Was ist Proof-of-Work (PoW) und wie funktioniert es?

Was ist Proof-of-Work (PoW)?

Proof-of-Work (PoW) ist eine Blockchain-Konsensmethode, bei der Miner Rechenleistung nutzen, um kryptografische Rätsel zu lösen und Transaktionen zu validieren.

 

In einem PoW-System konkurrieren Miner darum, kryptografische Rätsel mit Rechenleistung zu lösen. Der Erste, der das Rätsel löst, erhält das Recht, den nächsten Block von Transaktionen zur Blockchain hinzuzufügen und eine Belohnung zu erhalten.

 

Dieser Prozess macht es teuer, zu betrügen, und schwer, die Geschichte umzuschreiben, weshalb PoW-Chains tendenziell resistent gegen Angriffe sind und dazu beitragen, das Netzwerk sicher und dezentral zu halten.

 

 

Wie funktioniert PoW?

PoW sichert eine Blockchain, indem es die Teilnehmer zwingt, nachzuweisen, dass sie echte Rechenarbeit geleistet haben, bevor sie neue Transaktionen hinzufügen. Anstatt Kapital zu setzen, konkurrieren Miner mit Rechenleistung, und die Kosten dieser Anstrengung halten das Netzwerk ehrlich.

 

Dies sind die 4 wichtigsten Schritte im PoW-Prozess:

1. Mining: Miner verwenden spezialisierte Hardware, um kryptografische Rätsel zu lösen. Diese Rätsel sind schwer zu lösen, aber leicht für das Netzwerk zu überprüfen, sobald sie abgeschlossen sind.

2. Blockvorschlag: Der erste Miner, der das Rätsel löst, erhält das Recht, den nächsten Block von Transaktionen vorzuschlagen. Dieser Block enthält aktuelle Transaktionen und einen Verweis auf den vorherigen Block.

3. Verifizierung: Andere Knoten im Netzwerk überprüfen schnell den vorgeschlagenen Block. Wenn die Lösung gültig ist und die Transaktionen den Regeln folgen, wird der Block akzeptiert und zur Blockchain hinzugefügt.

4. Belohnungen und Kosten: Der gewinnende Miner erhält eine Blockbelohnung und Transaktionsgebühren. Miner, die unehrlich handeln oder keine Lösung finden, verdienen nichts, müssen aber dennoch für Strom und Hardware bezahlen, was Missbrauch entmutigt.

 

Wer hat PoW gegründet?

PoW hat keinen einzelnen Gründer. Die Idee wurde erstmals 1993 von Cynthia Dwork und Moni Naor als Mittel zur Verhinderung von Spam und Denial-of-Service-Angriffen eingeführt. 1999 entwickelten Markus Jakobsson und Ari Juels eine Version namens „hashcash“, die PoW auf E-Mail-Systeme anwandte.

 

Das Konzept erlangte weltweite Anerkennung, als Satoshi Nakamoto es als Konsensmechanismus für Bitcoin verwendete, um die Blockchain zu sichern und dezentrale digitale Währungen möglich zu machen.

 

Vorteile von PoW

1. Bewährte Sicherheit PoW hat die längste praktische Erfolgsbilanz aller Konsensmechanismen. Bitcoin arbeitet seit 2009 mit PoW ohne einen erfolgreichen Angriff auf Protokollebene. Indem die Sicherheit an physische Ressourcen wie Energie und Hardware gebunden wird, macht PoW Netzwerkangriffe teuer und schwer zu koordinieren.

2. Dezentralisierung durch erlaubnisfreien Zugang Jeder kann am PoW-Mining teilnehmen, ohne im Voraus den nativen Vermögenswert des Netzwerks besitzen zu müssen. Es ist keine Erlaubnis, Delegation oder Governance-Zustimmung erforderlich, um mit der Validierung von Blöcken zu beginnen. Dieser offene Zugang hilft, PoW-Netzwerke resistent gegen Zensur und politischen Einfluss zu halten.

3. Klares und einfaches Anreizmodell Die Regeln von PoW sind leicht zu verstehen: Rechenleistung beitragen, die Regeln befolgen und Belohnungen verdienen. Wenn Sie versuchen zu betrügen, verlieren Sie Geld durch verschwendeten Strom und Hardwarekosten. Diese direkte Kostenstruktur richtet Anreize aus, ohne auf komplexe Slashing-Logik oder soziale Koordination angewiesen zu sein.

4. Starke Endgültigkeit durch akkumulierte Arbeit In PoW-Systemen erfordert das Rückgängigmachen von Transaktionen das erneute Durchführen der Arbeit für jeden nachfolgenden Block. Da mehr Blöcke hinzugefügt werden, steigen die Kosten für das Umschreiben der Geschichte schnell, weshalb ältere Transaktionen auf PoW-Chains als hochsicher gelten.

 

Einschränkungen von PoW

1. Hoher Energieverbrauch PoW erfordert erhebliche Mengen an Strom, was seine häufigste Kritik bleibt. Während ein Großteil des Minings mittlerweile erneuerbare oder ungenutzte Energie nutzt, ist der gesamte Energieverbrauch des Netzwerks im Vergleich zu Proof-of-Stake (PoS)-Systemen immer noch beträchtlich.

2. Risiko der Hardware-Konzentration Mining ist kapitalintensiv geworden. Spezialisierte ASIC-Hardware und Zugang zu günstigem Strom können großen Betreibern einen Vorteil verschaffen, was die geografische und Teilnehmerdiversität im Laufe der Zeit verringern kann.

3. Langsamere Skalierbarkeit auf der Basisschicht PoW-Blockchains priorisieren Sicherheit über Geschwindigkeit. Blockzeiten und Durchsatz sind absichtlich konservativ, was die Transaktionskapazität auf der Hauptkette begrenzt. Die meiste Skalierung erfolgt jetzt durch Layer 2-Lösungen anstatt durch Änderungen auf der Basisschicht.

4. Wirtschaftliche Zentralisierungsdruck Obwohl der Zugang erlaubnisfrei ist, spielen Skaleneffekte eine Rolle. Große Mining-Pools können erheblichen Einfluss ansammeln, auch wenn die Kontrolle über die Blockproduktion in der Praxis verteilt bleibt.

 

Wie ist PoW besser als PoS?

PoW ist nicht in allem besser, aber es macht einige Dinge wirklich gut. Seine Sicherheit ist an reale Kosten wie Strom und Hardware gebunden, was Angriffe teuer und schwer zu fälschen macht. Man muss nicht bereits einen großen Vorrat an Token besitzen, um teilzunehmen, und die Änderung der Regeln ist absichtlich langsam, was PoW-Chains schwerer zu kapern oder zu steuern macht.

 

Der Kompromiss ist Effizienz. PoW ist langsamer und verbraucht mehr Energie als PoS. Aber wenn das Ziel Neutralität, Widerstand gegen Kontrolle und langfristige Zuverlässigkeit ist, hält PoW immer noch stand. Deshalb haben einige Netzwerke, insbesondere Bitcoin, daran festgehalten.

 

Führende PoW-Netzwerke sind Bitcoin (SHA-256-Mining), Ethereum Classic (PoW-basierte Ethereum-Originalkette), Litecoin (Scrypt PoW), Monero (datenschutzorientiertes PoW), Bitcoin Cash (PoW mit größeren Blöcken) und Zcash (PoW mit optionalem Datenschutz).

 

 

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