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Folge 12.1: Konsens I (PoW, PoS)

kryptokabinettNov 27, 2018, 1:47:14 PM
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kryptokabinett.at ist ein Podcast/blog der sich an Anfänger und Neueinsteiger richtet.

Hallo! 
...und Willkommen!

Das ist die Nachlese der 12.Folge des kryptokabinett.at-Podcasts zum Thema:  Konsensmethoden

PODCAST:

https://kryptokabinett.blogspot.com/2018/07/folge-12-konsensusethoden-in-der-12.html

In diesem ersten Post zur 12. Folge des Podcasts gibt es grundlegende Infos zu den Konsensusmethoden Proof of Work (PoW) und Proof of Stake (PoS).


WAS IST DER KONSENS?

Der Konsensus-Mechanismus ermöglicht es das sich fremde Teilnehmer – die kein Vertrauen zueineinander haben – einigen können.

Die Hauptaufgabe des Konsensus ist es die Teilnehmer davon abzuhalten beispielsweise denselben Coin zweimal hintereinander auszugeben – das sogenannte double-spending.

Dies erreicht die Konsensusmethode durch ein finanzielles Anreizsystem – das Belohnung und Strafen kennt.

Der Konsensus ermöglicht die Bestätigung der Transaktionen bzw. der Gültigkeit der geschaffenen Blöcke in der Blockchain.

Genauer gesagt:  ...die Mehrheit der Teilnehmer im Netzwerk haben einen Konsens hinsichtlich der vorgegebenen Konsensregeln.
(...das wären z.B. die Korrektheit der Transaktion oder die Menge der neu zu erschaffenden Coins je Block)

Die Methoden die von den verschiedensten Coins für den Konsens benötigt werden sind ziemlich unterschiedlich und haben jeweils ihre Vor- bzw. Nachteile.

Manche Konsensusmethoden sind deswegen auch umstritten: man denke zum z.B. nur an den Proof of Work bei Bitcoin – der hohe Stromverbrauch beim Bitcoin-Mining bringt den Bitcoin dadurch ziemlich in Veruf

oder auch spezieller - an die Föderierte byzantinische Vereinbarung (FBA - Federated Byzantine Agreement) von Ripple – da hier die benötigten Server (die sogenannten Validators) nur von der Ripple Foundation selber ausgewählt werden und hier die dadurch fehlende Dezentralität kritisiert wird.


Fangen wir also mit unserer kleinen Konsensus-Übersicht beim Klassiker und Urgestein aller Kryptowährungen an:


1.) PROOF OF WORK (PoW)

Der Proof of Work (PoW) , der Arbeitsnachweis:

Der erste Konsensustyp der für Kryptowährungen eingesetzt wurde – und in Bitcoin funktioniert.

Die Idee des PoW ist in der IT eigentlich schon seit vielen Jahren bekannt und wird unterschiedlich eingesetzt:
PoW wären z.B. auch Captchas die auf Internetseiten zwecks Spamvermeidung eingesetzt werden – Das lösen dieser Bilder geschieht hier durch die Arbeit des Users.

MINING

Bei Bitcoin sind es die sogenannten Miner die durch Lösen einer sehr komplizierten Rechnung einen neuen Block an die Ketten anfügen dürfen. Das geschieht in einem Wettbewerb gegen die anderen Miner: ...der schnellste darf sich die dabei zu erstellenden neuen Coins, neben den Transaktionsgebühren, als Gewinn einbehalten.

Das hat natürlich zu einem Wettrennen zwischen den Minern und der von ihnen eingesetzten Hardware geführt. Die Schwierigkeit (difficulty) beim minen von Bitcoin wird regelmässig angepasst um bei stärkerer Hardware noch immer eine Blockzeit von ca 10min. zu gewährleisten.

Während in den Anfangstagen von Bitcoin noch direkt auf den PC-Prozessoren bzw. auf den Grafikkarten gerechnet wurde ist heute eine ungleich spezialisiertere Hardware – die sogenannten ASIC-Miner – in Verwendung. Private Miner selber sammeln sich auch immer mehr in Mining-Pools um gegen die riesigen Mining-Firmen zu bestehen.

Als privater Miner mit einem oder mehreren Minern ist es schon sehr schwer bei den derzeitigen Bitcoin-Preisen (ab Jul. 2018) einen Gewinn zu erwirtschaften.

Man muß auf jedenfall die Kosten der Hardware und vor allem des benötigten Stroms im Auge behalten. Man fährt auf jedenfall besser sich mit der Hardware in einem Miningpool einzubringen oder den kompletten Service gleich direkt von einem Miningpool erledigen zu lassen.
Trotz der höheren Stromkosten hierzulande gibt es auch einige kleine regionale Anbieter.
In den Shownodes hab ich auch Listen mit Miningpools verlinkt.

Manchmal geschieht es auch das Miner zeitgleich einen Block erstellen – es entstehen nun zwei oder mehrere Ketten die sich eigenständig entwickeln. Das Netzwerk bemerkt diese mehrfachen Ketten und wählt die längste aus um diese als Hauptkette weiterzuführen. Die andere Kette verfällt dann und wird ungültig.

So wird immer festgestellt welche Kette die korrekte ist und es sind keine Manipulationen auf den Nebenketten möglich.

PoW wird in Bitcoin und deren Forks (Litecoin, Dogecoin, BitcoinCash,…) sowie anderen wie z.B. Ethereum verwendet.

Vorteile: ...seit 2009 im Einsatz und noch niemals versagt.

Nachteile: ...langsame Transaktions-Geschwindigkeiten, benötigt z.T. sehr viel Energie



Die erste Alternative zu PoW war

2.) PROOF OF STAKE (PoS)

Der Proof of Stake (POS), der Nachweis des Besitzes

Der POS war die erste Alternative zum PoW um einige seiner Nachteile zu beheben:  ...den hohen Energieverbrauch bzw. auch die Vorteile der Hash-Leistung von Miningpools im Vergleich zu denen der kleinen privaten Miner.

STAKING

Die Besitzer der Coins "staken" ihre Coins – d.h. sie frieren ihre Coins ein um damit einen Block mit Transaktionen zu verifizieren.
Solange können diese Coins nicht für Zahlungen verwendet werden. Dafür bekommen die Staker aber einen entsprechenden Anteil (Staking-Reward) an den neuen Coins zugewiesen.

Zur Berechnung des Staking-Rewards wird zumeist die Gesamtanzahl aller Coins und die der jeweils gestakten Coins verwendet.

Staken funktioniert also wie ein Sparbuch auf das man Zinsen bekommt.

Das Staken der Coins benötigt auch kaum Ressourcen, ein einfacher Server reicht – auch oft schon reicht dafür ein kleiner Raspberry Pi-Minicomputer um ca. 30 Euro Kosten und mit geringsten Stromverbrauch.
In den Shownotes habe ich auch Links zu Übersichten mit POS-Coins – hier sieht man auch welche jährliche Renditen diese beim Staken erwirtschaften.

Ein Problem, das auftreten kann, ist das "nothing at stake" -Problem, bei dem Blockgeneratoren nichts zu verlieren haben, indem sie für mehrere Blockchain-Forks abstimmen, wodurch ein gemeinsamer Konsens verhindert wird.

Im Gegensatz zu POW-Systemen, sind die Staking-Kosten an mehreren Blockchains gering. Viele Projekte haben versucht, dieses Problem auf unterschiedliche Weise zu lösen: ...z.B. ist eine der Lösungen, die schlechten Validatoren zu bestrafen und ihnen die Validierungsrechte zu entziehen.

PoS wird z.B. in Peercoin, Nxt, Linda durchgeführt und in Bälde werden auch POS-Blöcke bei Ethereum eingeführt.

Vorteile: ...Energieeffizient und teurer für Angreifer (da diese große Mengen an Coins halten müssen), Nicht anfällig für Skaleneffekte

Im Zweiten Teil der Nachlese geht es um dPoW, dPoS, PoA, PoWeight:




https://en.bitcoin.it/wiki/Consensus

https://cryptoresearch.report/crypto-research/konsens-mechanismen/?lang=de

https://en.bitcoin.it/wiki/Consensus

https://cryptoresearch.report/crypto-research/konsens-mechanismen/?lang=de

POW

https://en.wikipedia.org/wiki/Proof-of-work_system

https://www.buybitcoinworldwide.com/mining/pools/

http://ooe.orf.at/news/stories/2867009/

https://bitcoin.org/

https://ethereum.org/

https://litecoin.org/

http://dogecoin.com/

https://www.bitcoincash.org/

https://en.bitcoin.it/wiki/List_of_Bitcoin_mining_ASICs

https://www.techradar.com/news/the-best-mining-pools-of-2018

POS

https://de.wikipedia.org/wiki/Proof_of_Stake

https://en.wikipedia.org/wiki/Proof-of-stake

https://www.raspberrypi.org/

https://blog.espers.io/proof-of-stake-erkl%C3%A4rt-german-bfff2792761f

https://www.poslist.org/

https://github.com/ethereum/wiki/wiki/Proof-of-Stake-FAQ

https://peercoin.net/

https://nxtplatform.org/

https://lindacoin.com/



https://www.minds.com/blog/view/904042026608390144



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Nachtrag:

Der Podcast wurde im Juli 2018 aufgenommen und November 2018 transkribiert.


Viel Spaß beim Nachlesen!

...und haltet Eure Privatekeys sicher!!! :)