Wie funktioniert Proof-of-Work-Mining? Wie unterscheidet es sich vom Proof-of-Stake?

Proof-of-Work-Bergbaumechanik

1. Miner konkurrieren um die Lösung eines rechenintensiven kryptografischen Rätsels mit spezieller Hardware wie ASICs.

2. Das Rätsel erfordert die Suche nach einer Nonce, die in Kombination mit den Daten des Blocks und dem Hash eine Ausgabe erzeugt, die unter einem dynamisch angepassten Zielwert liegt.

3. Dieser Prozess erfordert einen erheblichen Strombedarf und erzeugt Wärme, was zu einer geografischen Konzentration in der Nähe kostengünstiger Energiequellen führt.

4. Sobald eine gültige Lösung gefunden wurde, sendet der Miner den neuen Block zur Überprüfung durch andere Knoten an das Netzwerk.

5. Nach Konsens wird der Block an die Blockchain angehängt und der erfolgreiche Miner erhält eine Blockbelohnung plus Transaktionsgebühren.

Auswirkungen auf den Energieverbrauch und die Hardware

1. Der jährliche Stromverbrauch von Bitcoin kann mit dem von mittelgroßen Ländern mithalten, angetrieben durch den kumulierten Aufwand von Millionen Hashing-Versuchen pro Sekunde.

2. Die Rentabilität des Bergbaus hängt von der Hash-Rate-Effizienz, den Stromkosten pro Kilowattstunde und den Netzwerkschwierigkeitsanpassungen alle 2016 Blöcke ab.

3. Zentralisierte Mining-Pools haben sich zu dominanten Akteuren entwickelt, die in mehreren Fällen über 50 % der Hash-Leistung kontrollieren, was Bedenken hinsichtlich der Dezentralisierung aufkommen lässt.

4. Veraltete Mining-Rigs verlieren aufgrund von Algorithmus-Upgrades und neueren Chip-Generationen, die bessere Joule-pro-Terahash-Verhältnisse bieten, schnell an Wert.

5. Tauchkühlungs- und Wasserkraftanlagen gehören heute zur Standardinfrastruktur für große Bergbaubetriebe in Nordamerika und Zentralasien.

Proof-of-Stake-Validierungsrahmen

1. Validatoren sperren eine vorgegebene Menge nativer Token – wie ETH oder ADA – als Sicherheit für die Teilnahme an der Blockerstellung.

2. Die Auswahl zum Vorschlagen oder Bescheinigen von Blöcken basiert auf pseudozufälligen Algorithmen, die nach Einsatzgröße und -dauer gewichtet werden, nicht auf reiner Rechenleistung.

3. Es gelten drastische Strafen, wenn Validatoren widersprüchliche Blöcke signieren oder für längere Zeit offline gehen, wodurch ehrliches Verhalten durch wirtschaftliche Fehlanreize erzwungen wird.

4. Endgültigkeit wird wahrscheinlich schneller erreicht als PoW; Casper FFG von Ethereum ermöglicht eine Blockbestätigung innerhalb von Minuten statt Stunden.

5. Token-Verteilungsmodelle beeinflussen die Teilnahme: Einige Ketten verlangen Mindestschwellen für den Einsatz, während andere die Delegation über nicht verwahrte Wallets unterstützen.

Divergenz des Sicherheitsmodells

1. Die Sicherheit von PoW ergibt sich aus den Kosten für die Anschaffung und den Betrieb von Hardware plus Strom, wodurch Angriffe insgesamt unerschwinglich teuer werden.

2. PoS verlagert Sicherheitsgarantien auf die Token-Ökonomie: Ein Angreifer muss mehr als 33 % des zirkulierenden Angebots erwerben, um die Endgültigkeit zu gefährden, was zu einer massiven Vermögensentwertung führt.

3. Angriffe über große Entfernungen bleiben in frühen PoS-Designs theoretisch möglich, es sei denn, Checkpointing oder schwache Subjektivitätsregeln werden außerhalb der Kette durchgesetzt.

4. Netzwerkpartitionen wirken sich unterschiedlich auf PoW und PoS aus: PoW bevorzugt Konsistenz gegenüber Verfügbarkeit bei Teilungen, während bestimmte PoS-Varianten bei teilweiser Konnektivität die Lebendigkeit priorisieren.

5. Sybil-Resistenz in PoW ist auf physische Ressourcenbeschränkungen zurückzuführen; Bei PoS ergibt sich dies aus der finanziellen Hürde, die durch erforderliche Einsatz- und Kürzungsbedingungen entsteht.

Häufig gestellte Fragen

F: Kann eine einzelne Entität sowohl PoW- als auch PoS-Netzwerke gleichzeitig steuern? Ja – Mining-Pools und Absteckdienstleister arbeiten oft über mehrere Protokolle hinweg. Allerdings skalieren die Governance-Rechte in PoS-Systemen mit dem Einsatz, während der PoW-Einfluss mit der Hash-Power-Verteilung korreliert, die möglicherweise nicht direkt mit dem Token-Besitz zusammenhängt.

F: Verhindert PoW von Natur aus Pre-Mining? Nein. Das Pre-Mining findet vor dem öffentlichen Start statt und hängt von der Projektführung ab – nicht vom Konsensmechanismus. Mehrere PoW-Münzen wurden mit unbekannten Vorminen eingeführt, die von Gründerteams gehalten wurden.

F: Werden PoS-Validatoren anders besteuert als PoW-Miner? Die steuerliche Behandlung variiert je nach Gerichtsbarkeit. In den USA werden sowohl Einsatzprämien als auch Mining-Einnahmen bei Erhalt als normale Einnahmen behandelt. Kapitalgewinne fallen nur beim Verkauf oder Umtausch der zugrunde liegenden Token an.

F: Wie wirken sich verwaiste Blöcke auf die PoW-Wirtschaft aus? Verwaiste Blöcke entstehen, wenn zwei Miner fast gleichzeitig gültige Lösungen finden. Nur einer wird Teil der Hauptkette; der andere bringt keine Belohnung. Dies stellt Umsatzeinbußen dar und erhöht die Einkommensunterschiede der Bergleute, insbesondere bei kleineren Betreibern.