März 15, 2023

Was ist der Proof of Work (PoW) Konsensmechanismus?

Sie fragen sich: Was ist ein Arbeitsnachweis? Wir erklären es in diesem Artikel. An Bitcoin und Kryptowährungen kommt heutzutage niemand mehr vorbei, und selbst wer sich bereits näher mit den einzelnen Coins beschäftigt hat, stößt immer wieder auf Begriffe, die nicht ganz klar sind.

Besonders der Unterschied zwischen Proof of Work (PoW), Proof of Stake (PoS) und Proof of Importance (PoI) sorgt regelmäßig für Verwirrung. In den folgenden Zeilen möchten wir uns speziell auf diese Begriffe konzentrieren und sie so einfach und verständlich wie möglich erklären.

Grundsätzlich handelt es sich um Protokolle, die zum Mining bzw. zur Generierung von Kryptowährungen benötigt werden. Verschiedene Coins werden auf unterschiedliche Weise generiert – und je beliebter virtuelle Währungen werden, desto mehr denken die Entwickler darüber nach, diese Methoden zu vereinfachen und in eine umweltfreundlichere Richtung zu lenken.

Es ist bekannt, dass das Mining von Bitcoin viel Energie verbraucht, weshalb immer mehr Kryptowährungsfans nach neuen Möglichkeiten suchen, Coins zu generieren.

Was ist Proof of Work (PoW)?

Doch nun zur Erklärung, was Proof of Work bedeutet: Wie Sie wissen, wird Bitcoin gemint. Der Miner muss eine kryptografische Berechnung lösen, um den nächsten Block zu finden. Sie müssen ein komplexes arithmetisches Problem oder Rätsel lösen, das aus sehr schwierigen Zahlenfolgen besteht. Wenn diese Aufgabe gelöst ist, erhalten die verantwortlichen Miner eine Belohnung von einem Bitcoin.

Durch das Lösen der Probleme können Transaktionen in der Blockchain validiert und neue Blöcke erstellt werden. Sobald ein Miner das Problem gelöst hat, wird die Lösung von allen anderen Minern überprüft, um einen Konsens zu erreichen. Dieser Prozess wird auch Proof of Work oder kurz PoW genannt.

Die größten und bekanntesten Kryptowährungen basieren auf dem Proof-of-Work-Mechanismus. Sowohl Bitcoin als auch Ethereum werden auf diese Weise abgebaut. Obwohl letztere nach der Einführung von Ethereum 2.0 nun auch auf Proof of Stake setzt. Die verschiedenen Münzen verwenden jedoch einen anderen PoS-Algorithmus.

Anwendung des Arbeitsnachweises

Eine der bekanntesten Blockchains mit PoW ist sicherlich Bitcoin. Bitcoin wurde 2009 gegründet und ist ein Pionier auf dem Gebiet der dezentralen digitalen Kryptowährungen. Bis heute ist Bitcoin klarer Spitzenreiter bei der Marktkapitalisierung.

Bitcoin verwendet SHA-256 als Hash-Funktion, und Miner lösen das Problem, einen Hash zu finden, der mit einer bestimmten Anzahl von Nullen beginnt. Die Mining-Schwierigkeit wird alle 2016 Blöcke angepasst. Die Blockzeit ist im Vergleich zu anderen Blockchains relativ lang – 1 Block alle 10 Minuten. Das Mining von Bitcoins erfolgt in der Regel mit spezieller Hardware – sogenannten ASICs (Application Specific Integration Circuits).

Das Lösen kryptografischer Rätsel kostet viel Energie, und der hohe Energieverbrauch wird oft als eines der Hauptprobleme der Blockchain mit Ahnen genannt. Ganz so einfach ist es jedoch nicht. Obwohl der Verbrauch tatsächlich hoch ist und Bitcoin sogar den Jahresverbrauch einiger Länder erreichen kann, stammt ein Großteil davon aus erneuerbaren Energiequellen. Um die Energiekosten zu minimieren, befinden sich die Mining-Zentren oft in Regionen mit billigem Strom. Dies äußert sich zumeist in Wasserkraft oder anderen erneuerbaren Ressourcen. Beispiele hierfür sind die chinesische Provinz Sichuan, Island oder Quebec in Kanada, Russland usw. Ein weiterer Vorteil ist, dass in diesen Regionen auch ein kühleres Klima herrscht, so dass weniger Ressourcen für die Kühlung der Maschinen benötigt werden.

Proof of Work – 51% Risiko eines Angriffs

Der Grundidee nach basiert der Proof-of-Work auf hochgradig verteilter Rechenleistung vieler Teilnehmer im gesamten System. Dies sollte die Stabilität und Sicherheit des Netzwerks garantieren. Dies gilt jedoch insbesondere für bitcoin immer weniger. Durch den immer weiter steigenden Bitcoin-Preis und die damit einhergehende steigende Rentabilität des Minings hat sich die Zahl der Mining-Pools deutlich erhöht. Dies birgt die Gefahr eines sogenannten 51%-Angriffs. Wenn ein Miner über einen längeren Zeitraum mindestens 51% der Mining-Power im Netzwerk besitzt, besteht die Gefahr der Manipulation der Blockchain und damit vergangener Transaktionen.

Außerdem ist das Bitcoin-Mining unter Umweltgesichtspunkten nicht sehr vertrauenswürdig. Das Erzeugen eines Blocks dauert etwa 10 Minuten. Das Mainboard-Magazin schätzt, dass der Energieverbrauch pro Transaktion im Netzwerk dem durchschnittlichen täglichen Stromverbrauch von 1,57 Haushalten entspricht.

Hier kommt der Beweis für eine Wette

Auf der anderen Seite ist das Proof of Stake (PoS) Protokoll viel einfacher und billiger. Aus diesem Grund erwägt Ethereum den Wechsel zum Proof-of-Stake-Algorithmus.

Das Proof of Stake (PoS)-Protokoll begünstigt jedoch diejenigen Teilnehmer, die eine besonders große Anzahl der betreffenden Kryptowährung besitzen. Zum Beispiel können Investoren, die 1.000 US-Dollar in einer bestimmten Kryptowährung besitzen, zehnmal so viele Blöcke validieren wie Investoren, die nur 100 US-Dollar in einer bestimmten Kryptowährung besitzen.

Kurz gesagt: Das Proof of Work (PoW)-Protokoll ist sehr viel energie- und kostenintensiver, so dass sich das „Mining“ in Ländern mit hohen Strompreisen (z. B. Bulgarien) kaum lohnt.

Beim Proof of Stake (PoS)-Protokoll sollten Anleger bedenken, dass verschiedene Kryptowährungen eine bestimmte Mindestanzahl an Coins erfordern, um Interesse zu wecken. Letztlich gilt das Proof of Stake (PoS)-Protokoll als deutlich energieeffizienter und in Fachkreisen als sicherer als das Proof of Work (PoW)-Konzept.

Proof of Work: Zusammenfassung

Es gibt wahrscheinlich bessere Mechanismen und Algorithmen als Proof of Work. Der Proof-of-Work-Algorithmus für den Arbeitsnachweis ist jedoch der am besten etablierte und vor Angriffen am besten geschützte. Vor allem, wenn man bedenkt, dass Bitcoin und die dahinter stehende Blockchain-Technologie noch relativ jung sind. Die hohen Kosten sind auch ein Faktor, der den Konsens begünstigt und die Netzwerkteilnehmer davon abhält, ihre Ressourcen auf anderen Blockchains zu nutzen. Daher ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass der Proof-of-Work-Algorithmus von den Entwicklern weiterhin ständig verbessert und Schwachstellen behoben werden.

Proof of Work (PoW) FAQ

Verwendet bitcoin einen Proof-of-Work-Konsensmechanismus?

Zu den Kryptowährungen, die auf dem Proof-of-Work-Protokoll (PoW) basieren, gehören Bitcoin, Etherium, Lightcoin und Monero. Der Proof of Work (PoW)-Algorithmus hat jedoch einige Nachteile.

Welche anderen Kryptowährungen verwenden den Proof-of-Work-Mechanismus?

Diese sind:

Wie funktioniert der Proof-of-Work?

Proof of Work ist der Konsensalgorithmus, der der Bitcoin-Blockchain zugrunde liegt. Er wird „Proof of Work“ genannt, weil die teilnehmenden Knoten (Miner) im Bitcoin-Netzwerk eine gewisse Arbeit leisten müssen – in der Regel durch den Einsatz von Rechenleistung.

Welche Alternativen gibt es zum Proof-of-Work?

Es gibt viele Alternativen zu Proof of Work (PoW), wie z.B. Hybrid Proof of Work/Pledge (DASH), Delegated Proof of Stake (EOS), Proof of Authority (VeChain Coin), Proof of Importance (NEM Coin), etc.

Matthias Sommer

Matthias ist ein in Berlin ansässiger Diplom-Finanzwirt, der sich eine Nische im Bereich der Kryptowährung und Blockchain-Technologie geschaffen hat. Als Teilnehmer und angesehener Redner auf den wichtigsten Krypto-Konferenzen in Dubai, Amsterdam und Miami hat er einen aktuellen Überblick über die neuesten Branchentrends. Seine Artikel bieten gut recherchierte Einblicke, die seinen akademischen Hintergrund im Finanzwesen und seine praktischen Erfahrungen kombinieren. Matthias genießt den Nervenkitzel beim Fahren schneller Autos.

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