PoW vs. PoS – Unterschied zwischen Proof of Work und Stake

Was ist PoW?

PoW oder Proof of Work ist ein spezielles Protokoll, das darauf abzielt, Cyberangriffe wie DDoS (Distributed Denial-of-Service-Angriffe) abzuwehren, die mithilfe mehrerer gefälschter Anfragen die Ressourcen eines Computerstamms verbrauchen können. Es verwendet ein vertrauenswürdiges und verteiltes Konsenssystem.

PoW implementiert ein dezentrales System und funktioniert ohne eine zentrale Autorität. Der PoW-Konsensmechanismus kann Transaktionen verifizieren, ohne dass eine dritte Partei erforderlich ist. PoW erschwert Doppelausgaben, indem es beweist, dass jeder Benutzer mehrere Berechnungen durchgeführt hat. Viele andere Blockchain-Projekte, die das Original kopiert haben Bitcoin Code folgt auch dem Proof-of-Work-Modell.

Was ist PoS?

Proof of Stake (PoS) ist eine Art Konsensmechanismus, der zur Validierung von Transaktionen in der Blockchain verwendet wird. Er funktioniert, indem Kryptowährungsbesitzer ihre Coins einsetzen können. Dadurch erhalten sie das Recht, neue Transaktionsblöcke in der Blockchain zu verifizieren und sie dem Netzwerk hinzuzufügen.

Als alternativer Konsensmechanismus existiert das Modell des Proof of Stake. Nur wenige Kryptowährungen folgen diesem Protokoll, das Miner durch Einsätze ersetzt. Der Algorithmus wählt einen dieser Staker aus, um den nächsten Block zu veröffentlichen. Zwei Entwickler namens Scott Nadal und Sunny King gründeten PoS, als sie im Jahr 2012 die Mängel von PoW bemerkten. Begrenzte Skalierbarkeit und der Bedarf an viel Strom sind im PoS-Modell kein Problem.

Proof-of-Work (PoW) vs. Proof-of-Stake (PoS)

Arbeitsnachweis	Pfandnachweis
PoW oder Proof of Work ist ein spezielles Protokoll, das darauf abzielt, Cyberangriffe wie DDoS abzuschrecken (verteilte Denial-of-Service-Angriffe).	Proof of Stake (PoS) ist eine Art Konsensmechanismus, der zur Validierung von Transaktionen auf der Blockchain verwendet wird.
Jeder Hacker muss mehr als 50 % der gesamten Rechenleistung nutzen, um einen 51 %-Angriff durchzuführen.	Hacker müssen mehr als 50 % aller Kryptowährungen im selben Netzwerk besitzen, was unmöglich ist.
Die Mining-Wahrscheinlichkeit hängt von der geleisteten Rechenarbeit ab.	Die Gültigkeit eines neuen Blocks hängt von der Höhe des Einsatzes ab.
Miner erhalten Belohnungen für das Lösen komplexer kryptografischer Probleme.	Der Validator erhält keine Blockbelohnung. Stattdessen kassieren sie als Belohnung lediglich Netzwerkgebühren.
Erfordert leistungsstarke und aktuelle Mining-Hardware.	Erfordert eine Servereinheit für eine effiziente Verarbeitung.
PoW ist der ursprüngliche kryptografische Konsensmechanismus, der lange vor PoS entstand.	PoS wurde von PoW abgeleitet, bringt aber mehrere Verbesserungen mit sich.
Um mehr Skalierbarkeit zu erreichen, sind alle Knoten innerhalb einer Transaktion beteiligt.	An der Verifizierung jeder Transaktion ist nicht das gesamte Netzwerk beteiligt.

Was steht auf dem Spiel?

Eingesetzte Gelder werden von Validatoren beiseite gelegt und in einem Smart Contract gespeichert. Dies wird als Absteckvorgang bezeichnet. Wer einen größeren Anteil hat, könnte ausgewählt werden, um Transaktionen zu überprüfen und Blöcke zu erstellen. Auf diese Weise gefälschte Blöcke werden der Blockchain hinzugefügt. Nicht für alle POS-Münzen gelten dieselben Regeln, auch wenn das Konzept der Validierung dasselbe ist. Jeder qualifizierte Teilnehmer am Validator-Markt erhält eine Belohnung basierend auf seinem Eigentum.

Wie funktioniert PoS?

Theoretisch ist PoS eine „ideale“ Lösung für Skalierungsprobleme innerhalb des PoW-Mechanismus. Ethereum 2.0 wird ein 100-prozentiger Proof-of-Stake sein. Daher wird es seine Transaktionen und NFT-Transaktionen verarbeiten und Smart-Contract-Transaktionen ausführen. Man muss über ein leistungsfähiges Computersystem und einen ausreichend großen Geldbeutel verfügen. Es erhöht ihre Chancen, eine Proof-of-Stake-Belohnung zu erhalten.

Das PoS-Modell kümmert sich um die Wahrung der Integrität innerhalb einer Blockchain. Es garantiert auch, dass Krypto-Benutzer keine Münzen prägen können, ohne diese zu verdienen.

Das Konzept des PoS-Konsensmechanismus basiert auf den folgenden Schritten:

Schritt 1) Benutzer, die native Token einer Blockchain besitzen, speichern diese ganz oder teilweise sicher in Absteckpools.

Schritt 2) Der Algorithmus wählt pseudozufällig den nächsten Validator in der Reihe aus.

Schritt 3) Der ausgewählte Validator muss einen Block und die Anzahl der darin enthaltenen Transaktionen vorschlagen.

Schritt 4) Andere Teilnehmer können die vorgeschlagene Transaktion genehmigen und überprüfen.

Schritt 5) Ein neuer Block wird zur Blockchain hinzugefügt.

Schritt 6) Der ausgewählte Validator erhält eine Transaktionsgebühr.

Wie funktioniert PoW?

Der Arbeitsnachweis erfordert eine teure Computerberechnung oder mit anderen Worten den Prozess des Minings. Um vertrauenswürdige Transaktionen auf der Blockchain zu erstellen, muss Mining durchgeführt werden.

Schritt 1) Transaktionen werden zusammengefasst und in Form eines Blocks gebündelt.

Schritt 2) Anschließend überprüfen die Miner die Transaktionen innerhalb jedes Blocks und prüfen, ob sie legitim sind.

Schritt 3) Anschließend lösen die Miner ein mathematisches Rätsel, das als Proof-of-Work-Problem bekannt ist, um fortzufahren. Alle Bergleute müssen konkurrieren.

Schritt 4) Der erste Miner, der jedes Blockproblem löst, wird belohnt.

Schritt 5) Die verifizierten Transaktionen werden dann auf der Blockchain gespeichert.

Vorteile von PoW

Einige wichtige Vorteile/Vorteile des Arbeitsnachweises sind:

• Proof-of-Work wurde erfunden, um Versuche der Doppelausgabe zu verhindern.
• Es handelt sich um einen der sichersten Konsensmechanismen.
• Auf PoW basierende Kryptos verfügen über mehr Mining-Leistung und sind sicherer.
• Bergbau bringt in einem typischen PoW-Modell Belohnungen ein.
• Der Arbeitsnachweis ist zufällig und dennoch fair.

Vorteile von PoS

Einige wichtige Vorteile/Vorteile des Proof of Stake sind:

• Der PoS-Mechanismus ist vor 51 % der Angriffe sicher.
• Für die Verarbeitung des Proof-of-Stakes ist keine teure Hardware erforderlich.
• Transaktionen sind schneller und relativ kostengünstig.
• Die Verarbeitung im Falle von PoS verbraucht nicht viel Energie.
• Einsätze dienen im PoS-Modell als finanzieller Motivator.

Nachteile von PoW

Einige wichtige Risiken/Nachteile eines Arbeitsnachweises sind:

• Für den Bergbau ist äußerst leistungsstarke Hardware erforderlich.
• Nicht für jeden Marktteilnehmer erschwinglich.
• Der Energieverbrauch aufgrund der extrem hohen Bergbaubeteiligung liegt außerhalb der Charts.
• Die meisten Mining-Pools werden von einzelnen Unternehmen kontrolliert.
• Das PoW-Modell ist zu 51 % anfällig für Angriffe

Nachteile von PoS

Einige wichtige Risiken/Nachteile des Proof of Stake sind:

• PoS-Modelle wurden nicht auf einer aufwändigen Blockchain implementiert.
• Die Kontrolle über das Netzwerk zu erlangen ist einfach, da es auf Kapital angewiesen ist.
• PoS verpasst viele PoW-Vorteile, wie zum Beispiel Mining-Belohnungen.
• Zentralisierte Bedrohungen wie Doppelausgaben sind ausführbar.
• PoS weist Governance-Probleme auf, was bedeutet, dass Benutzer mit mehr Token die Regeln des Netzwerks ändern können.

Beispiele für Arbeitsnachweise

Das Proof-of-Work-Modell gibt es schon seit langem, also lassen Sie uns einige Beispiele für PoW durchgehen.

E-Mails

Das erste Beispiel, das wir untersuchen, sind E-Mails mit einem langen Textanhang. Gewöhnliche Computer können Millionen von E-Mails pro Tag versenden, aber die Ausführung anderer Aufgaben und der Empfang einer Menge Spam kann ihre Effizienz beeinträchtigen und die Verarbeitungskosten senken. PoW wird verwendet, um die Verarbeitungszyklen zu verkürzen, indem komplexe Rechenprobleme bereitgestellt werden, die die Sicherheit erhöhen.

Kryptowährungen

Eines der bekanntesten Beispiele für PoW ist das Mining einer Kryptowährung. Das PoW-Modell stellt sicher, dass die Miner die direkte Autorität innerhalb des Netzwerks haben. Es verhindert auch Double-Spending-Angriffe. Die Miner haben ein festes Einkommen, da PoW genügend Header in neue Blöcke einfügt.

DDoS

Ein weiteres Beispiel für PoW sind wandernde DDoS-Angriffe, die Unannehmlichkeiten und Störungen verursachen. Der PoW-Algorithmus löst komplexe mathematische Probleme, indem er eine kollektive Lösung findet. PoW hilft dabei, Probleme auf verteilte Weise zu lösen. Auf diese Weise kann sogar eine kleine Anzahl von Teilnehmern komplexe Probleme lösen.

Proof-of-Stake-Beispiele

Proof-of-Stake ist die angeblich bessere Methode zur Lösung kryptografischer Probleme. Im Folgenden sind einige Kryptowährungen aufgeführt, die das PoS-Modell verwenden, das schneller und sicherer als PoW ist.

Tezos:

Das dezentrale Netzwerk von Tezos beinhaltet einen Anreizmechanismus, der Validatoren belohnt. Zur Aufrechterhaltung und Sicherung des Netzwerks erhalten Validatoren neu erstellte Token. Die Einsätze steigen, wenn neue Teilnehmer dem Netzwerk beitreten und aktiv werden. Das PoS-System in Tezos schützt auch Belohnungen und Blockchain-Daten vor Manipulation.

Ethereum 2.0:

Der Mitbegründer von Ethereum, Vitalik Buterin, schlug vor Ethereum Verbesserungsvorschlag im Jahr 2016. Es verwendet eine modifizierte Version des PoW-Algorithmus namens Sharding. Das Sharding-Konzept kann die Netzwerkleistung verbessern, indem es mehr Hash-Leistung bereithält. Sharding würde auch die Anzahl der Transaktionen in einem Block erhöhen.

Kosmos:

Cosmos ist beliebt für die Bereitstellung eines PoS-Netzwerks für eine weit verbreitete Nutzung (mehr als Bitcoin). Durch die Gewinnung von Millionen von Nutzern hofft das Projekt, der größte PoS-basierte Coin zu werden. Zur Zielgruppe gehören Personen, die keinen Zugang zum Bankensystem haben.

Wie werden Transaktionen überprüft: PoW

Ohne ein Beispiel kann es schwierig sein zu verstehen, wie Transaktionsüberprüfungen in PoW funktionieren. Schauen wir uns an Bitcoin's Modell.

Schritt 1) Etwa alle 10 Minuten wird ein neuer Block erstellt. Die Bestätigung dauert ungefähr genauso lange Bitcoin Transaktionen als gültig.

Schritt 2) Jeder einzelne Block enthält unterschiedliche Transaktionen, die einer Überprüfung bedürfen. Innerhalb eines dezentralen Systems wird es schwierig und energieaufwändig, jede Transaktion zu überprüfen.

Schritt 3) Proof-of-Work bietet eine enorme Rechenleistung zur Lösung des kryptografischen Algorithmus. Es macht es Netzwerkteilnehmern, die über weniger Ressourcen verfügen, unmöglich, bessere Belohnungen zu erhalten.

Schritt 4) Sobald alle Transaktionen innerhalb eines Blocks verifiziert sind, werden sie der öffentlichen Blockchain hinzugefügt, wo andere Benutzer sie sehen können.

Nehmen wir die mathematische Summe 4+8 mit Proof of Work an. Jetzt wissen wir, dass die Antwort 12 ist. Aber in diesem Modell gewinnt derjenige, der zuerst die Antwort findet, die Mining-Belohnung. Stellen Sie sich vor, dass Miner 1 und Miner 2 um die Lösung dieses Problems konkurrieren. Die Ergebnisse wären wie folgt;

Bergmann 1

Versuch 1: 4+8 = 11 *Falsch*

Versuch 2: 4+8 = 9 *Falsch*

Versuch 3: 4+8 = 10 *Falsch*

Bergmann 2

Versuch 1: 4+8 = 13 *Falsch*

Versuch 2: 4+8 = 12 *Richtig*

Versuch 3: 4+8 = 14 *Falsch*

Sie können also sehen, dass Miner 2 beim zweiten Versuch die richtige Antwort erraten hat, sodass er die Miner-Belohnung erhält. Aber in Wirklichkeit können Computer jede Sekunde Millionen von Kombinationen ausführen.

Zu jedem Zeitpunkt versuchen viele Hardwaregeräte, kryptografische Gleichungen zu lösen. Es ist fast wie ein Rennen, bei dem es darum geht, als Erster die Ziellinie zu erreichen und die Bergbaubelohnung zu erhalten.

Der Prozess ist bei anderen PoW-Münzen als etwas anders Bitcoin, wie von Kryptowährungsprojekten der zweiten und sogar dritten Generation zu erwarten, die entwickelt wurden, um die vorhandenen Probleme zu beheben Bitcoin.

Wie werden Transaktionen überprüft: PoS

Im Vergleich zum Proof-of-Work-Modell verwendet das Proof-of-Stake-Modell unterschiedliche Prozesse zur Transaktionsbestätigung und Konsensfindung. Obwohl auch ein kryptografischer Algorithmus verwendet wird, ist das Ziel ein ganz anderes.

Beim Proof of Stake basiert die Erstellung des nächsten Blocks darauf, wie viel eine Person einsetzt. Der Einsatz basiert auf der Anzahl der Münzen, die ein Benutzer für die spezifische Blockchain besitzt, die er schürfen möchte.

Technisch gesehen schürfen die Teilnehmer hier nicht, sondern „forgen“, da es keine Blockbelohnung zu erhalten gibt. nicht wie BitcoinKryptowährungen, die PoS verwenden, belohnen die Teilnehmer mit der Transaktionsgebühr.

Um den Staking-Prozess zu starten, müssen Benutzer zunächst Münzen in eine spezielle Wallet einzahlen, die die Münzen einfriert, sodass sie zum Staking des Netzwerks verwendet werden können. Die meisten PoS-Blockchains haben eine Mindestmünzanforderung, um den Staking-Prozess zu starten, was erhebliche Vorabinvestitionen erfordert.

Beispiel einer PoS-Verifizierung

Um den PoS-Prozess besser zu erklären, nehmen wir das Beispiel von Dash (DASH). Die Mindestanforderung beträgt 1000 DASH, was zu einem bestimmten Zeitpunkt (Dezember 2017) 1.5 Millionen US-Dollar entsprochen hätte.

Schritt 1) Zunächst müssen Sie entscheiden, wie viele Münzen Sie einsetzen möchten, um Belohnungen am PoS zu generieren.

Schritt 2) Ermitteln Sie die Gesamtzahl der in der Blockchain im Umlauf befindlichen Münzen. In unserem Beispiel sind 1000 Münzen im Umlauf.

Schritt 3) Anschließend müssen Sie 100 Münzen kaufen und einsetzen, was 10 % der im Umlauf befindlichen Münzen entspricht.

Schritt 4) Sie sind jetzt bereit, die Einsatzprämien zu erhalten. Gemäß diesem Beispiel haben Sie eine Chance von zehn Prozent, jede Belohnung zu gewinnen Blockchain.

Proof of Stake besser als Proof of Work? Gründe warum

Das Proof-of-Work-Modell ist zu einem unfairen System geworden, bei dem normale Teilnehmer keine Chance haben, die Mining-Belohnungen zu erhalten. Das Gleiche gilt jedoch nicht für Proof-of-Stake, bei dem jeder die gleiche Chance erhält, ein Fälscher zu werden und Belohnungen zu erhalten.

Aufgrund der oben genannten Vorteile Ethereum bereitet die Umstellung auf PoS in der Version 2.0 vor. Die Veröffentlichung von ETH 2.0 ist nächstes Jahr geplant.

Ethereum Entwickler und Communities haben schon immer ein dezentrales und transparentes Ökosystem unterstützt. Wenn man sieht, wie potenzielle Hacker das Proof-of-Work-Modell ausnutzen, ist klar, warum Ethereum und andere Kryptoprojekte bevorzugen den Proof-of-Stake-Mechanismus.