Proof of Work oder Proof of Stake ist die zentrale Designentscheidung hinter jeder öffentlichen Blockchain. Eine Blockchain hat keine zentrale Instanz, die entscheidet, welche Transaktionen gültig sind und in welcher Reihenfolge. Stattdessen müssen sich Tausende unabhängige Computer einigen, auch wenn manche von ihnen versuchen zu betrügen. Die Methode, mit der sie Einigkeit erzielen, heißt Konsensmechanismus. Proof of Work macht Betrug teuer, indem es echten Rechenaufwand verlangt. Proof of Stake macht ihn teuer, indem es Teilnehmer verpflichtet, eine Einlage zu hinterlegen, die sie verlieren können. Beide funktionieren; sie scheitern nur auf unterschiedliche Weise.
Dieser Artikel erklärt das Problem, das beide Mechanismen lösen, wie jeder funktioniert, woher sie stammen, was sich beim Wechsel von Ethereum änderte, und die Kompromisse. Er erklärt den Mechanismus und ist keine Finanzberatung.
Das Problem, das beide Mechanismen lösen
Ein gemeinsames Register, zu dem jeder etwas hinzufügen kann, steht vor einem offensichtlichen Angriff: Jemand gibt einen Coin aus, versucht dann, das Register so umzuschreiben, dass die Ausgabe nie stattgefunden hat, und gibt ihn erneut aus. Das ist das Double-Spending-Problem. Es gibt noch ein subtileres: Ist der Beitritt zum Netzwerk kostenlos, kann ein Angreifer Tausende gefälschte Teilnehmer erschaffen, um alle anderen zu überstimmen.
Ein Konsensmechanismus löst beide Probleme, indem er das Recht, den nächsten Block hinzuzufügen, teuer macht. Erfordert Einfluss auf das Register etwas Knappes, sei es Strom und Hardware oder ein großer Anteil an Coins, dann kosten gefälschte Identitäten nichts, bewirken aber auch nichts, und das Umschreiben der Geschichte wird teurer, als es je wert sein könnte. Die Details zu Blöcken und Hashes sind in wie Blockchain funktioniert beschrieben.
Beide Mechanismen beantworten dieselbe Frage: Was sollte es kosten, die nächste Seite eines Registers zu schreiben, das niemandem gehört?
SelbstcheckAngenommen, über Nacht kommt eine riesige Menge neuer Rechenleistung zum Mining-Netzwerk von Bitcoin hinzu. Bevor du weiterliest: Was, glaubst du, passiert in den folgenden Wochen damit, wie oft neue Blöcke gefunden werden?Antwort anzeigenAntwort ausblenden
Höchstens eine kurze Beschleunigung. Bitcoin passt die Schwierigkeit des Rätsels alle 2.016 Blöcke an, etwa alle zwei Wochen, sodass ungefähr alle zehn Minuten ein Block gefunden wird, egal wie viel Rechenleistung dazukommt. Mehr Miner machen das Rätsel schwerer, nicht das Register schneller, weshalb auch der Energieverbrauch mit der Konkurrenz steigt.
Wie Proof of Work funktioniert
Bei Proof of Work konkurrieren Teilnehmer, Miner genannt, darum, den nächsten Block hinzuzufügen. Um zu gewinnen, muss ein Miner eine Zahl finden, die zusammen mit dem Inhalt des Blocks durch eine Hashfunktion läuft und ein Ergebnis unter einem Zielwert ergibt. Es gibt keine Abkürzung: Der einzige Weg ist, enorm viele Vermutungen auszuprobieren. Der erste Miner, der eine gültige Antwort findet, verbreitet den Block, alle anderen können ihn sofort prüfen, und der Gewinner erhält neu geschaffene Coins sowie Transaktionsgebühren.
Die Idee ist älter als Kryptowährungen. 1992 schlugen Cynthia Dwork und Moni Naor vor, Computer Arbeit leisten zu lassen, um Spam-E-Mails teuer zu machen, und 1997 beschrieb Adam Back Hashcash, eine praktische Version derselben Idee. Das Bitcoin-Whitepaper von 2008 zitierte Hashcash, und Bitcoin startete im Januar 2009 als erste Proof-of-Work-Blockchain.
Bitcoin passt die Schwierigkeit des Rätsels alle 2.016 Blöcke an, etwa alle zwei Wochen, sodass unabhängig davon, wie viel Rechenleistung dazukommt, etwa alle zehn Minuten ein neuer Block gefunden wird. Um vergangene Blöcke umzuschreiben, müsste ein Angreifer diese gesamte Arbeit schneller erledigen als der Rest des Netzwerks zusammen, üblicherweise beschrieben als Kontrolle über mehr als die Hälfte der Rechenleistung des Netzwerks: ein 51-Prozent-Angriff.
Wie Proof of Stake funktioniert
Proof of Stake ersetzt Rechenaufwand durch eine finanzielle Einlage. Teilnehmer, Validatoren genannt, sperren eine Menge der eigenen Coins des Netzwerks, staken sie. Das Protokoll wählt Validatoren, grob im Verhältnis zu ihrem Stake, um neue Blöcke vorzuschlagen, und andere bestätigen, dass diese Blöcke gültig sind.
Ehrliches Verhalten wird mit neuen Coins und Gebühren belohnt. Unehrliches Verhalten, etwa das Signieren zweier widersprüchlicher Blöcke, kann durch Slashing bestraft werden: Das Protokoll vernichtet einen Teil des Stakes des Betrügers und entfernt ihn aus der Validatorenmenge. Die Kosten eines Angriffs auf das Netzwerk sind also nicht Strom, sondern der Wert der Coins, die ein Angreifer beschaffen müsste und zu verlieren riskiert.
Das erste funktionierende Proof-of-Stake-Netzwerk war Peercoin, im August 2012 von den unter Pseudonym auftretenden Sunny King und Scott Nadal gestartet, ausdrücklich um die Energiekosten des Minings zu senken. Bei Ethereum erfordert der Betrieb eines vollständigen Validators heute eine Einlage von 32 Ether.
Wie das bei Astra Trainer vermittelt wird
Die Richtung Krypto in der Welt Business & Finanzen umfasst elf Kurse, darunter Decentralization, über das Netzwerk aus Knoten und Konsens, das eine Blockchain am Laufen hält, neben Basics of Blockchain, The Wallet Illusion und Coins vs Tokens.
Konsens ist der Teil, den die meisten überspringen, und genau er erklärt, warum sich verschiedene Blockchains so unterschiedlich verhalten. Lektionen dauern etwa fünf Minuten, und ein Guide führt dich durch alles Ungewohnte.
Proof of Work oder Proof of Stake: nebeneinander
| Merkmal | Proof of Work | Proof of Stake |
|---|---|---|
| Wer Blöcke hinzufügt | Miner | Validatoren |
| Was das Netzwerk absichert | Rechenaufwand und Strom | Als Einlage gesperrte Coins |
| Kosten eines Angriffs | Mehrheit der Rechenleistung beschaffen | Großen Anteil gestakter Coins beschaffen, der gesperrt werden kann |
| Energieverbrauch | Sehr hoch | Im Vergleich sehr niedrig |
| Hardware | Spezialisierte Mining-Maschinen | Ein gewöhnlicher Server kann einen Validator betreiben |
| Erstmals genutzt | Bitcoin, 2009 | Peercoin, 2012 |
| Bekanntestes Beispiel | Bitcoin | Ethereum, seit 2022 |
Was sich beim Wechsel von Ethereum änderte
Ethereum startete 2015 mit Proof of Work. Am 15. September 2022, in einem Upgrade namens The Merge, verband es seine ursprüngliche Chain mit einer separaten Proof-of-Stake-Chain, der Beacon Chain, die seit 2020 parallel lief. Von diesem Moment an stoppte das Mining auf Ethereum.
Die Ethereum Foundation schätzte, dass The Merge den Energieverbrauch des Netzwerks um etwa 99,95 Prozent senkte. Der Wechsel wurde an einem laufenden Netzwerk mit sehr hohem gehaltenem Wert durchgeführt, ohne es zu stoppen, und war eine der am genauesten beobachteten technischen Änderungen in der Geschichte des Feldes.
Die Kompromisse
Energie. Der klarste Unterschied. Die Sicherheit von Proof of Work entsteht durch Stromverbrauch; Kritiker nennen es Verschwendung, Befürworter halten dagegen, dass genau diese reale Kosten das Umschreiben des Registers so schwer machen. Proof of Stake braucht nur einen Bruchteil der Energie.
Verteilung der Kontrolle. Bei Proof of Work folgt Einfluss dem Zugang zu billigem Strom und spezialisierter Hardware, und Mining hat sich in großen Betrieben und Pools konzentriert. Bei Proof of Stake folgt Einfluss dem Besitz von Coins, und Kritiker befürchten, dass diejenigen mit dem meisten Besitz auch am meisten gewinnen, während große Staking-Dienste die Validierung konzentrieren können.
Bewährung. Bitcoins Proof of Work läuft seit 2009. Proof of Stake im großen Maßstab ist jünger und komplexer, mit mehr Regeln, die wie vorgesehen funktionieren müssen, auch wenn das von Ethereum inzwischen mehrere Jahre läuft.
Erholung nach einem Angriff. Ein Proof-of-Stake-Netzwerk kann den Stake eines Angreifers durch Slashing vernichten. Ein Proof-of-Work-Netzwerk kann die Hardware eines Angreifers nicht beschlagnahmen, die erneut eingesetzt werden könnte.
Allgemeine Information, keine Finanzberatung. Dieser Artikel erklärt, wie eine Technologie funktioniert. Er empfiehlt keinen Coin, kein Token, keine Wallet, keine Exchange und keine Plattform. Krypto-Assets können den größten Teil oder ihren gesamten Wert verlieren, Regeln unterscheiden sich je nach Land und ändern sich schnell, und Verluste durch verlorene Schlüssel, Hacks oder Betrug sind meist unumkehrbar. Für Entscheidungen über dein eigenes Geld solltest du eine qualifizierte, regulierte Beraterin oder einen Berater in Betracht ziehen.
Warum sich Konsens zu verstehen lohnt
Debatten darüber, welche Blockchain besser ist, entpuppen sich oft als Debatten über Konsens: wem vertraut wird, was Betrug kostet, und wer am Ende die Kontrolle hat. Die beiden wichtigsten Mechanismen zu verstehen macht diese Debatten viel leichter nachvollziehbar.
Astra Trainer ist darauf ausgelegt, dass dieses Verständnis hängen bleibt. Auf jedes Thema folgt ein Quiz, und jeder Kurs endet mit einer Abschlussprüfung aus zehn Fragen, während tägliche Quests, Punkte und eine Streak die Fünf-Minuten-Lektionen am Laufen halten. Ein Circle gibt dir eine kleine Gruppe mit gemeinsamem Wochenziel und Live-Sessions, nützlich bei einem Thema, das sich leichter erfassen lässt, wenn es laut erklärt wird.
Was du daraus mitnimmst
Proof of Work und Proof of Stake sind Konsensmechanismen, die es Computern ohne gegenseitiges Vertrauen erlauben, sich auf ein gemeinsames Register zu einigen, indem sie das Recht, Blöcke hinzuzufügen, teuer machen.
Proof of Work macht diese Kosten zu Rechenaufwand und Strom. Es geht auf Ideen von 1992 und 1997 zurück und sichert Bitcoin seit 2009 ab.
Proof of Stake macht diese Kosten zu einer Einlage von Coins, die gesperrt werden kann. Es wurde erstmals 2012 genutzt, und Ethereum übernahm es im September 2022, was den Energieverbrauch schätzungsweise um 99,95 Prozent senkte.
Deshalb ist die nützlichste Art, über Proof of Work oder Proof of Stake nachzudenken, nicht die Frage, welches besser ist, sondern worauf jedes dich vertrauen lässt: die Kosten von Energie und Hardware, oder den Wert der eingesetzten Coins.
Teste dich
Frage 1 von 3
Warum kann ein Angreifer ein Proof-of-Work- oder Proof-of-Stake-Netzwerk nicht einfach übernehmen, indem er Tausende gefälschte Teilnehmer erschafft?
Was ist der Unterschied zwischen Proof of Work und Proof of Stake?
Beide lassen die Computer einer Blockchain sich auf ein gemeinsames Register einigen. Proof of Work verlangt von Minern Rechenaufwand und Strom, um Blöcke hinzuzufügen. Proof of Stake verlangt von Validatoren, Coins als Einlage zu sperren, die vernichtet werden kann, wenn sie betrügen.
Warum verbraucht Proof of Work so viel Energie?
Miner konkurrieren, indem sie enorm viele Vermutungen anstellen, um ein Hash-Rätsel zu lösen, und die Schwierigkeit steigt, je mehr Rechenleistung dazukommt. Der verbrauchte Energieaufwand ist es, der das Umschreiben vergangener Blöcke für einen Angreifer unerschwinglich teuer macht.
Wann wechselte Ethereum zu Proof of Stake?
Am 15. September 2022, in einem Upgrade namens The Merge, als sich Ethereums ursprüngliche Chain mit der Proof-of-Stake-Beacon-Chain verband. Die Ethereum Foundation schätzte, dass dies den Energieverbrauch des Netzwerks um etwa 99,95 Prozent senkte.
Was ist Slashing bei Proof of Stake?
Slashing ist eine Strafe, bei der das Protokoll einen Teil der gestakten Coins eines Validators vernichtet und ihn aus dem Netzwerk entfernt, wegen unehrlichen Verhaltens wie dem Signieren zweier widersprüchlicher Blöcke für denselben Slot.
Wo kann ich lernen, wie Blockchains Konsens erzielen, in kurzen Lektionen?
Die Richtung Krypto in der Welt Business & Finanzen von Astra Trainer umfasst elf Kurse, darunter Basics of Blockchain und Decentralization, in Fünf-Minuten-Lektionen mit Quiz. Die erste Lektion braucht keine Karte.
Wohin das führt. Besser mit Geld umgehen: Die Reihenfolge, in der du es lernst ordnet Krypto unter die Geldthemen ein, die sich zu lernen lohnen, und erklärt, was du zuerst verstehen solltest.
