Wie entsteht ein neuer Block in einer Proof-of-Stake-Blockchain?

Blockerstellung in Proof-of-Stake-Systemen verstehen

In einer Proof-of-Stake (PoS)-Blockchain unterscheidet sich der Prozess der Erstellung eines neuen Blocks erheblich vom energieintensiven Mining, das in Proof-of-Work-Systemen verwendet wird. Anstatt sich auf die Rechenleistung zu verlassen, wählt PoS Validatoren auf der Grundlage der Menge an Kryptowährung aus, die sie besitzen und bereit sind, als Sicherheit zu „stecken“. Dieser Absteckmechanismus sichert das Netzwerk und stellt sicher, dass die Teilnehmer ein berechtigtes Interesse an der Wahrung seiner Integrität haben.

Validator-Auswahlmechanismus

Die Erstellung eines neuen Blocks beginnt mit der Auswahl eines Validators, der den nächsten Block vorschlägt. Diese Auswahl erfolgt nicht im reinen Sinne zufällig, sondern folgt algorithmischen Regeln, die fair und sicher sein sollen.

1. Validatoren sperren einen bestimmten Betrag an Kryptowährung als ihren Einsatz.
2. Das Protokoll bewertet die Höhe des Einsatzes jedes Prüfers und berücksichtigt manchmal, wie lange er ihn gehalten hat.
3. Ein pseudozufälliger Auswahlprozess wählt den Blockvorschlagsberechtigten aus, oft gewichtet nach der Einsatzgröße.
4. Einige Netzwerke integrieren zusätzliche Zufälligkeit durch verifizierbare Verzögerungsfunktionen (VDFs), um Manipulationen zu verhindern.
5. Nach der Auswahl sammelt der Validator ausstehende Transaktionen und formt sie zu einem Kandidatenblock.

Blockvorschlag und Bescheinigung

Nach der Auswahl führt der Validator wichtige Aufgaben aus, um die Blockaddition abzuschließen. Das Netzwerk verlässt sich auf den Konsens zwischen mehreren Validatoren, um die Legitimität zu bestätigen.

1. Der ausgewählte Validator sendet den vorgeschlagenen Block an das Netzwerk.
2. Andere Validatoren erhalten den Block und überprüfen unabhängig dessen Inhalt, einschließlich der Transaktionsgültigkeit und der Einhaltung von Protokollregeln.
3. Diese Validatoren stellen dann Bescheinigungen aus – digitale Stimmen, die die Richtigkeit des Blocks bestätigen.
4. Damit der Block in die Blockchain aufgenommen wird, ist eine große Mehrheit an Attestierungen erforderlich.
5. Sobald ein Konsens erzielt wurde, wird der Block dem Hauptbuch hinzugefügt und der Antragsteller erhält Belohnungen in Form von Transaktionsgebühren und neu geprägten Token.

Wirtschaftliche Anreize und Strafen

PoS-Systeme nutzen starke wirtschaftliche Anreize, um ehrliches Verhalten zu fördern und böswillige Aktivitäten abzuschrecken. Aufgrund der mit Fehlverhalten verbundenen Risiken sind Validatoren finanziell motiviert, korrekt zu handeln.

1. Validatoren erhalten Einsatzprämien proportional zu ihrem Beitrag und ihrer Verfügbarkeit.
2. Wenn ein Validator offline geht oder nicht teilnimmt, kann es zu kleinen Strafen kommen, die als „Slashing“ wegen Inaktivität bezeichnet werden.
3. Vorsätzliche Betrugsversuche, beispielsweise das Vorschlagen zweier verschiedener Blöcke auf derselben Höhe (Doppelsignierung), führen zu erheblichen Kürzungen – dem Verlust eines erheblichen Teils der eingesetzten Gelder.
4. Diese Strafen machen Angriffe wirtschaftlich undurchführbar und erhöhen die Netzwerksicherheit, ohne dass externer Energieaufwand erforderlich ist.
5. Das Gleichgewicht zwischen Belohnungen und Strafen gewährleistet langfristige Stabilität und Vertrauen in den Betrieb der Blockchain.

Häufig gestellte Fragen

Was passiert, wenn ein Validator einen ungültigen Block vorschlägt? Wenn ein Validator betrügerische oder falsche Transaktionen in einen vorgeschlagenen Block einbezieht, werden andere Validatoren dies bei der Beglaubigung ablehnen. Der böswillige Prüfer läuft Gefahr, gemeldet zu werden und gekürzt zu werden, sodass er einen Teil oder das gesamte eingesetzte Vermögen verliert.

Wie funktioniert die Endgültigkeit in Proof-of-Stake-Blockchains? Endgültigkeit liegt vor, wenn ein Block als irreversibel gilt, nachdem er genügend Bestätigungen vom Netzwerk erhalten hat. In Systemen wie Ethereum 2.0 wird dies durch Mechanismen wie das Casper FFG-Protokoll erreicht, bei dem Kontrollpunkte begründet und abgeschlossen werden, sobald zwei Drittel der Validatoren zustimmen.

Kann jeder Validator in einem PoS-System werden? Die meisten PoS-Netzwerke verlangen von Validatoren, dass sie Mindesteinsatzschwellenwerte einhalten. Beispielsweise benötigt Ethereum 32 ETH, um einen vollständigen Validierungsknoten zu betreiben. Benutzer mit weniger Geld können sich häufig Stake-Pools anschließen, um gemeinsam teilzunehmen und Belohnungen zu teilen.

Ist Proof-of-Stake sicherer als Proof-of-Work? Sicherheitsmodelle unterscheiden sich. PoS sichert das Netzwerk durch wirtschaftliches Engagement und nicht durch Rechenaufwand. Ein Angreifer müsste einen Großteil des zirkulierenden Angebots erwerben, was aufgrund der daraus resultierenden Abwertung seiner eigenen Bestände unerschwinglich teuer und selbstzerstörerisch wäre.