Konsensmechanismus bei Kryptowährungen | Steffen Leditschke

Was ist ein Konsensmechanismus?

Ein Konsensalgorithmus ist ein Prozess in der Informatik, der dazu dient, zwischen verteilten Prozessen oder Systemen eine Einigung über einen einzelnen Datenwert zu erzielen. Konsensalgorithmen wurden entwickelt, um die Zuverlässigkeit in einem Netzwerk mit mehreren Knoten, die von unbekannten Netzwerkteilnehmern betrieben werden, zu gewährleisten.
Bei einer Blockchain sichert der Konsens-Algorithmus die Einhaltung bestimmter Regeln im Netzwerk. Er ist eine Vereinbarung über die Regeln einer bestimmten Blockchain und über die Bedingungen der Teilnahme von Nutzern am Netzwerk. Ein Konsensmechanismus in einem kryptoökonomischen System hilft auch bestimmte Arten von wirtschaftlichen Angriffen zu verhindern. Theoretisch kann ein Angreifer Änderungen an einer Blockchain vornehmen, wenn er 51 % des Netzwerks kontrolliert. Konsensmechanismen sollen diesen „51-%-Angriff“ unmöglich machen. Verschiedene Mechanismen wurden und werden entwickelt, um dieses Sicherheitsproblem auf unterschiedliche Weise zu lösen.

Proof-of-Work

Proof-of-Work ist der Konsens-Algorithmus, welcher der Bitcoin-Blockchain zugrunde liegt. Er wird als „Proof-of-Work” (Arbeitsnachweis) bezeichnet, da die teilnehmenden Miner im Bitcoin-Netzwerk eine Art Arbeit verrichten müssen. Diese Arbeit besteht aus einem mathematischen Problem, das mit Hilfe der Rechenleistung der Miner gelöst werden muss. Sie konkurrieren um die Erstellung eines neuen Blocks. Für den Prozess des Minings gilt: Je höher die Rechenleistung, desto größer ist auch die Wahrscheinlichkeit sich gegen andere Miner durchzusetzen. Der Gewinner teilt den neuen Block mit dem Rest des Netzwerks und erhält für seinen Aufwand eine Entlohnung in Form von neu geschaffenen Coins und der Transaktionsgebühren. Im Falle des Bitcoins steigt die Komplexität der zu lösenden Rechenaufgabe mit wachsender Anzahl der Miner bzw. der Rechenpower, wodurch auch der Aufwand, der betrieben werden muss, um der Blockchain einen neuen Block hinzuzufügen, immer größer wird. Bereits jetzt sind die Kosten des Minings enorm hoch, sodass es sich für einzelne User kaum lohnt, an dem Vorgang zu partizipieren. In den letzten Jahren ging der Trend eher dahin, die Rechenpower vieler User in sogenannten Mining-Pools zu bündeln oder es wurden große Mining-Farmen in Regionen mit günstiger Stromversorgung errichtet, um den Prozess des Minings wirtschaftlich zu gestalten. Die hohen Kosten sind jedoch gleichzeitig eine Art Versicherung gegen Angriffe auf die Blockchain, denn um 51 % der Rechenleistung des Netzwerks zu übernehmen, müssten Ausgaben getätigt werden, die die Gewinne aus einem Angriff wohl weit übersteigen würden. Kritiker werfen dieser Art des Konsensmechanismus immer wieder vor, Ressourcen in Form von Material und Strom zu verschwenden, sodass vermehrt an Alternativen gearbeitet wird, die denselben Stand an Sicherheit erreichen, dabei aber wesentlich ressourcenschonender sind.

Proof-of-Stake

Ein Konsensmechanismus, der das Problem des hohen Ressourcenverbrauchs löst, ist der Proof-of-Stake-Ansatz. Das Proof-of-Stake-Protokoll ist im Vergleich zum Proof-of-Work deutlich leichter und kostengünstiger zu betreiben. Aus diesem Grund gilt die Methode derzeit auch als die zukunftsträchtigere Variante. Das Team hinter der Kryptowährung Ethereum hat sich beispielsweise für einen Umstieg auf Proof-of-Work entschieden und auch neue Kryptowährungen bevorzugen vermehrt den Proof-of-Stake-Mechanismus. Beim Proof-of-Stake Algorithmus werden neue Token durch das sogenannte Staking freigeschaltet. Die Teilnehmer lagern aktiv eine gewisse Menge an Coins ein und werden zu sogenannten Validatoren. Sie bestätigen dem Netzwerk die Korrektheit von Transaktionen und werden dafür entlohnt. Gleichzeitig fungieren die hinterlegten Coins als eine Art Sicherheit für das Netzwerk. Sollten Transaktionen freigegeben werden, die nicht hätten freigegeben werden dürfen, werden dem Wallet des Validierers zur „Strafe“ Coins entnommen. Ein Kritikpunkt an diesem System ist, dass größere Wallets mehr Transaktionen bestätigen dürfen als kleine. Jemand der 1 % einer Kryptowährung besitzt, kann zehnmal mehr Transaktionen bestätigen als jemand, der nur über 0,1 % der Währung verfügt. Jedoch ist Proof-of-Stake im Vergleich zu Proof-of-Work wesentlich umweltfreundlicher, denn der Rechenaufwand und der entsprechende Stromverbrauch fallen nicht an.

Fazit

Sowohl Proof-of-Stake als auch Proof-of-Work haben Vor- und Nachteile und es ist wichtig anzuerkennen, dass kein System perfekt ist. Jedes System hat seine Stärken und Schwächen und welches System besser ist, hängt letztlich von der eigenen Sichtweise ab. Letztendlich ist es keine Entweder-Oder-Entscheidung und beide Konsensmechanismen werden auf lange Sicht Teil der Kryptowährung sein.