Algorithmen und Protokolle, wie sie in der Blockchain verwendet werden – crypto.news

Es gibt kaum Komponenten der Blockchain, die wichtiger sind als Algorithmen und Protokolle. Ein treffenderer Ausdruck für beide wäre: „Sie sind die Motoren der Blockchain.“ Als Bitcoin 2009 der Welt vorgestellt wurde, wurden Begriffe wie „Konsensprotokoll“ in der Öffentlichkeit immer häufiger verwendet. Nur so können sich dezentrale Systeme auf die Ausführung eines Prozesses einigen.

Definition wichtiger Begriffe

Das Wichtigste zuerst: Was ist ein Algorithmus? Was ist ein Protokoll? Ein Algorithmus bezieht sich auf eine Reihe von Regeln oder Prozessen, die bei der Lösung von Problemen wie Berechnungen befolgt werden müssen. Sie sind hauptsächlich auf Computer anwendbar, sind aber nicht darauf beschränkt.

Ein Protokoll hingegen ist das festgelegte Verfahren oder Regelsystem, das die Umsetzung einer Sache regelt. Ein Konsensprotokoll soll wiederum regeln, was eine Blockchain zu einem bestimmten Zeitpunkt enthalten soll. Das Wichtigste, was bestimmt wird, ist, ob ein hinzugefügter Block derjenige ist, auf den sich alle Knoten im Netzwerk geeinigt haben. Die Begriffe Konsensprotokoll und Konsensalgorithmus können synonym verwendet werden.

Das Konsensprotokoll/Konsensalgorithmus 

Wie festgestellt wurde, spielt ein Konsensprotokoll eine Schlüsselrolle bei der Bestimmung, welche Blöcke einer Blockchain hinzugefügt werden. Es ist diese Bestimmung durch Vereinbarungen aller Knoten im Blockchain-Netzwerk, die als das Netzwerk bezeichnet wird, das eine Transaktion überprüft. 

Der Prozess ist für die Blockchain, die als System dezentraler Hauptbücher fungiert, unverzichtbar. Dies stellt auch die Integrität der Blockchain sicher und macht es für einen Akteur sehr schwierig, das System zu betrügen oder zu hacken. Man muss die 51 %-Angriffsregel überwinden, um einen Block ändern und das System betrügen zu können. Das ist höchst unwahrscheinlich, insbesondere für jedes große Blockchain-Netzwerk, da man Tausende von Computerknoten gleichzeitig steuern muss. Es ist jedoch keine Unmöglichkeit.

Die wichtigsten Arten von Konsensprotokollen

Es gibt jedoch kein einheitliches Konsensprotokoll. Der Raum selbst hat im Laufe der Jahre enorme Innovationen und Veränderungen erfahren. Jedes neue Konsensprotokoll verleiht der Blockchain ihre Eigenschaften und manchmal einen Vorteil gegenüber früheren Blockchain-Systemen. Der Schlüssel zu den Vorteilen liegt darin, wie die Blockchain die 51-prozentige Angriffsschwachstelle behebt oder wie die Transaktionsgeschwindigkeit verbessert werden kann. Nachfolgend sind die beiden Haupttypen von Konsensprotokollen aufgeführt.

Der Nachweis der Arbeits

Das Proof-of-Work-Konsensprotokoll war das erste, das in der Blockchain verwendet wurde, nachdem es in den ersten Blockchains wie Bitcoin und Litecoin verwendet wurde. Das Protokoll dient der Validierung von Transaktionen durch die Berechnung von Hash-Werten. 

Um einen Hash-Wert zu berechnen, muss ein Miner ein schwieriges kryptografisches Rätsel lösen. Ziel des Prozesses ist es, eine bestimmte Anzahl nachfolgender Nullen im Hashwert zu finden. Als Nonce wird die Zahl bezeichnet, die in der Hash-Funktion den Hash-Wert mit der angegebenen Anzahl an nachgestellten Nullen erzeugt.

Das Konsensprotokoll ist für erlaubnislose öffentliche Hauptbücher konzipiert. Um einen Konsens zu erzielen, wird die Rechenleistung der Knoten im System genutzt, um ein kryptografisches Rätsel zu lösen und die Hashes zu generieren. 

Blöcke sind linear angeordnet und repräsentieren jeweils eine Gruppe von Transaktionen. Jede Transaktion im Block wird mit den privaten und öffentlichen Schlüsseln jedes Benutzers validiert und digital signiert.

Nachteil

PoW ist sehr anspruchsvoll, wenn es um die Leistung geht. Der Bitcoin-Mining-Prozess verbraucht beispielsweise mehr Strom als die Republik Argentinien. Andere neuere Protokolle sind im Vergleich weniger stromhungrig.

Nachweis des Einsatzes

Das Proof-of-Stake-Protokoll gehört auch zu den ältesten, die in der Blockchain verwendet werden. Ethereum, die zweitgrößte Blockchain, markierte die Entstehung von Top-Playern, die sich für das Protokoll entschieden. 

Im Gegensatz zum Arbeitsnachweis werden von Minern keine Hashes generiert. Um eine Transaktion zu validieren, wird jedem Miner ein Block zugewiesen. Sie müssen wiederum einen bestimmten Teil ihrer Kryptobestände zurücklegen, um mit der Validierung zu beginnen. Der Vorgang wird als Abstecken bezeichnet, daher der Name „Proof of Stake“. Bei erfolgreicher Validierung einer Transaktion erhält der Miner die Kryptowährung, die er zuvor eingesetzt hat, sowie Transaktionsgebühren.

Die Miner, die die Validierung durchführen, werden nach ihrem wirtschaftlichen Anteil am Blockchain-Netzwerk ausgewählt. Auf diese Weise kann das Protokoll Mining-Zentren dezentralisieren und jedem Teilnehmer der Blockchain eine Einsatzmöglichkeit bieten. Übermäßiger Stromverbrauch ist begrenzt.

Nachteil

PoS erhöht Sicherheitslücken. Ein Angreifer muss etwas mehr als 50 % aller Knoten kontrollieren, verglichen mit 51 % bei PoW. Es besteht auch die Möglichkeit eines Bestechungsangriffs. Ein Angreifer kann die Transaktion eines Opfers rückgängig machen und dann Angreifer bestechen, um die Transaktion zu validieren.

Andere Verwendungen von Algorithmen und Protokollen in Blockchain

Während Konsensprotokolle die Hauptanwendung von Protokollen und Algorithmen in einer Blockchain sind, gibt es auch andere Anwendungsfälle. Die erste Möglichkeit besteht bei der Durchführung von Handelsgeschäften. Krypto-Handelsalgorithmen führen Handelsaufträge mithilfe automatisierter Handelsanweisungen aus. Die Anweisungen sind vorprogrammiert und so konzipiert, dass sie wichtige Variablen wie Zeit, Handelsvolumen und Preise berücksichtigen.

Die andere Verwendung von Algorithmen erfolgt in Form von Smart Contracts. Es handelt sich um selbstausführende Verträge zwischen zwei Parteien, die direkt in den Code des Programms geschrieben werden. Sie sind im dezentralen Finanzbereich unverzichtbar, der derzeit der dynamischste Bereich in der Blockchain ist. Es ist für die Erstellung von Token und deren weitreichenden Innovationen wie Non-Fungible Tokens (NFTs) verantwortlich.

wegnehmen

Algorithmen und Protokolle sind vielleicht der wichtigste Aspekt von Kryptowährungen. Sie bilden das Rückgrat der grundlegendsten Blockchain-Operationen.

Über Konsensprotokolle bestimmen Algorithmen und Protokolle, wie Transaktionen durch das große Netzwerk dezentraler Knoten validiert werden. Sie verbessern die Sicherheit der Blockchain selbst und machen sie manipulationssicher. Die beiden wichtigsten Konsensprotokolle, der Proof of Work und der Proof of Stake, werden gut erklärt. Es gibt noch viele weitere, etwa den Beweis des Raums, den Beweis der verstrichenen Zeit usw.

Handelsalgorithmen und Smart Contracts stellen weitere wichtige Aspekte von Algorithmen für Blockchains dar. Dieses Wissen ist für jeden, der sich für die Blockchain-Technologie interessiert, von entscheidender Bedeutung.