Konsensverfahren: Rechenleistung vs. Anteile
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Zentralbanken sichern den Wert einer analogen Währung ab. Dazu stehen den konventionellen Währungshütern eine Reihe von Instrumenten zur Verfügung. Eines davon ist die Fälschungssicherheit der Münzen und Scheine, denn Falschgeld schwächt das gesamte Währungssystem. Nicht anders verhält es sich mit den Kryptos, nur das in den dezentralen Systemen keine Banken, sondern Algorithmen beziehungsweise die Blockchain die Aufsicht führen. Hier schauen wir uns die beiden gängigen Verfahren Proof-of-Work und Proof-of-Stake an.
Konsensverfahren als Grundlage
Das Wachstum der Blockchain ist das Werk der Teilnehmer, die die Leistung ihrer Rechner in den Dienst der Kette stellen. Wird ein neuer Block kreiert und angehängt, geschieht dies im Konsensverfahren. Dieser Prozess wird durch ein so genanntes Konsensprotokoll sichergestellt. Es gibt unterschiedliche Verfahren; wir möchten Dir die beiden wichtigsten vorstellen: die Proof-of-Work- und die Proof-of-Stake-Methode. Beide Algorithmen haben Vor- und Nachteile.
Gut in Mathe: Proof-of-Work
Das Verfahren des Proof-of-Work (dt. Arbeitsnachweis) ist simpel: Den Teilnehmern wird eine schwere Rechenaufgabe, etwa aus dem Bereich der Differentialrechnung oder der Kryptografie gestellt, die der Rechner löst. Durch die richtige Lösung entsteht der neue Block und wird angefügt. Dabei bürgt der richtige Rechenweg für die korrekte Transaktion.
Die Zeit, Rechnerleistung und Energie, die der Teilnehmer einsetzt, bekommt er durch einen Anteil an der „geschürften“ Währung vergütet. Diese Methode nennen wir Mining; sie wird beispielsweise bei Bitcoin oder Ethereum angewendet. Seine größte Stärke bezieht Proof-of-Work aus dem einfachen Prinzip Aufgabe - Rechenweg - Lösung. Allerdings werden die Aufgaben im Laufe der Zeit bewusst schwerer gewählt, um eine Inflation der jeweiligen Währung zu vermeiden. Dadurch steigen die Ansprüche an die Prozessorleistung, die Speicher und Netzwerke.
Computer, die den hohen Anforderungen genügen sind sehr teuer. Entsprechend hoch sind die Hürden für Einsteiger. Dazu kommt der immense Stromverbrauch, der eine der Hauptkritikpunkte an den Kryptowährungen darstellt. Alleine die Bitcoin-Blockchain verbrauchte im Jahr ca. 125 Terawattstunden und damit mehr als die Ukraine im Jahr 2019. Ein weiterer Vergleich: Im selben Jahr verbrauchten alle Nutzer (Industrie, Privathaushalte) in Deutschland netto 500 TWh.
Pro
- Durch Konsens bei Aufgabe - Rechenweg - Lösung überprüfbare Ergebnisse
- Lukrative Vergütung durch Kryptos
- Bewährte Methode
- Sicherer als Proof-of-Stake
Con
- Derzeit geringe Gefahr durch Angriffe mit der 51-Prozent-Attacke*
- Starke/teure Rechner erforderlich
- Hoher Stromverbrauch
* Bringt ein Teilnehmer mehr als die Hälfte der Rechenleistung auf, kann er das gesamte System gefährden
Je mehr Coins, desto größer die Chance: Proof-of-Stake
Bei dieser Methode entscheidet nicht die vorhandene Rechenleistung über die Chance, einen neuen Block zu erzeugen (validieren), sondern der Zufall. Alle Teilnehmer der Blockchain sind in der Lage, den neuen Block zu schaffen, sofern sie die besagte Währung in ihren Wallets führen, aber nur einer wird vom Algorithmus ausgewählt, das auch zu tun. Dabei steigt die Chance, den Zuschlag zur Validierung zu erhalten für diejenigen, die über die meisten Coins verfügen. Abgemildert wird der Vorteil für die größeren Portfolios durch eine integrierte Zufallsfunktion. Dazu kommt als weiterer Faktor die Haltedauer der Coins.
Der beste Vergleich ist der zu einer Lotterie: alle haben die gleichen Chancen zu gewinnen. Kaufst Du allerdings zehn Lose, bist Du grundsätzlich dem Besitzer eines einzigen Loses gegenüber im Vorteil. Auch der Vergleich zu Zinsen ist erlaubt, denn der Teilnehmer muss ja eine Anzahl Coins der erzeugten Währung im Portfolio halten. Im Ergebnis erhält der Erzeuger als Gegenleistung für seinen Einsatz eine Gebühr, vergleichbar eben mit Zinsen. Die Sicherheit des Verfahrens garantiert der Algorithmus selbst. Einfach gesagt: Wer versucht zu betrügen, fliegt.
Teilnehmer, die einen Block manipulieren wollen, werden vom System abgestraft; ein Teil der eingesetzten Werte wird einbehalten und das Recht, an der Gestaltung der Blockchain teilzunehmen, erlischt. Proof-of-Stake weist einige der Nachteile, die Proof-of-Work hat, nicht auf. So benötigt der Teilnehmer keine hohe Rechenleistung und das Verfahren verbraucht nur einen Bruchteil des Stroms (unter einem Prozent). Allerdings steht auch Proof-of-Stake in der Kritik. So bevorzugt der Algorithmus diejenigen, die über große Portfolios der betreffenden Währung verfügen.
Pro
- Einfache Methode
- Weniger Rechenleistung als bei PoW notwendig
- Deutlich geringerer Stromverbrauch
- Sicherheit durch Algorithmus
Con
- Ungleiche Chancen für Teilnehmer, einen neuen Block zu kreieren
Derzeit ist die deutlich wichtigere Methode Proof-of-Work. Allerdings beruht ein großer Teil der Kritik an den Kryptos auf deren immensen Energiehunger. Einige große Player wie Ethereum sehen ihr Heil in hybriden Lösungen. Dieses Konzept nutzt beide Prinzipien.
In einer Seitenkette werden die Transaktionen abgewickelt und dann auf der Hauptkette gespeichert. So ergeben sich neben einem deutlich geringeren Stromverbrauch auch stark vereinfachte Prozesse, die dazu weniger Rechenleistungen verlangen.