Ein Konto im Bitcoin-System enthält vor einer Ausgabe diejenige Zahl von Coins, für die es eine Transaktion in dieser Höhe in dieses Konto gibt. Jede solche Transaktion ist in einer sogenannten Blockchain als Datenbank gespeichert. Diese Bezeichnung sagt aus, dass die Datenbank aus Blöcken von Transaktionen besteht, die aneinandergekettet werden. Die Blockchain ist für jeden Interessierten frei verfügbar und kann heruntergeladen werden. Die entscheidende Frage ist, wie sich alle Nutzer auf eine anerkannte Version dieser Datenbank mit ihren Transaktionen einigen können.
Warum ist Aufwand für die Erweiterung der Blockchain nötig?
Die wesentliche Neuerung von Kryptowährungen wie Bitcoin besteht in der Möglichkeit, dass sich viele Knoten ohne zentrale Autorität auf eine korrekte Version einigen können. Das ist ein entscheidender Punkt, denn ohne diese Einigung ist eine Buchführung sinnlos. Es gilt zu verhindern, dass Teilnehmer am System Transaktionen in Blöcken zu ihren Gunsten verändern können.
>> Hier findet Ihr mehr zu dem Thema Dezentralität von Bitcoins: Was macht das Bitcoin-System dezentral?
Wie funktioniert Proof-of-Work?
Wird wie bei Bitcoin ein Proof-of-Work, also ein Nachweis eines zu erbringenden Aufwands verwendet, muss jeder neue Block mit einer Bestätigungsrechnung an die Blockchain angefügt werden. Dazu wird der Block mit seinen Transaktionen durch eine beliebig gewählte Zahl erweitert und vom so erweiterten Block ein Hashwert berechnet. Die Bestätigungsrechnung ist dann erfolgreich durchgeführt, wenn der Hashwert durch die geeignet gewählte Zahl eine vorgegebene Bedingung erfüllt. Diese Zahl muss also mit einem gewissen Aufwand gefunden werden, lässt sich dann aber einfach und schnell überprüfen.
Der in diesem Sinn korrekte Hashwert wird in den nächsten Block geschrieben und stellt damit eine überprüfbare Verbindung zwischen zwei aufeinander folgenden Blöcken dar. Würde auch nur eine Transaktion in einem Block verändert, müssten die Bestätigungsrechnungen für diesen und alle folgenden Blöcke wieder völlig neu durchgeführt werden. Das würde mehr Rechenleistung erfordern, als einem Nutzer realistischerweise zur Verfügung stehen wird.
Warum führen sogenannte Miners diese Rechnungen überhaupt durch? Einen neuen Block anzufügen ist für einen Miner von Interesse, weil dieses Anfügen mit einer in der Kryptowährung ausbezahlten Summe belohnt wird. Dafür ist also Rechenleistung notwendig, aber auch ein Zufallsaspekt für das Finden des richtigen Ergebnisses. Die Rechnungen bestehen nämlich aus dem Durchprobieren einer großen Zahl von Möglichkeiten. Jeder Miner kann selbst entschieden, in welcher Reihenfolge er die Möglichkeiten abarbeitet.
Auf diese Weise entsteht ein verteiltes System, das keiner zentralen Kontrolle unterworfen ist. Kein Miner kann sich darauf verlassen, dass er selbst einen bestimmten Block anfügen kann.
Der Unterschied von Proof-of-Work versus Proof-of-Stake
Proof-of-Stake ist ein anderes Verfahren, den Knoten auszuwählen, der einen bestimmten Block an die Blockchain anfügen darf und dafür eine Belohnung in dieser Kryptowährung erhält. In diesem System sind keine Berechnungen erforderlich und deshalb ist der Energieaufwand viel geringer. Das entscheidende Kriterium ist der Besitz von Coins der entsprechenden Kryptowährung. Die Idee dahinter ist, dass kaum ein Teilnehmer am System so viele Coins halten wird, dass er das System als Ganzes kontrollieren kann. Darüber hinaus haben gerade die Halter solcher Coins ein Interesse daran, das System funktionsfähig zu erhalten. Wird es nämlich manipuliert, verlieren alle Nutzer das Vertrauen und die entsprechende Kryptowährung ist wertlos.
Warum ist Proof-of-Work besser als Proof-of-Stake?
Aufgrund des viel niedrigeren Energiebedarfs bevorzugen manche das Proof-of-Stake System und auch das System Ethereum und wird darauf umstellen. Es hat aber auch seine Nachteile.
- Proof-of-Work mit seinem nicht umsonst als Mining bezeichneten Verfahren der Erzeugung von Coins ist dem Schürfen von Gold ähnlich. Für beide Prozesse ist Arbeit notwendig, die mit einem Ertrag belohnt wird. Das System ist damit auch stabiler, denn neue Coins können nur mit diesem Aufwand erzeugt werden. Bei Proof-of-Stake hingegen ist nur eine Abstimmung notwendig.
- Im Proof-of-Stake System wird Besitz an Coins belohnt. Statt Arbeit zu leisten kommt es also auf bereits erworbenes Vermögen an. In diesem System ist es schwieriger, Coins zu erwerben.
- Proof-of-Work ermöglicht durch seinen niederschwelligen Zugang eine bessere Dezentralisierung. Proof-of-Stake konzentriert die Kontrolle über eine Kryptowährung auf die Besitzer größerer Vermögen an Coins.
Im Bitcoin-System besteht noch das Problem, dass für Proof-of-Work spezielle Hardware besonders geeignet ist und deshalb die Besitzer solcher Geräte einen Vorteil besitzen. Mit anderen Typen von Bestätigungsrechnungen lässt sich dieses Problem aber in den Griff bekommen.