäre. Allerdings werden die Menschen weiterhin Strom benötigen, damit der Prozess funktioniert, so dass Proof-of-Work nach und nach der Vergangenheit angehören wird.

Experten sind der Meinung, dass das Ende des Proof-of-Work-Algorithmus verzögert werden könnte, indem Mining-Systeme in der Nähe von Energiequellen angesiedelt werden, deren Transport über bestimmte Entfernungen zu teuer wäre. Wenn sich die Energiequelle beispielsweise in der Wüste befindet — sagen wir, es handelt sich um Solarzellen, die den Strom produzieren — wäre es viel billiger, die Miner in ihrer Nähe zu platzieren und die Energie nur für den Abbau zu verwenden. Die Bergleute werden sowieso dafür bezahlen! Der Transport der Energie aus der Wüste in die nächstgelegenen Städte wird die Kosten jedoch drastisch erhöhen. Das wird den Einheimischen sicher nicht gefallen. Ist das ein Argument? Nun, ja, aber wird es dazu beitragen, den Proof-of-Work-Algorithmus am Leben zu erhalten? Wohl kaum, denn die Länder lehnen ihn sogar auf gesetzlicher Ebene vollständig ab. So hat China beispielsweise das Mining und den Umlauf von Kryptowährungen gänzlich verboten.

Und was ist mit dem Proof-of-Stake-Infrastrukturgesetz? Kann es sich auf die Verbreitung des Proof-of-Stake-Algorithmus in Amerika auswirken, wo er am häufigsten eingesetzt wird? Nun, wahrscheinlich ja. Die Regierung Biden beabsichtigt, die Steuergesetze für digitale Währungen zu verschärfen. Nun wird jeder, der irgendetwas mit Kryptowährungen zu tun hat, d. h. sie verkauft, kauft, schafft oder passiv in sie investiert, Steuern zahlen müssen. Alle diese Aktivitäten müssen der Regierung über Steuerformulare gemeldet werden, die die Amerikaner ausfüllen. Sie müssen mit Geldstrafen rechnen, wenn Sie etwas falsch melden und das Finanzamt dies feststellt. Ja, auch wenn Sie nicht absichtlich Informationen zurückgehalten haben und nicht wussten, dass Sie sie melden müssen.

Das Gesetz wird bereits scharf kritisiert. Denn überzeugte Einheimische glauben, dass die Machthaber nur mehr Geld eintreiben wollen, um die geplanten Ausgaben des Staates zu finanzieren. Außerdem werden nach den neuen Gesetzen alle Nutzer von Kryptowährungen gezwungen sein, ihre Daten offenzulegen. Von Dezentralisierung an der Spitze des Marktes kann nicht mehr die Rede sein. Coinbase, Square, und Ribbit Capital warnen ihre Nutzer, dass dieses Gesetz die Finanzaufsicht verschärft und den Weg für noch mehr Branchenschließungen ebnet. Fight for the Future und die Electronic Frontier Foundation lehnen den Gesetzentwurf ab. Beide kämpfen für die Privatsphäre der Blockchain-Nutzer. Dies hat auch bereits erste Früchte getragen: Die Senatoren haben bereits versprochen, dass Miner, Validierer, Wallet-Anbieter, Software-Entwickler und andere nicht-finanzielle Intermediäre nicht der Offenlegungs- und Steuerpflicht unterliegen werden. Das kam bei ihren Kollegen nicht gut an, die vorschlugen, dass Validierer weiterhin persönliche Daten offenlegen und Steuern zahlen sollten. Wir werden bald sehen, wie dies in der Praxis funktionieren wird.

Wird dies die Popularisierung des Proof-of-Stake-Algorithmus bremsen und seinen Ruf verschlechtern? Das glaube ich nicht. Überall werden Gesetze verabschiedet, die den Markt verschärfen, aber die Reaktion der Krypto-Investoren wird davon nicht wirklich beeinflusst. Allerdings wird es den Umgang mit Krypto-Assets erschweren, und darauf müssen wir uns jetzt vorbereiten.