Blockchain Konsens bezeichnet die Einigung der Teilnehmer eines Blockchain-Netzwerks über den aktuellen Stand der Blockchain. Dieser Konsensmechanismus ist entscheidend für den sicheren Betrieb der Blockchain-Technologie und bildet die Grundlage für das Vertrauen in das Netzwerk.
Es gibt verschiedene Arten von Konsensalgorithmen, die in der Blockchain-Technologie verwendet werden, jeder mit seinen einzigartigen Eigenschaften und Kompromissen. Werfen wir einen Blick auf die am häufigsten verwendeten Konsensalgorithmen und erklären, was jeden von ihnen einzigartig macht.
Arbeitsnachweis (PoW)
Proof of Work ist der ursprüngliche Konsensalgorithmus, der in der Blockchain-Technologie verwendet wird und erstmals in der Bitcoin-Blockchain implementiert wurde. Bei PoW treten die Teilnehmer gegeneinander an, um ein schwieriges mathematisches Rätsel zu lösen, und der erste, der es löst, darf den nächsten Block zur Blockchain hinzufügen. Dieser Vorgang wird Mining genannt, und der Miner wird für seine Bemühungen mit einer bestimmten Anzahl von Token belohnt.
Vorteile:
• PoW ist sicher und hat sich im Laufe der Jahre als zuverlässiger Konsensmechanismus erwiesen.
• Es ist resistent gegen 51 % Angriffe, bei denen eine einzelne Entität mehr als 50 % der Mining-Power kontrolliert und die Blockchain manipulieren kann.
Nachteile:
• PoW ist energieintensiv und erfordert viel Rechenleistung, was zu einem hohen COXNUMX-Fußabdruck und hohen Kosten für Miner führt.
• Das Netzwerk kann langsam und überlastet sein, was zu hohen Transaktionsgebühren und langsamen Bestätigungszeiten führt.
Pfahlnachweis (PoS)
Proof of Stake (PoS) ist ein revolutionärer Konsensmechanismus, der es einem Blockchain-Netzwerk ermöglicht, einen Konsens über Transaktionen zu erzielen, ohne dass intensive Rechenleistung erforderlich ist. Betrachten Sie es als eine gerechtere und nachhaltigere Alternative zum Proof of Work (PoW). In PoS werden Validatoren ausgewählt, um Transaktionen basierend auf der Höhe ihrer Beteiligung am Netzwerk zu validieren. Je mehr Einsätze ein Validator hat, desto höher sind die Chancen, dass er ausgewählt wird, um einen Transaktionsblock zu validieren. Das bedeutet, dass im Gegensatz zu PoW, wo die Validierung auf Rechenleistung basiert, die PoS-Validierung auf Eigentum basiert.
Vorteile
• PoS ist viel energieeffizienter als PoW, wodurch der COXNUMX-Fußabdruck und die Kosten für die Teilnehmer reduziert werden.
• Transaktionen werden im Vergleich zu PoW viel schneller und zu geringeren Kosten verarbeitet.
Nachteile
• PoS ist anfällig für „Nothing at Stake“-Angriffe, bei denen Validierer keinen Anreiz haben, ehrlich zu handeln, da sie durch die Teilnahme an einem Angriff nichts zu verlieren haben.
• Es ist auch anfällig für eine Zentralisierung, bei der eine kleine Gruppe von Teilnehmern einen großen Teil der gestaketen Token kontrolliert und daher eine erhebliche Kontrolle über das Netzwerk hat.
Delegierter Pfandbeleg (DPoS)
Delegated Proof of Stake (DPoS) ist eine Variation des Proof of Stake (PoS)-Konsensmechanismus, der in einigen Blockchain-Netzwerken verwendet wird. In einem DPoS-System stimmen Token-Inhaber für eine begrenzte Anzahl von Delegierten, die für die Validierung von Transaktionen und das Hinzufügen neuer Blöcke zur Blockchain verantwortlich sind.
Vorteile
• DPoS ist schneller und effizienter als PoW und PoS, wobei die Transaktionsverarbeitungszeiten in Sekunden gemessen werden.
• Es ist demokratischer als PoS, da Zeugen von den Beteiligten gewählt werden, wodurch das Netzwerk dezentraler wird.
Nachteile
• Es ist immer noch anfällig für eine Zentralisierung, da Zeugen Kartelle bilden und sich verschwören können, um das Netzwerk zu kontrollieren.
• DPoS kann auch anfällig für Zensur sein, da Zeugen befugt sind, Transaktionen zu blockieren, was zu einer potenziellen Zensur des Netzwerks führt.
Byzantinische Fehlertoleranz (BFT)
Byzantine Fault Tolerance (BFT) ist ein Begriff, der in verteilten Systemen verwendet wird, um die Fähigkeit eines Systems zu beschreiben, korrekt zu funktionieren, selbst wenn einige seiner Komponenten fehlerhaft oder kompromittiert sind. Im Kontext der Blockchain-Technologie bezieht sich BFT auf die Fähigkeit eines Blockchain-Netzwerks, einen Konsens über Transaktionen zu erzielen, selbst wenn einige seiner Knoten böswillig handeln oder ausfallen.
Es gibt mehrere unterschiedliche Algorithmen, die verwendet werden können, um BFT in einem Blockchain-Netzwerk zu erreichen, einschließlich Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT) und Delegated Byzantine Fault Tolerance (DBFT). Diese Algorithmen verwenden verschiedene Techniken wie Abstimmung und Replikation, um einen Konsens über Transaktionen zu erzielen, selbst wenn fehlerhafte oder kompromittierte Knoten vorhanden sind.
Vorteile
• BFT ist schnell und effizient, Transaktionen werden in Echtzeit bestätigt.
• Es ist sicher und belastbar, da es den Ausfall von bis zu einem Drittel der Teilnehmer im Netzwerk tolerieren und dennoch einen Konsens aufrechterhalten kann.
Nachteile
• BFT ist nur für zugelassene Blockchain-Netzwerke geeignet, da alle Teilnehmer bekannt und vertrauenswürdig sein müssen.
• Es ist anfällig für Zensur, da Teilnehmer mit erheblichem Stimmrecht Transaktionen blockieren und das Netzwerk manipulieren können.
Andere beliebte Blockchain-Konsensmechanismen sind:
Aktivitätsnachweis (PoA)
Proof of Activity (PoA) ist ein hybrider Konsensmechanismus, der Elemente von Proof of Work (PoW) und Proof of Stake (PoS) kombiniert, um ein Blockchain-Netzwerk zu sichern. Bei PoA werden Blöcke durch eine Kombination aus Mining (PoW) und Validierung durch Staker (PoS) erstellt. Der PoW-Teil des Prozesses besteht darin, dass Miner komplexe mathematische Probleme lösen, um Transaktionen zu validieren und sie der Blockchain hinzuzufügen. Der PoS-Teil umfasst Staker, die eine bestimmte Menge der Token des Netzwerks besitzen und die von den Minern produzierten Blöcke validieren.
Nachweis der Wichtigkeit (PoI)
Proof of Importance (PoI) ist ein Konsensmechanismus, der in einigen Blockchain-Netzwerken verwendet wird, um zu bestimmen, welche Knoten das Recht haben, Transaktionen zu validieren und sie der Blockchain hinzuzufügen. Im Gegensatz zu Proof of Work (PoW) und Proof of Stake (PoS) berücksichtigt PoI nicht nur Rechenleistung oder Token-Bestände, sondern auch andere Faktoren, die die Bedeutung eines Knotens für das Netzwerk zeigen. Bei PoI wird jedem Knoten ein Wichtigkeitswert zugewiesen, der verschiedene Faktoren berücksichtigt, wie z. B. die Anzahl der vom Knoten gehaltenen Token, die Häufigkeit und den Wert der vom Knoten durchgeführten Transaktionen und die gesamte Netzwerkaktivität. Knoten mit höheren Wichtigkeitswerten werden eher ausgewählt, um Transaktionen zu validieren und Blöcke zur Blockchain hinzuzufügen.
Kapazitätsnachweis (PoC)
Proof of Capacity (PoC) ist ein Konsensmechanismus, der in einigen Blockchain-Netzwerken verwendet wird, um Transaktionen zu validieren und sie der Blockchain hinzuzufügen. Im Gegensatz zu Proof of Work (PoW) und Proof of Stake (PoS), die auf Rechenleistung bzw. Token-Beständen angewiesen sind, verwendet PoC den Festplattenspeicher eines Knotens, um seine Fähigkeit zur Validierung von Transaktionen zu bestimmen. Der Hauptvorteil von PoC besteht darin, dass es den Energieverbrauch im Vergleich zu PoW reduziert, da es eher auf Speicher als auf Rechenleistung angewiesen ist. Dies macht PoC jedoch auch anfälliger für eine Zentralisierung, da Knoten mit größeren Festplattenkapazitäten möglicherweise einen Vorteil gegenüber kleineren Knoten haben.
Brandnachweis (PoB)
Proof of Burn (PoB) ist ein Konsensmechanismus, der in einigen Blockchain-Netzwerken verwendet wird, um Transaktionen zu validieren und sie der Blockchain hinzuzufügen. Bei PoB „verbrennen“ oder zerstören Knoten eine bestimmte Menge an Token und entfernen sie effektiv aus dem Verkehr, um ihr Engagement für das Netzwerk zu demonstrieren und ihre Chancen zu erhöhen, für die Validierung von Transaktionen ausgewählt zu werden. Die Idee hinter PoB ist, dass Knoten, die bereit sind, ihre Token zu opfern, um das Netzwerk zu sichern, eher ehrlich und vertrauenswürdig sind. Wenn ein Node Token verbrennt, erhält er eine proportionale Menge an „Mining-Power“, die seine Chancen bestimmt, ausgewählt zu werden, um Transaktionen zu validieren und Blöcke zur Blockchain hinzuzufügen.
Zusammenfassend
Das Konsenskonzept ist ein entscheidender Aspekt jedes Blockchain-Systems. Die verschiedenen Konsensmechanismen wie Proof of Work, Proof of Stake, Delegated Proof of Stake und andere spielen eine entscheidende Rolle bei der Gewährleistung der Sicherheit, Dezentralisierung und Effizienz eines Blockchain-Netzwerks. Jeder Konsensmechanismus hat seine eigenen einzigartigen Merkmale und Kompromisse, weshalb es für Benutzer wichtig ist, ihre Optionen sorgfältig zu prüfen, bevor sie die richtige für ihre Bedürfnisse auswählen. Mit der fortschreitenden Entwicklung der Blockchain-Technologie werden in Zukunft wahrscheinlich neue und verbesserte Konsensmechanismen entstehen, die die Möglichkeiten für dezentrale Systeme weiter erweitern.
Quelle: https://www.cryptopolitan.com/explained-types-of-blockchain-consensus/