Die beiden bekanntesten Blockchain Konsens Mechanismen sind «Proof of Work», welches unter anderem von Bitcoin verwendet wird, und «Proof of Stake», welches seit Herbst 2022 von Ethereum verwendet wird. Welche weiteren Konsens-Mechanismen gibt es noch? Diese Frage soll durch diesen Blogbeitrag geklärt werden.
Proof of Work (PoW)
Beim Proof of Work-Algorithmus müssen die Validatoren ein komplexes mathematisches Hash-Rätsel lösen, um einen neuen Block mit Transaktionen an die Blockchain zu hängen. Dabei muss die Hash-Funktion so konzipiert sein, dass es einen signifikanten Aufwand an Rechen-Power benötigt, um das Rätsel zu lösen und den neuen Block an die Blockchain zu hängen. Die Validatoren konkurrieren gegeneinander und der erste, der das Rätsel lösen konnte, wird mit neu geprägten Krypto-Münzen belohnt.
Proof of Stake (PoS)
Bei einer Blockchain die Proof of Stake als Konsens-Mechanismus verwendet, werden die Validatoren aufgrund der Anzahl Krypto-Münzen ausgewählt, die sich in ihrem Besitz befinden. Umso mehr Krypto-Münzen ein Validator besitzt, umso grösser ist die Wahrscheinlichkeit, dass er ausgewählt wird, um den nächsten Block an die Blockchain zu hängen. Dabei dienen die Krypto-Münzen des Validators als Einsatz, im Englischen «Stake», für das Erstellen des nächsten Blocks. Mit diesem Mechanismus haben die Validatoren den Anreiz ehrlich zu handeln, da sie ansonsten riskieren ihren Einsatz zu verlieren, wenn sie betrügerische Transaktionen validieren oder versuchen die Blockchain anzugreifen.
Delegated Proof of Stake (DPoS)
Delegated Proof of Stake ist eine Variation vom Proof of Stake-Mechanismus. Beim DPoS-Algorithmus werden die Validatoren von den Krypto-Münzen-Inhabern als Delegierte gewählt. Wenn sich die gewählten Delegierten nicht ehrlich verhalten, verlieren sie sowohl ihre Position als Validator als auch ihre eingesetzten Krypto-Münzen (Stake).
Leased Proof of Stake (LPos)
Leased Proof of Stake ist eine weitere Variation vom Proof of Stake-Mechanismus. Dabei verleasen die Krypto-Münzen-Inhaber ihre Krypto-Münzen an einen Validator, damit dieser Validator über mehr Krypto-Münzen verfügt und so die Wahrscheinlichkeit steigt ausgewählt zu werden, um den nächsten Block an die Blockchain zu hängen. Die verleasten Krypto-Münzen sind weiterhin im Eigentum der Krypto-Münzen-Inhaber. Die Krypto-Münzen-Inhaber erhalten für ihre verleasten Krypto-Münzen einen Anteil an der Belohnung, die der Validator für seine Arbeit erhält.
Proof of Authority (PoA)
Bei Proof of Authority werden die Validatoren aufgrund ihrer Reputation und ihrer Erfahrung ausgewählt. Die Validatoren haben den Anreiz ehrlich zu handeln, da ansonsten ihre Reputation gefährdet ist.
Proof of Capacity (PoC)
Der Proof of Capacity-Algorithmus ähnelt dem Proof of Work-Algorithmus. Beim PoC-Algorithmus ist ebenfalls ein Rätsel zu lösen, um einen neuen Block an die Blockchain hängen zu können. Beim Proof of Capacity-Algorithmus kommt es allerdings nicht auf die Rechen-Power an, sondern der Computerspeicher steht im Vordergrund. In einer PoC-Blockchain wird ein Teil des Computerspeichers der Validatoren für die vorberechneten Datensegmente verwendet, die für die Lösungsfindung des Rätsels benötigt werden. Um einen neuen Block der Blockchain hinzuzufügen, werden die vorberechneten Datensegmente nach der Lösung durchsucht. Der erste Validator, der eine gültige Lösung gefunden hat, darf den Block der Blockchain hinzufügen und wird mit Krypto-Münzen belohnt.
Proof of Burn (PoB)
Die Validatoren einer Proof of Burn-Blockchain müssen eine bestimmte Menge an Krypto-Münzen zum Verbrennen resp. Vernichten an eine Blockchain-Adresse senden, um neue Blöcke an die Blockchain hinzufügen zu können. Mit dem Verbrennen von Krypto-Münzen erbringt der Validator ein finanzielles Opfer und demonstriert so sein Engagement für die Blockchain. Auch soll es böswillige Akteure vor Angriffen auf die Blockchain abhalten. Als Belohung für das Hinzufügen eines neuen Blocks erhält der Validator Krypto-Münzen.
Schlussfolgerung
Neben den oben beschriebenen Konsens-Mechanismen gibt es weitere Konsens-Mechanismen, wie Byzantine Fault Tolerance, Proof of Activity, Proof of Importance, Proof of Elapsed Time, usw. Alle Konsens-Mechanismen haben ihre Stärken und Schwächen. Für den Erfolg einer Blockchain ist die Wahl des passenden Konsens-Mechanismus entscheidend.
