Was ist der PoW-Konsensalgorithmus in Kryptowährungen?

Damit ein Blockchain-System reibungslos funktioniert und seiner dezentralen Natur treu bleibt, muss es harmonisch arbeiten, was nur durch Konsensmechanismen möglich ist. Einfach gesagt, ist Konsens die Übereinstimmung aller Teilnehmer im Netzwerk bezüglich seines aktuellen Zustands. Es handelt sich also um einen Mechanismus, der es dezentralen Verbindungen ermöglicht, ein gegenseitiges Verständnis über validierte Transaktionen zu erreichen und diese dem Block hinzuzufügen.

Im heutigen Artikel werden wir dir den allerersten Konsensmechanismus vorstellen, Proof-of-Work (PoW): Du wirst erfahren, wie er funktioniert und warum er eine so entscheidende Rolle dabei spielt, die Welt der Kryptowährungen dezentral zu halten. Wir zeigen dir auch Beispiele von Coins, die auf dem PoW-Mechanismus basieren.

Wie funktioniert der PoW-Algorithmus?

Proof-of-Work ist ein Konsensmechanismus, der es Minern (Verifizierern) ermöglicht, Transaktionen zu bestätigen und sie einem Block hinzuzufügen, indem sie komplexe mathematische Aufgaben lösen, und dafür Belohnungen für ihre Bemühungen zu erhalten. Der erste, der diese Technologie verwendete, war Satoshi Nakamoto, als er das Whitepaper für Bitcoin entwickelte. Wenn man jedoch über die Ursprünge von PoW spricht, haben die Wissenschaftler Cynthia Dwork und Moni Naor es 1993 entwickelt.

Die Einführung von Proof-of-Work löste das Problem des Double-Spending, bei dem das gleiche Geld mehrmals ausgegeben wird. PoW nutzt neue wirtschaftliche Anreize im Algorithmus, die die Grundlage für die Entstehung der Mining-Industrie bildeten. Es erfordert von den Netzwerkteilnehmern, die als Miner bekannt sind, die Durchführung einer komplexen Aufgabe, die beweist, dass sie Ressourcen (Zeit und Energie) aufgewendet haben, um einen neuen Block zur Blockchain hinzuzufügen. Daher kommt der Name: Es ist der Beweis, dass echte Arbeit geleistet wurde.

Um die technische Seite der Funktionsweise des PoW-Mechanismus besser zu verstehen, ist es wichtig, den Begriff "Nonce" zu kennen – eine zufällige Zahl, die Miner zu erraten versuchen. Sie spielt eine Schlüsselrolle bei der Erzeugung eines gültigen Hashs, der die Anforderungen des Netzwerks erfüllt und es ermöglicht, einen neuen Block zur Kette hinzuzufügen.

Der Prozess der Suche nach einer passenden Nonce wird als Mining bezeichnet. Wenn einer der Miner eine gültige Nonce findet, sendet er den Block an andere Teilnehmer. Wenn der Block validiert wird, wird er zur Blockchain hinzugefügt – und der Miner erhält eine Belohnung.

Zweck des Proof-of-Work-Algorithmus

Der Zweck des Proof-of-Work-Algorithmus besteht darin, Konsens unter Knoten zu gewährleisten, die sich zu Beginn nicht gegenseitig vertrauen. Das bedeutet, ein einziges Einverständnis darüber zu erzielen, welche Transaktionen als gültig angesehen werden und welche Blockchain als die Haupt-Blockchain anerkannt wird. Zu diesem Zweck sollte die Kette aufgrund bestätigter Blöcke die höchste Höhe aufweisen, nach der alle anderen Zweige zu ihren Forks werden.

Dieser Ansatz macht es nahezu unmöglich, Daten zu fälschen oder „Double-Spending“ zu betreiben, ohne die Mehrheit der Hashrate des Netzwerks zu kontrollieren, was das Netzwerk sicher macht. Um die Transaktionshistorie umzuschreiben und Geld zu stehlen, müsste ein Angreifer mehr als 50 % der gesamten Rechenleistung des Netzwerks kontrollieren, was aufgrund des Mining-Prozesses unmöglich ist. Somit kannst du sicher sein, dass deine Gelder sicher sind, da der PoW-Algorithmus ein hohes Maß an Sicherheit gegen Betrug bietet.

PoS vs. PoW

Die Konsensmechanismen Proof-of-Work (PoW) und Proof-of-Stake (PoS) werden in der Dezentralisierungswelt oft miteinander verglichen. Diese Algorithmen haben unterschiedliche Ansätze zur Aufrechterhaltung eines stabilen Netzwerks: PoW erfordert von den Netzwerk-Knoten, dass sie nachweisen, dass sie Rechenleistung (also Arbeit) aufgewendet haben, um in dezentraler Weise Konsens zu erreichen.

Proof-of-Stake hingegen erfordert von den Teilnehmern, Kryptowährungen als Einsatz zu hinterlegen, um ein vertrauenswürdiges Mitglied im Netzwerk zu werden. Dies reduziert den Bedarf an Rechenressourcen und ermöglicht es, den Konsens schneller zu erreichen. PoS ist jedoch in Bezug auf die Sicherheit deutlich unterlegen im Vergleich zu seinem Rivalen.

Zum besseren Vergleich haben wir eine Tabelle mit den Hauptmerkmalen vorbereitet:

Beliebte PoW-Kryptowährungen

Um zu sehen, wie der Algorithmus in der Praxis funktioniert und wie er Prozesse innerhalb des Netzwerks aufbaut, schauen wir uns einige der Coins an, die auf dem Proof-of-Work-Konsensmechanismus basieren:

• Bitcoin (BTC): die erste Kryptowährung, die den Proof-of-Work, SHA-256-Algorithmus verwendet. Wie bei jedem anderen Netzwerk bietet PoW hohe Sicherheit, erfordert jedoch einen enormen Energieaufwand. In Bezug auf die Geschwindigkeit werden Blöcke alle 10 Minuten erstellt und sogar länger während starker Verkehrslasten, was die Transaktionsgeschwindigkeit begrenzt. Dennoch bleibt Bitcoin der Maßstab für Dezentralisierung und Sicherheit und trägt den Titel „digitales Gold“ des Kryptomarktes.

• Dogecoin (DOGE): die erste Meme-Münze, die auf dem Scrypt-Algorithmus läuft und schnelle Blockerstellung (1 Minute) im Netzwerk ermöglicht. Die Energiekosten sind im Vergleich zu BTC geringer, aber Mining kann auch durch Pools durchgeführt werden, was die Einstiegshürde senkt. Die Belohnung für Miner ist fest und beträgt 10.000 DOGE.

• Litecoin (LTC): „Silber“ im Vergleich zu Bitcoin als „Gold“. LTC läuft ebenfalls auf PoW und dem Scrypt-Algorithmus, was schnellere Geschwindigkeiten ermöglicht und Blöcke alle 2,5 Minuten erstellt. Schnellere und günstigere Transaktionen im Vergleich zu BTC sind ebenfalls ein großer Vorteil.

• Kaspa (KAS): eine innovative PoW-Münze mit dem GHOSTDAG-Protokoll und dem kHeavyHash-Algorithmus. Es bietet hohe Geschwindigkeit (Dutzende von Blöcken pro Sekunde) bei geringeren Energiekosten. Aufgrund seiner technologischen Raffinesse und neuen Ansätze zeichnet sich die Münze durch parallele Blockverarbeitung und GPU-Mining-Unterstützung aus.

Man sieht, dass der Proof-of-Work-Algorithmus trotz seiner hohen Energiekosten die Grundlage für Sicherheit und Dezentralisierung in einer Reihe wichtiger Kryptowährungen bleibt. Er hat seine Zuverlässigkeit über die Zeit bewiesen und wird weiterhin dort eingesetzt, wo die Netzwerkwiderstandsfähigkeit Priorität hat. Mit dem wachsenden Interesse an energieeffizienteren Lösungen könnte die Zukunft jedoch hybriden oder alternativen Konsensmodellen gehören.

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