Welche unterschiedlichen Konsensmechanismen gibt es jenseits von PoW und PoS?

Konsensmechanismen in Blockchain verstehen

Die Blockchain-Technologie stützt sich in hohem Maße auf Konsensmechanismen, um Transaktionen zu validieren und die Integrität verteilter Ledger aufrechtzuerhalten. Während Proof of Work (PoW) und Proof of Stake (PoS) den öffentlichen Diskurs dominieren, bieten mehrere alternative Modelle deutliche Vorteile in Bezug auf Skalierbarkeit, Energieeffizienz und Dezentralisierung.

Delegierter Proof of Stake (DPoS)

1. Die digitale Demokratie ist das Herzstück von DPoS, bei dem Token-Inhaber für eine begrenzte Anzahl von Delegierten oder Validatoren stimmen, die für die Blockproduktion verantwortlich sind.
2. Das Stimmrecht ist in der Regel proportional zur Anzahl der gehaltenen Token, sodass die Beteiligten direkten Einfluss auf die Netzwerk-Governance nehmen können.
3. Dieses Modell erhöht den Transaktionsdurchsatz erheblich, indem es die Anzahl der am Konsens beteiligten Knoten reduziert, wie es bei Plattformen wie EOS und Tron der Fall ist.
4. Blockproduzenten wechseln sich beim Erstellen von Blöcken ab, und wenn kein gültiger Block erstellt wird, kann dies zur Abwahl führen.
5. DPoS reduziert den Energieverbrauch im Vergleich zu PoW erheblich und sorgt gleichzeitig für ein gewisses Maß an Dezentralisierung durch von der Community gewählte Knoten.

Autoritätsnachweis (PoA)

1. PoA basiert auf Identität und Reputation, wobei zugelassene Prüfer – bekannte und vertrauenswürdige Einheiten – das Netzwerk durch die Validierung von Transaktionen sichern.
2. Validatoren werden auf der Grundlage strenger Kriterien vorab genehmigt, sodass dieser Mechanismus für private oder konsortiale Blockchains geeignet ist.
3. Da die Anzahl der Validatoren klein und fest ist, erfolgt die Transaktionsendgültigkeit schnell und konsistent.
4. Netzwerke wie VeChain und einige Ethereum-Testnetze nutzen PoA, um Zuverlässigkeit ohne hohe Rechenkosten zu gewährleisten.
5. Die Abhängigkeit von verifizierten Identitäten macht PoA hocheffizient, aber weniger dezentralisiert als offene Beteiligungsmodelle.

Nachweis der Geschichte (PoH)

1. PoH, Pionierarbeit bei Solana, führt eine kryptografische Uhr ein, die Ereignisse vor dem Konsens sequenziert und so den Kommunikationsaufwand zwischen Knoten reduziert.
2. Es verwendet eine überprüfbare Verzögerungsfunktion, um Zeitstempel zu erstellen, die es Knoten ermöglichen, sich ohne ständige Synchronisierung auf die Reihenfolge von Transaktionen zu einigen.
3. Dieser Mechanismus ermöglicht einen extrem hohen Durchsatz, wobei Solana Zehntausende Transaktionen pro Sekunde verarbeiten kann.
4. PoH ersetzt den Konsens nicht vollständig; Es arbeitet mit einem traditionellen Mechanismus wie Proof of Stake zusammen, um Blöcke abzuschließen.
5. Durch die Einbettung der Zeit in das Hauptbuch macht PoH einen globalen Konsens über die Zeitplanung überflüssig, wodurch die Geschwindigkeit drastisch verbessert wird.

Praktische byzantinische Fehlertoleranz (PBFT)

1. PBFT konzentriert sich darauf, einen Konsens in Anwesenheit böswilliger Akteure zu erzielen, und erfordert, dass zwei Drittel der Knoten jedem Zustandsübergang zustimmen.
2. Es funktioniert in Runden, in denen ein Leiter einen Block vorschlägt und andere Replikate ihn durch mehrere Nachrichtenaustausche validieren und bestätigen.
3. Das Protokoll gewährleistet Sicherheit und Lebensfähigkeit, solange weniger als ein Drittel der Knoten fehlerhaft oder kompromittiert sind.
4. PBFT wird in Unternehmens-Blockchains wie Hyperledger Fabric eingesetzt und bietet sofortige Endgültigkeit und vorhersehbare Leistung.
5. PBFT zeichnet sich in Umgebungen mit Berechtigungen aus, in denen die Anzahl der Knoten überschaubar ist und die Vertrauensvoraussetzungen teilweise erfüllt sind.

Häufig gestellte Fragen

Was ist der Hauptvorteil des Proof of Authority gegenüber dem Proof of Stake? Durch den Autoritätsnachweis entfällt die Notwendigkeit, große Mengen an Kryptowährungen einzusetzen, und man verlässt sich stattdessen auf reale Identitäten. Dies verringert die finanziellen Eintrittsbarrieren für Validatoren und gewährleistet gleichzeitig die Rechenschaftspflicht durch Reputation.

Kann der delegierte Nachweis des Einsatzes als wirklich dezentral betrachtet werden? Während DPoS eine breite Beteiligung an Abstimmungen ermöglicht, konzentriert sich die eigentliche Validierung auf einige wenige gewählte Knoten. Dieser Kompromiss verbessert die Leistung, schränkt jedoch die Dezentralisierung im Vergleich zu vollständig offenen Netzwerken ein.

Wie unterscheidet sich der Proof of History von der herkömmlichen Zeitstempelung in Blockchains? Herkömmliche Blockchains basieren auf einer netzwerkweiten zeitlichen Vereinbarung, was zu Verzögerungen führt. Proof of History kodiert die Zeit kryptografisch im Ledger selbst, sodass Knoten die Ereignisreihenfolge ohne Koordination überprüfen können.

Warum wird PBFT nicht häufig in öffentlichen Blockchains verwendet? PBFT erfordert einen hohen Kommunikationsaufwand, der sich nur schlecht mit der Anzahl der Knoten skalieren lässt. Öffentliche Blockchains mit Tausenden von Teilnehmern halten dies für unpraktisch und bevorzugen skalierbarere Alternativen.