Was ist ein Arbeitsnachweis (PoW)? Wie funktioniert PoW? (2022)

Was ist ein Arbeitsnachweis? Wie sicher ist Proof of Work? Warum brauchen Kryptowährungen Proof of Work? Erfahren Sie mehr über PoW in diesem Artikel!

In der heutigen Kryptowelt gibt es zwei Hauptkonsensalgorithmen: Proof of Work und Proof of Stake. Es ist wichtig, die Hauptunterschiede zwischen den einzelnen Algorithmen zu verstehen, bevor Sie in eine Kryptowährung investieren.

Lassen Sie uns daher in diesem Artikel über die Grundprinzipien des Proof of Work sowie seine Vor- und Nachteile sprechen.

Was ist ein Arbeitsnachweis (PoW)?

Proof of Work (abgekürzt als PoW) ist der erste Konsensalgorithmus in einem Blockchain-Netzwerk und wurde ursprünglich von Bitcoin eingesetzt . Dieser Mechanismus wird verwendet, um die Erstellung neuer Kryptowährungen und Blockchain-Transaktionen zu validieren und zu verfolgen. Die Arbeit besteht darin, äußerst schwierige mathematische Probleme zu lösen, während der Beweis die Lösung des Problems ist.

Was ist ein Arbeitsnachweis

Virtuelle Bergleute konkurrieren darum, als Erste ein komplexes mathematisches Rätsel zu lösen, das PoW-Blockchains sichert und verifiziert. Mining ist ein Begriff, der verwendet wird, um den Akt des Wettbewerbs gegeneinander zu beschreiben. Der Gewinner erhält eine Belohnung beim Austausch von Kryptowährungen für die Aktualisierung der Blockchain mit den neuesten verifizierten Transaktionen.

Wie funktioniert Proof of Work?

Eine Blockchain ist eine öffentliche Aufzeichnung, die jeder Kryptowährung im Kryptonetzwerk gewidmet ist . Es besteht aus Transaktionsblöcken, die per Proof of Work validiert werden.

Der Prozess der Bestätigung der Transaktionen in dem hinzuzufügenden Block, die Platzierung dieser Transaktionen in chronologischer Reihenfolge und die Benachrichtigung des gesamten Netzwerks über den neu abgebauten Block verbraucht extrem wenig Energie und Zeit. Das schwierige mathematische Problem, den neuen Block mit dem letzten gültigen Block im Blockchain-Netzwerk zu verknüpfen, erfordert die meiste Energie.

Jeder Krypto-Transaktion wird ein Hash zugewiesen. Damit die Transaktion legitim ist, muss der Krypto-Miner einen Ziel-Hash erstellen, der kleiner oder gleich dem Beispiel-Block-Hash ist.

Hash im Arbeitsnachweis

Miner verwenden Mining-Maschinen, die Berechnungen schnell erstellen, um diese Art von Ziel-Hash zu erstellen. Wenn ein Miner schließlich die richtige Lösung findet und zuerst den Ziel-Hash erstellt, sendet der Knoten ihn gleichzeitig an das gesamte Netzwerk und erhält die Belohnung des PoW-Protokolls.

Daher ist die Generierung des gewünschten Hashs eine herausfordernde Aufgabe. Die Validierung ist jedoch einfach, weshalb Proof of Work möglicherweise bei Bitcoin beliebt ist. Das Verfahren ist jedoch robust genug, um zu verhindern, dass Transaktionsaufzeichnungen manipuliert werden. Auch die Validierung wird durch die Anwendung dieses Prozesses einfach. 

Mit mehr Minern wird die Zeit, die zum Minen des nächsten Blocks benötigt wird, zwangsläufig verkürzt. Dies impliziert, dass neue Blöcke schneller entdeckt werden. Um konsequent alle 10 Minuten 1 Block zu finden, ändert das Bitcoin-Netzwerk regelmäßig den Schwierigkeitsgrad für das Mining eines neuen Blocks.

Der Proof-of-Work-Mechanismus

Die Wichtigkeit, dass Block n über seine Hash-Nummer mit Block n-1 verbunden ist, besteht darin, dass diese „Hash-Nummer“ einen neuen Block mit dem vorherigen legitimen Block im Netzwerk verknüpft. Wenn sich andererseits die Hash-Nummer von Block n auf Block n-1 von Block n unterscheidet, würde diese Nummer nicht übereinstimmen und Block n-1 würde nicht verifiziert werden. 

Merkmale des Proof-of-Work-Systems:

Die folgenden sind die Hauptfaktoren, die zum weit verbreiteten Erfolg dieses Konsensprotokolls geführt haben:

• Das mathematische Problem ist schwer zu lösen.
• Die Genauigkeit der Lösung ist einfach zu überprüfen.

Blockchains verwenden den Proof-of-Work-Konsens

Bitcoin ist immer noch die beliebteste Münze, die den PoW-Konsens verwendet. Diese Technik wird jedoch von einer Reihe anderer Währungen verwendet.

Zu den beliebtesten Kryptowährungen gehören:

• Litecoin : Litecoin verfügt, ähnlich wie Bitcoin, über SegWit, mit dem die Blockgrößenbegrenzung erhöht werden kann, indem die Daten aus dem Netzwerk entfernt werden. Litecoin unterscheidet sich von Bitcoin dadurch, dass es blitzschnelle Transaktionsgeschwindigkeiten zu wesentlich günstigeren Kosten bietet.
• DASH : Es behauptet schnellere und privatere Krypto-Transaktionen. Die schnellen Transaktionen ermutigen Miner, ihre Bemühungen in DASH zu investieren.
• Monero : Ein weiterer prominenter Altcoin, der den PoW-Konsens verwendet. Monero, eine Open-Source-Kryptowährung, betont Fungibilität, Datenschutz, Transparenz und Dezentralisierung über ein öffentliches Hauptbuch.
• Bitcoin Cash : ein Altcoin, der aus der Hard Fork des Bitcoin-Netzwerks hervorgegangen ist. Trotz der Tatsache, dass es PoW einsetzt, was ein solider Konsens zu sein scheint, ist Bitcoin Cash eines der schwer geschädigten Opfer der 51%-Angriffe .
• ZCash : Im Gegensatz zu anderen Kryptowährungen ist ZCash bestrebt, durch Anonymität Privatsphäre zu gewährleisten. Das Zcash-Netzwerk verwendet denselben SHA-256-Proof-of-Work-Hash-Algorithmus.
• Klassisches Ethereum : Trotz der Tatsache, dass sich Ethereum 2.0 von PoS entfernt. Um sein Netzwerk zu schützen, nutzt Ethereum Classic weiterhin den PoW-Konsens. Da es sich jedoch nur um eine kleinere Kette handelt, ist Ethereum Classic anfälliger für 51 %-Angriffe und doppelte Ausgaben von Währungen.

Vor- und Nachteile des Proof of Work

Vorteile

Der Einsatz von PoW bietet zahlreiche wichtige Vorteile gegenüber anderen Formen von Blockchain-Technologien . Diese beinhalten:

• Ausgiebig von den bekanntesten Kryptowährungen verwendet : Die bekanntesten und größten digitalen Währungen, insbesondere Bitcoin und Ethereum, verwenden den Proof-of-Work-Mechanismus.
• Extrem sicher : Da die Änderung der Blockchain einer Kryptowährung die Kontrolle über mehr als die Hälfte der Computerressourcen des Kryptonetzwerks erfordert, machen die erheblichen Rechenressourcen, die für das Proof-of-Work-Protokoll erforderlich sind, ein Kryptowährungsnetzwerk sicher.
• Belohnt Bergleute, die neue Transaktionen ermöglichen : Bergleute, die neue Blöcke von Bitcoin-Transaktionen erfolgreich validieren, könnten einen Gewinn erzielen.

Nachteile

Der Proof-of-Work-Mechanismus weist die folgenden Probleme auf:

• Das Angriffsrisiko von 51 % : Wenn eine kontrollierende Einheit 51 % oder mehr der Knoten des Netzwerks besitzt, kann die Einheit die Blockchain beschädigen, indem sie die Kontrolle über den Großteil des Netzwerks erlangt.

Wie der 51%-Angriff funktioniert

• Zeitaufwändig : Bergleute müssen mehrere Nonce-Werte untersuchen, um die richtige Antwort auf das Rätsel zu finden, das zum Abbau des Blocks abgeschlossen werden muss. Die Transaktionsbestätigung dauert zwischen 10 und 60 Minuten. Infolgedessen ist es ein zeitaufwändiger Vorgang.
• Ressourcenintensiv : Bergleute benötigen eine erhebliche Menge an Rechenleistung, um das schwierige mathematische Rätsel zu lösen. Dadurch werden wertvolle Ressourcen (Geld, Energie, Platz, Hardware) verschwendet. 
• Möglicherweise ist teure Hardware erforderlich : Der Kauf teurer, spezialisierter Hardware kann für den Erfolg und die Erzielung von Gewinn unerlässlich sein.
• Einzelne Miner haben Schwierigkeiten : Aufgrund der Anforderungen an die Rechenkapazität ist es wahrscheinlicher, dass riesige Krypto-Mining-Organisationen und Mining-Pools beim Krypto-Mining erfolgreich sind und Mining-Einnahmen erzielen, als Menschen, die alleine arbeiten.

Vergleich von Proof of Stake und Proof of Work

Vergleichen Sie den Proof of Stake mit dem Proof of Work

Proof of Work und Proof of Stake sind die beiden Methoden, mit denen eine Blockchain gesichert werden kann. Sie unterscheiden sich in mehreren wichtigen Punkten, einschließlich der damit verbundenen Kosten und des Kontrollniveaus, das sie denjenigen verleihen, die Transaktionen validieren.

Lassen Sie uns einen genaueren Blick auf jeden einzelnen werfen, um besser zu verstehen, wie sie funktionieren und welche Vor- und Nachteile jeder Ansatz hat.

Kostenstruktur

Der erste große Unterschied zwischen Proof of Work und Proof of Stake ist ihre Kostenstruktur.

In einem Proof-of-Work-System müssen Miner erhebliche finanzielle und rechnerische Ressourcen aufwenden, um am Verifizierungsprozess für neue Transaktionen teilzunehmen. Dies macht es für eine Person oder ein Unternehmen teuer, einen 51-%-Angriff zu versuchen, da ein solcher Versuch erfordern würde, dass sie ein Rechenzentrum voller spezialisierter Hardware bauen und mehrere Jahre lang betreiben.

Im Gegensatz dazu kann ein Proof of Stake-System nur für diejenigen teuer sein, die als Validatoren teilnehmen möchten. Das bedeutet, dass jeder, der über genügend Kryptowährung zum Staking verfügt, möglicherweise versuchen könnte, die Kontrolle über das Netzwerk zu erlangen, indem er einen großen Teil der Währung absetzt und gegen alle anderen Vorschläge stimmt. Dies ist jedoch unwahrscheinlich, da sie dafür ihre gesamte Investition aufs Spiel setzen müssten.

Validierungsmechanismus 

Darüber hinaus gibt Proof of Work denjenigen, die die meiste Hashing-Leistung oder Rechenleistung beitragen, fast die vollständige Kontrolle darüber, welche Transaktionen in neue Blöcke aufgenommen werden.

Umgekehrt ermöglicht Proof of Stake den Teilnehmern, Blöcke zu validieren, indem sie eine gewisse Menge an Kryptowährung als Sicherheit sperren. Validatoren haben somit einen Anreiz, im besten Interesse aller Nutzer des Netzwerks zu handeln, da ihre „Investition“ gefährdet ist, wenn sie dies nicht tun.

Energieverschwendung durch Mining-Hardware

Schließlich verlassen sich Proof-of-Work-Systeme im Allgemeinen auf einen wettbewerbsorientierten Marktplatz für die Generierung und kontinuierliche Verbesserung neuer Mining-Hardware. Dies kann zu verschwenderischen Ausgaben für redundante oder übermäßig spezialisierte Ausrüstung führen, da Bergleute gezwungen sind, ständig Geld auszugeben, nur um im Geschäft zu bleiben.

Diese Art von Wettrüsten ist in Proof-of-Stake-Netzwerken nicht zu finden, was bedeutet, dass Validierer nicht so viel Energie oder andere Ressourcen verschwenden, um Transaktionen zu sichern.

Insgesamt bedeuten diese Unterschiede, dass jedes System seine eigenen Vor- und Nachteile gegenüber dem anderen hat. Viele Menschen glauben, dass Proof of Stake irgendwann Proof of Work als primäres Mittel zur Sicherung einer Blockchain ersetzen wird, da es effizienter ist und eine größere Dezentralisierung bietet.

Beide Systeme haben jedoch ihre eigenen Stärken und Schwächen, und es bleibt ungewiss, welches sich am Ende durchsetzen wird.

FAQs zum Proof of Work

Wie sicher ist Proof of Work?

Die Proof-of-Work-Methode ist extrem sicher, da sie die Byzantine Fault Tolerance (BFT) überleben kann – ein System, das Fehler tolerieren kann, die durch das Problem der byzantinischen Generäle verursacht werden. Die Art und Weise, wie es funktioniert, macht es viel sicherer.

Darüber hinaus enthält der Hash jedes Blocks den Hash des vorherigen, was die Sicherheit erhöht und Blockverletzungen in einer Proof-of-Work-Blockchain verhindert.

Miner müssen einen neuen Block mit demselben Vorgänger generieren, um einen Block zu ändern. In solchen Fällen ist es notwendig, alle Nachfolger neu zu generieren und die Arbeit, die sie halten, zu wiederholen. Dadurch kann die Blockchain Sicherheitsmanipulationen vermeiden.

Warum brauchen Kryptowährungen Proof of Work?

Da Blockchains von Natur aus dezentralisiert und Peer-to-Peer sind, benötigen sie einen Mechanismus, um sowohl Konsens als auch Sicherheit zu erreichen. Eine solche Maßnahme ist der Proof of Work, der den Versuch, das Netzwerk zu überrennen, extrem ressourcenintensiv macht.

Andere Verifizierungsprozesse wie Proof of Stake (PoS) und Proof of Burn (PoB) benötigen weniger Ressourcen, haben aber Nachteile oder Mängel. Wenn es keinen Beweismechanismus gäbe, wären das Netzwerk und die darauf gespeicherten Daten anfällig für Angriffe oder Diebstahl.

Darüber hinaus verhindert der Proof-of-Work-Mechanismus, dass Benutzer Münzen prägen, die sie nicht verdient haben, oder doppelt ausgeben. Wenn Benutzer ihre Münzen mehr als einmal verwenden könnten, würden die Vermögenswerte im Wesentlichen ihren Wert verlieren.

Wer hat den Proof of Work erfunden?

Um Bitcoin auf den Weg zu bringen, erfand Satoshi Nakamoto Proof of Work. Niemand weiß, wer Nakamoto ist oder ob sein Name ein Pseudonym ist.

Warum bedeutet mehr Mining-Power mehr Sicherheit?

Je mehr Rechenleistung in die Bitcoin-Sicherheit investiert wird, desto mehr Ressourcen muss ein potenzieller Angreifer sammeln, um Bitcoin erfolgreich anzugreifen.

Wie validiert Proof of Work eine Transaktion?

Die Arbeit selbst ist willkürlich. Bei Bitcoin handelt es sich um Iterationen von SHA-256-Hashing-Algorithmen. Der Gewinner einer Hashing-Runde hingegen kombiniert und zeichnet Transaktionen aus dem Mempool in den nächsten Block auf. Da der Gewinner nach dem Zufallsprinzip proportional zum Aufwand ausgewählt wird, wird jeder im Netzwerk dazu angeregt, ehrlich zu handeln und nur echte Transaktionen zu erfassen.

Fazit

Dieser Artikel hat einen umfassenden Überblick darüber gegeben, was Proof of Work ist, sowie einige großartige Informationen zu diesem Thema! Wenn Sie es nützlich finden, teilen Sie es bitte mit Ihren Freunden! 

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