Ist Proof of Stake sicher?

Ob Proof of Stake (PoS) im Vergleich zu Proof of Work (PoW) das bessere Konzept ist, wird in der Kryptowelt seit Jahren diskutiert. Proof of Stake gilt als Methode zur Wahrung der Integrität einer Kryptowährung und verhindert, dass Nutzer unverdiente Coins erzeugen. PoS zielt darauf ab, die ungleichmäßige Verteilung der Mining-Belohnungen bei PoW zu verringern und eine proportionale Verteilung anzustreben.

Es gibt mehrere Gründe, warum die Akteure der Kryptoindustrie Proof of Stake als überlegen ansehen; aber ist Proof of Stake sicher?

Werfen wir einen Blick auf einige Aspekte, die Proof of Stake zu einem faszinierenden Konzept machen.

Die Grundlagen von Proof of Stake (POS)

Was genau ist Proof of Stake (PoS)? Ein Konsensalgorithmus für Netzwerke auf der Blockchain verwendet zufällig ausgewählte Netzwerkvalidatoren, auch Staker genannt, zur Genehmigung und Verifizierung von Blöcken.

POS erfordert von Minern keine Lösung komplexer Gleichungen, sondern das Staking von Coins. Je mehr Coins gestakt werden, desto höher ist die Belohnung. Zum Staking wird eine Einzahlung in eine spezielle Wallet getätigt, die anschließend gesperrt wird. Es ist eine Mindestmenge an Coins erforderlich. Die Gewinnchancen für die Staking-Belohnung hängen von der Gesamtanzahl der gestakten Coins ab. Je mehr Coins gestakt werden, desto höher sind die Chancen auf die Blockbelohnung.

Ein einfaches Beispiel für das Proof-of-Stake-Konzept lässt sich anhand einer Blockchain mit 10.000 im Umlauf befindlichen Coins veranschaulichen. Wenn Sie 500 dieser Coins kaufen und einsetzen, haben Sie eine 5-prozentige Chance, jede Blockbelohnung zu gewinnen.

Der Prozess ist etwas komplizierter. Das Grundprinzip bleibt jedoch bestehen: Je mehr Coins zum Staking eingesetzt werden, desto höher sind die Chancen, die nächste Blockbelohnung zu erhalten.

Wer hat Proof of Stake (POS) erfunden?

Ein Entwickler, der unter dem Pseudonym Sunny King firmiert, gilt als Entwickler des Proof-of-Stake-Konsensmechanismus. Sein Ziel war es, den extremen Energieverbrauch beim Bitcoin -Mining zu reduzieren und gleichzeitig eine sichere und schnelle Blockchain zu gewährleisten. 

Peercoin, 2012 eingeführt, nutzte als erstes Kryptowährung den Proof-of-Stake-Konsensmechanismus (PoS), und seither folgten viele weitere. Trotz der Fortschritte bei der Weiterentwicklung des PoS-Konsensmechanismus besteht das Problem weiterhin. Bis heute gibt es jedoch noch einige Schwierigkeiten mit dem verteilten Konsensmechanismus des Proof-of-Stake.

Proof of Stake vs. Proof of Work – Der Unterschied

Proof of Stake (PoS) und Proof of Work (PoW) sind derzeit die gängigsten Konsensmechanismen. Es gibt einige Unterschiede zwischen beiden. Die Grundidee besteht jedoch darin, Datensätze zu validieren und für die Blockchain zu speichern, während der nächste Block erzeugt wird. Daher der Name Blockchain.

Der Hauptunterschied liegt im geringeren Rechenaufwand der POS-Konsensalgorithmen im Vergleich zu PoW. Mining, das in den letzten Jahren viel Strom für die Verifizierung der nächsten Bitcoin. Daher ist POS eine wesentlich kostengünstigere Methode zur Aufrechterhaltung eines Blockchain-Netzwerks, wodurch Nutzer deutlich niedrigere Transaktionsgebühren erzielen können. Teilnehmer, die Coins staken, werden entsprechend der Anzahl der von ihnen hinterlegten Coins belohnt, ohne dass hohe Stromkosten, komplexe Hardware oder Serverfarmen erforderlich sind.

Der Proof-of-Work-Prozess (PoW) benötigt enorme Rechenleistung, um komplexe Rätsel zu lösen und so die Transaktionen und Blöcke der Blockchain zu validieren. Der hohe Energieverbrauch massiver Krypto-Mining-Farmen weltweit und die damit verbundene Umweltverschmutzung haben zu heftigen Debatten geführt. In einigen Fällen kam es durch diese Anlagen sogar zu Störungen im Stromnetz.

Sicherheit von POW- gegenüber POS-Münzen

Der von Satoshi Nakamoto entwickelte Proof-of-Work-Algorithmus (Proof of Work) galt lange als sicherste Methode, neue Blöcke zur Blockchain hinzuzufügen. Allerdings verursachte er massive Probleme wie hohe Stromkosten und einen enormen Hardwarebedarf für das Mining. Daher wurde Proof-of-Stake (PoS) als Alternative entwickelt.

Bei POS-basierten Kryptowährungen bestehen mehrere Probleme. Eines der bekanntesten ist der 51-Prozent-Angriff. Dabei wird versucht, eine Mehrheitsbeteiligung an einer bestimmten Kryptowährung zu erwerben oder zu leihen, um diese durch gefälschte Transaktionen zu staken. Dies ist jedoch extrem kostspielig, und jeder erfolgreiche Versuch erfordert ein hohes Kapital. Sobald das Netzwerk gehackt wird, werden alle erzielten Gewinne durch das gesamte System entwertet. Darüber hinaus können POS-Systeme Validatoren bestrafen, die versuchen, das Netzwerk anzugreifen. Diese riskieren daher, alle ihre gestakten Coins zu verlieren.

Die eigentliche Gefahr von Proof-of-Stake (PoS) besteht darin, die Kontrolle über die Staking-Delegation von Coins zu manipulieren. Man könnte die Kryptowährung weiterhin halten, während die Staking-Power für Angriffe auf das Netzwerk missbraucht wird. Dies würde zu einer Zentralisierung des Netzwerks führen und damit den Sinn dezentraler Blockchains zunichtemachen.

In der Realität sind solche Angriffe auf etablierten Blockchains praktisch unmöglich durchzuführen. Der Angreifer könnte am Ende mit Coins im Wert von Millionen oder sogar Milliarden dastehen, die niemand annehmen würde.

Welche Kryptowährung verwendet Proof of Stake?

Tezos (XTZ)

Tezos ist bekannt für einen der größten ICOs aller Zeiten, bei dem XTZ-Token im Wert von fast 232 Millionen US-Dollar ausgegeben wurden. Es handelt sich um eine Mehrzweck-Blockchain, die ein Proof-of-Stake-Protokoll (PoS) zur Sicherung ihres Netzwerks verwendet.

Tezos verwendet ein eigenes Proof-of-Stake-Protokoll namens „Liquid Proof-of-Stake“ (LPoS). Dabei müssen die XTZ-Token nicht gesperrt werden, da sie an einen Validator delegiert werden können. Sie können Ihre Coins in Ihrer Wallet behalten und weiterhin Belohnungen verdienen.

Cosmos (ATOM)

Cosmos wurde im April 2017 eingeführt und nutzt seine eigene Kryptowährung namens Atom für Transaktionen. Ziel ist es, die Skalierbarkeits- und Interoperabilitätsprobleme zu lösen, mit denen die Blockchain-Branche in den letzten Jahren konfrontiert war.

Es verwendet ein hybrides Proof-of-Stake-System, bei dem Validatoren delegiert und für die Aufrechterhaltung der Blockchain-Sicherheit belohnt werden. Ihre Atoms müssen jedoch gesperrt werden.

Algorand (ALGO)

im Juni 2019 gestartet wurde, Algorand nutzt einen PoS-Mechanismus zur Netzwerksicherung. Die drei Hauptprobleme, die sie lösen will, sind Sicherheit, Skalierbarkeit und Dezentralisierung.

Der verwendete POS-Mechanismus heißt Pure Proof of Stake (PPoS) und basiert auf dem byzantinischen Konsensprinzip. Das Grundprinzip besagt, dass das Netzwerk sicher ist, wenn sich der Großteil des Geldes in den Händen ehrlicher Validatoren befindet.

Bis heute zählt sie zu den am besten konstruierten Blockchains und bietet einen guten Transaktionsdurchsatz sowie kurze Abschlusszeiten.

Ethereum – Bald die führende Proof-of-Stake-Währung

Ethereum, entwickelt von Vitalik Buterin, ist seit mehreren Jahren die zweitgrößte Kryptowährung nach Marktkapitalisierung. Obwohl es anfänglich durch einen Proof-of-Work-Mechanismus gesichert war, Ethereum 2.0 auf ein Proof-of-Stake-System (PoS) umstellt.

Da der Übergang von Proof-of-Work zu Proof-of-Stake schrittweise erfolgt, haben die Entwickler sogenannte Shard-Chains eingeführt. Ethereum 2.0-Validatoren benötigen mit Shards nur noch die Daten für den jeweiligen Shard, den sie validieren. Dies wird durch eine horizontale Aufteilung der Blockchain erreicht, um die Netzwerklast zu reduzieren und Ethereum Blockchain mehr Kapazität für die Speicherung und den Zugriff auf Daten zu verleihen.

Ethereum 2.0 erfordert einen relativ hohen Einsatz von 32 ETH, um vollwertiger Validator zu werden. Es gibt jedoch Staking-Pools, denen jeder mit nur einem Bruchteil dieser Summe beitreten kann. Darüber hinaus gehen Ethereum Entwickler davon aus, dass Sharding es zukünftig ermöglichen wird, die Blockchain auf einfachen Laptops und Mobilgeräten auszuführen.

Wird Proof of Stake zum neuen Standard?

Proof of Stake bietet gegenüber Proof of Work mehrere Vorteile.

Zu den Vorteilen gehören:

• Bessere Energieeffizienz
• Niedrigere Eintrittsbarrieren
• Reduzierte Hardwareanforderungen
• Schutz vor Zentralisierung durch Bergleute
• Mehr Transaktionen in einem bestimmten Zeitraum

Mit dem Start von Ethereum 2.0 dürfte Proof-of-Stake (PoS) zum neuen Standard für Blockchain-Netzwerke werden, da es bereits seit mehreren Jahren die zweitgrößte Kryptowährung ist. Daher wird der Übergang zu Ethereum PoS voraussichtlich zum neuen Standard machen.

Sicherheitsprobleme an Kassensystemen

Netzwerkzentralisierung gilt weithin als eines der größten Probleme von PoS-Netzwerken, existiert aber tatsächlich in unterschiedlichen Ausprägungen. Das Zentralisierungsrisiko steigt mit On-Chain-Governance und tokenbasierter Gewichtung. Token-Inhaber können das Protokoll zu ihrem Vorteil beeinflussen, wodurch sich die risikobereinigte Natur ihrer Renditen drastisch verändert. Bei Blockchains ohne On-Chain-Governance hingegen bietet der Besitz eines großen Anteils der Netzwerk-Token keinen zusätzlichen Wert. 

Ein weiteres Problem des PoS-Systems ist das „Nichts-ist-zu-stehen“. Wenn für das Erstellen von Blöcken in einer bestimmten Blockchain keine Opportunitätskosten anfallen, könnten Nutzer neue Blöcke erstellen und auf konkurrierenden Zweigen einer Blockchain minen, um die Höhe ihrer Transaktionsgebühren zu maximieren. Um diesem Problem zu begegnen, verfügen die meisten PoS-Coins über zusätzliche Schutzmechanismen in ihrem Protokoll. 

Manche betrachten den Bonded PoS (BPoS)-Ansatz von Ethereum 2.0 (Serenity), RChain und Casper Labs als den einzig echten PoS-Ansatz. Der Grund dafür ist, dass in den anderen Fällen das Staking, sofern es überhaupt stattfindet, eine untergeordnete Rolle im Konsensprozess spielt. Die Anzahl der von den Validatoren im BPoS-Fall hinterlegten Coins bestimmt tendenziell deren Wahrscheinlichkeit, einen bestimmten Block zu bestätigen, und somit ihre Einnahmen.

Es gibt noch immer Debatten darüber, ob Proof of Stake sicher ist; jedoch wäre jeder Versuch, ein etabliertes Blockchain-Netzwerk zu hacken, unglaublich kostspielig.

Wichtigste Erkenntnisse

Staking gewinnt zunehmend an Popularität, da Ethereum auf einen Proof-of-Stake-Konsensmechanismus umstellt. Es ermöglicht einen einfachen Einstieg für diejenigen, die ein Blockchain-Netzwerk sichern und betreiben möchten.

Sharding bezeichnet die Aufteilung des Netzwerks in mehrere parallele Teile, wodurch eine höhere Kapazität und Geschwindigkeit ermöglicht werden.

POS sollte eine höhere Nachhaltigkeit ermöglichen, da es nicht die enormen Ressourcen benötigt wie der POW-Mechanismus. Riesige Minenanlagen, die die Hälfte des städtischen Stromverbrauchs ausmachen, werden nicht mehr benötigt.

Möchten Sie ein passives Einkommen erzielen? Zahlen Sie einen bestimmten Betrag in eine spezielle Staking-Wallet ein, um sich als Node zu qualifizieren. Es kommt natürlich darauf an, aber später könnte das System Sie als Validator/Miner einsetzen, da Sie über mehr Guthaben als die anderen Kandidaten verfügen.

Als Validator eröffnen sich Ihnen zahlreiche neue Möglichkeiten, Kryptowährung zu verdienen. Wenn Ihr Knoten einen neuen Block erstellt, erhalten Sie eine Belohnung. Für die Genehmigung von Transaktionen erhalten Sie kleine Gebühren. Darüber hinaus erhalten Sie Zinsen, wenn Sie monatlich oder jährlich Guthaben in Ihrer Wallet hinterlegen – gut für das Netzwerk und gut für Sie als Nutzer.

Proof of Stake genießt breite Unterstützung unter vielen Branchenexperten und dürfte eine bessere Nachhaltigkeit ermöglichen. 

Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, wie das POS-Sicherheitsmodell tatsächlich funktioniert, schauen Sie sich diese hervorragende Ressource von Vitalik und dem Ethereum Team an.