Home Insights Infografik: Proof of Work vs. Proof of Stake – der Vergleich

Infografik: Proof of Work vs. Proof of Stake – der Vergleich

von Matthias Nemack

Die Unterschiede von Proof of Work und Proof of Stake werden bei der Entstehung neuer Blöcke in der „Chain“ deutlich.

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Ein wesentlicher Punkt jeder Blockchain ist ihre Skalierbarkeit. Also die Abwicklung von Transaktionen. Die verschiedenen Ansätze des Proof of Work-Verfahrens einerseits des Proof-of-Stake beschäftigten die Krypto-Community zuletzt vor allem aufgrund des Starts des Formats ETH 2.0. Der schrittweise Umstieg auf die neue „Beacon“-Blockchain wird in Zukunft zum Einsatz des Konsensverfahrens Proof-of-Work (PoW) auf besagtes Verfahren Proof of Stake (PoS) führen. Grund genug die Frage zu stellen: Worin unterscheiden sich Proof of Work und Proof of Stake eigentlich?

Infografik zu den Unterschieden von Proof of Work und Proof of Stake

Infografik zu den Unterschieden von Proof of Work und Proof of Stake

Proof of Work und Proof of Stake: Unterschiedliche Entstehung neuer Blöcke in der „Chain“

Wesentliche Abweichungen zwischen den Verfahrensweisen gibt es, wenn es um das Hinzufügen weiterer Blöcke in die Blockchain geht. Proof of Work-Protokolle wie Bitcoin, Litecoin und (bisher) Ethereum arbeiten bei der Freigabe von Blöcken mit einem einem ebenso aufwendigen wie energieaufwendigen. Hier müssen komplexe Rechenaufgaben gelöst werden, die auch mit recht hohen Kosten verbunden sind. Die Aufgabenlösung über die Miner im Netzwerk. Die Anforderungen an die Rechenleistung sind erheblich. Der Wettbewerb zwischen Minern um die Aufgabenverteilung wird beim Proof of Stake-Verfahren ausgehebelt, indem das System Hersteller der Blöcke eigenständig ermittelt.

Blöcke entstehen dabei durch die von Währungs-Besitzern in Wallets (digitalen Geldbörsen) vorgehaltenen Anteil an der Währung. Diese werden „gestaktet“, was so viel wie entsperrt bedeutet. Währungsbesitzer sichern das System ab, indem Sie mit Ihrem Währungsbestand Transaktionen bestätigen (validieren). Während PoW-Miner Belohnungen für die Blockschaffung erhalten, erfolgt die PoS-Belohnungen gewissermassen über ein Zinssystem. Die Höhe der „Verzinsung“ variieren abhängig vom System. Je mehr Anteile Investoren halten, umso höher kann das validierte Transaktions-Volumen ausfallen. PoS-Blockchains setzen also nicht auf Mining (Schürfen) neuer Coins, wenn es um die Verteilung von Belohnungen geht. Hier winken den Herstellern von Blöcken Transaktionsgebühren als Gegenleistung für ihre Bestätigungsleistungen.

Geringerer Energieverbrauch und Hardware-Kosten

Proof-of-Stake (PoS)-Protokolle zeichnen sich unter anderem dadurch aus, dass Netzwerk-Nutzer hier schon mit weniger teurer Hardware an den Prozessen teilnehmen können. Proof of Work-Systeme verlangen den Einsatz oft kostspieliger Mining-Geräte. Die Kosten betreffend ist auch der Aspekt des Energiebedarfs bei der Blockerzeugung wichtig. PoS-Systeme zeichnen sich beim Betrieb einheitlicher Datenbanken sich durch geringeren Verbrauch aus. Damit gilt der Prook-of-Stake unter Gesichtspunkten des Umweltschutzes vielen Befürwortern als vorteilhaft. Hinsichtlich der Synchronisierung zwischen den verschiedenen Netzwerk-Knoten arbeiten Proof of Work-Verfahren schneller.

Die Verteilung von Belohnungen im System

Wie die Grafik zeigt, erhalten beim Proof-of-Work jene Miner eine Belohnung, deren System den Abschluss des nächsten Block in der Kette übernimmt. Miner im PoS-System hingegen werden per Zufallsprinzip ausgewählt – jeder Betreiber eines Knoten hat die Chance auf Erhalt der Belohnung. Allerdings: Grundvoraussetzung für die Auswahl als Miner ist hierbei, dass Betreiber in ihrer Wallet über eine gewisse vorgegebene Menge der im Netzwerk genutzten Coins/Token verfügen. POS-„Rewards“ werden weiter auch dann vergeben, wenn Knotenbetreiber Transaktionen  validieren, also durch die entsprechende technische Prüfung bestätigen.

Gefahr „feindlicher Übernahme“ bei PoW- und PoS-Systemen verschieden gewichtet

Der Begriff der 51-Prozent-Attacke tauchte vor allem in frühen Jahren der Krypto-Entwicklung in vielen Berichten über potenzielle Risiken in Blockchains auf. Hier geht es darum, unter welchen Bedingungen beispielsweise Hacker oder Miner, die vorrangig die eigenen Interessen verfolgen, ein Blockchain-Netzwerk übernehmen und damit Einfluss auf die Gegebenheiten nehmen können. Bei Systemen, die nach dem PoW-Verfahren funktionieren, können bösartige Blöcke in die Kette integriert werden, wenn einzelne Netzwerk-Teilnehmer allein über 51 Prozent der gesamt Rechenleistung des Systems verfügen. Gerade in China gibt es viele sogenannte Mining-Farmen, die oft auch einzeln einen grossen Anteil an der Blockchain-Leistung (nicht nur beim Bitcoin) tragen. Das Risiko einer Attacke ist bei PoW-Netzwerken damit durchaus gegeben.

Innerhalb von Blockchains mit PoS-Protokollen braucht es einen Anteil von wenigstens 51 Prozent der Währungseinheiten, die im Moment des Angriffs in Umlauf sind. Zwar ist dies bei einigen (vor allem kleineren Blockchains) denkbar. Auch bei grösseren Systemen verfügen Grossinvestoren zunehmend über riesige Bestände zugehöriger Währungen. Trotzdem sind bösartige Attacken unwahrscheinlicher, da Währungsanteile in der Praxis meist auf viele Anleger verteilt sind.

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