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Was ist Proof of Work? Lies alles über PoW Krypto & Token und Rewards!

Zuletzt aktualisiert am 2nd Dec 2022
Hinweis

Proof of Work ist ein Konsensmechanismus, der dabei hilft, durch die Ausführung und Aufzeichnung echter Transaktionen die Integrität eines Blockchain-Netzwerks aufrechtzuerhalten. Miner, die auch als Nodes (oder Knoten) bekannt sind, arbeiten gemeinsam, ohne sich auf eine zentrale Autorität, die das Netzwerk verwaltet, zu verlassen und werden als Gegenleistung für ihren Beitrag zur Sicherheit und Zuverlässigkeit des Netzwerks belohnt.

Proof-of-Work: Eine Einleitung

Die Geburtsstunde der allerersten Kryptowährung Bitcoin war es, zu der auch der Konsensmechanismus Proof of Work eingeführt wurde. Seither wird dieser immer noch von vielen prominenten Blockchain-Netzwerken verwendet. Proof of Work ist eine kreative Lösung, um es jedem Teilnehmer in einem Netzwerk zu ermöglichen, die Einträge im Distributed Ledger gemeinsam zu authentifizieren. Auf diese Weise kann sich das Netzwerk autonom regieren.

In diesem Leitfaden befassen wir uns genauer damit, was Proof of Work eigentlich ist, was für Vorteile es mit sich bringt und wie seine Zukunft wohl aussehen könnte.

Was ist ein Konsensmechanismus?

Ein Konsensmechanismus hilft dabei, ein autonomes Netzwerk, wie eine Blockchain, zu steuern. Eine Sammlung von Ideen, Anreizmechanismen und Protokollen helfen bei der Umsetzung. In einem zentralisierten Netzwerk ist eine Verwaltungseinheit für die Aufzeichnungen verantwortlich: Sie ist dafür zuständig, die Datenbank auf dem neuesten Stand zu halten und sicherzustellen, dass jeder Eintrag echt ist und geschützt wird.

Eine Bank zum Beispiel führt ein Hauptbuch über jede Transaktion, die ihre Kunden tätigen, ein Protokoll der Konten aller Kunden und vieles mehr. Kontoinhaber vertrauen darauf, dass die Banken ihre Überweisungen authentifizieren und den Transfer durchführen. Dazu gehört unter anderem die Kommunikation mit der Bank des Begünstigten und das Sicherstellen, dass der Sender ausreichend Geld für die Überweisung auf seinem Konto hat oder dass der Überweisungsbetrag (nach Abzug von Gebühren) vollständig erhalten wird.

Ein dezentralisiertes Netzwerk hingegen erledigt all diese Arbeit durch die Teilnahme von Knoten und verwendet, wie bereits erwähnt, bestimmte Protokolle, um die Sicherheit und Authentizität von Transaktionen zu gewährleisten. Sie bilden ein transparentes Verwaltungssystem, bei dem jeder Teilnehmer die Verantwortung für die Wahrung der Integrität und Sicherheit des Netzwerks trägt.

Wie funktioniert Proof-of-Work?

In einer Blockchain wird jede Information in Blöcken gespeichert, und jeder Block ist in chronologischer Reihenfolge aneinander gebunden und durch Hash-Verschlüsselung kryptografisch versiegelt. Jeder Block hat eine begrenzte Kapazität, und ein neuer Block muss der Kette hinzugefügt werden, wenn einer der Blöcke gefüllt ist. Dieser Vorgang wird Mining genannt. Es gibt keine definierte Auswahl für Validierer, jeder Knoten darf Blöcke nach Belieben abbauen.

Neben den Daten enthält jeder Block seinen eigenen Hash-Code, sowie auch den des vorherigen Blocks. Dabei handelt es sich um eine Reihe von alphanumerischen Zeichen, die durch die Dateneingabe erstellt werden. Damit Miner jeden Block und damit auch die darin enthaltenen Transaktionen authentifizieren können, müssen sie einen gültigen Hash-Code generieren.

Für moderne Computer ist es ziemlich einfach, einen beliebigen Hash zu generieren. Netzwerke wie Bitcoin aber schreiben einen Hash als eine Art „Ziel“ vor und der von den Knoten generierte Hash muss diesem Ziel-Hash entsprechen.

Dazu generieren die Validierer die Hash-Code-Funktionen als Beweis für die Arbeit, indem sie eine enorme Menge an Rechenleistung (über GPUs) verwenden, während andere Knoten die Authentizität der Überprüfung erkennen können. Für ihren ehrlichen Beitrag erhalten die Knoten einen gewissen Betrag der nativen Münze der Blockchain.

Was ist das Problem mit Proof-of-Work?

Während Proof of Work eine kreative Lösung für die kollektive Verwaltung des Netzwerks bietet, bringt es auch gewisse Nachteile mit sich, die sogar einige prominente Blockchains, insbesondere Ethereum, dazu veranlasste, auf andere Konsensmechanismen umzusteigen.

Risiko einer Rezentralisierung

Proof of Work ist ein wettbewerbsfähiges Konsensmodell, da es jedem freisteht Validierungsarbeit zu leisten und die entsprechenden Belohnungen (Rewards) einzusammeln. Dies veranlasste Teilnehmer dazu, Mining-Farmen mit zugehöriger Hardware (GPUs, Netzteile und Kühlmechanismen) zu bauen.

Miner schließen sich auch zusammen, um Mining-Pools zu erstellen und ihre Chancen zu erhöhen, Blöcke abzubauen und im Gegenzug Rewards einzusammeln. Dies führt zu Ungleichheit und bedroht auch die Dezentralisierung einer Blockchain – ein Phänomen, das als 51%-Angriff bezeichnet wird, kann in solchen Situationen leicht auftreten.

Damit Transaktionen authentifiziert werden können, muss jede Verifizierung von mindestens der Hälfte der Teilnehmer des Netzwerks genehmigt werden. Die wachsende Größe der Mining-Pools ebnet bestimmten Unternehmen den Weg, den größten Teil des Netzwerks zu übernehmen: Im Fall von Bitcoin beispielsweise besitzen große Mining-Pools wie F2Pool und AntPool jeweils über 14 % des Netzwerks. Theoretisch können sich fünf der großen Pools zusammenschließen, um mehr als die Hälfte des Bitcoin-Netzwerks zu besitzen und es zu manipulieren.

Hoher Energiebedarf

Wie bereits erwähnt, kommt der Beweis für die Authentifizierungsarbeit in diesem Mechanismus von den hohen GPUs, die die Knoten verwenden. Diese Arbeit treibt nicht nur die Energiekosten der Validierer in die Höhe, die sie rein theoretisch durch wirtschaftliche Anreize kompensieren, sondern schafft vor allem auch ein Umweltproblem.

Nach aktuellen Berechnungen der Cambridge University hat das Bitcoin-Netzwerk 200 Millionen Tonnen Kohlendioxid in die Atmosphäre freigesetzt, was mehr ist, als Kolumbien im Jahr 2018 produziert hat. Dies gibt Anlass zu ernsthaften Bedenken hinsichtlich der Nachhaltigkeit von Blockchain-Netzwerken, die auf Proof of Work basieren, und erfordert dringend eine Lösung.

Die steigenden Energiepreise im Jahr 2022, in Kombination mit den allgemeinen Preisverlusten von Kryptowährungen, machen das Mining weitaus weniger rentabel als zuvor. Reale Situationen können also durchaus den gesamten Mechanismus bedrohen.

Hat Proof-of-Work eine Zukunft?

Die Zukunft des Proof-of-Work-Mechanismus ist unklar. Seit September 2022 hat Ethereum auf den Proof-of-Stake-Mechanismus umgestellt, der viel weniger Rechenleistung erfordert und die Validierer nach ihrem Staking-Einsatz auswählt. Auch wenn dieser Mechanismus seine eigenen Nachteile mit sich bringt, bietet es doch Lösungen für große Probleme, die mit Proof of Work assoziiert sind.

Ein Konsensmechanismus ist entscheidend, um Blockchains dezentralisiert und sicher zu halten. Die aktuelle Situation ist alles andere als düster, da die Entwickler hart daran arbeiten, verschiedene Lösungen zu finden, um die Probleme von Proof of Work anzugehen und das Wachstum von Netzwerken zu unterstützen.

Häufig gestellte Fragen

Was genau passiert beim Proof-of-Work?
Was sind die Probleme beim Proof-of-Work?
Wie sicher ist Proof-of-Work?
Was sind die wichtigsten Unterschiede zwischen Proof-of-Work und Proof-of-Stake?

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Miriam Strohe

Miriam Strohe

Miriam liebt Semikolons, Gedankenstriche und Et-Zeichen. Sie lebt seit über zehn Jahren in London und verbringt ihre Zeit mit Schreiben, Übersetzen und Korrekturlesen in den Bereichen Theater, Kunst, Kultur, Sport und Finanzwesen.