Definition „PoW-Konsensalgorithmus“ Was ist Proof of Work?

Proof of Work ist ein Konsensmechanismus, welcher für die Validierung und Generierung neuer Blöcke einer Blockchain genutzt wird. Bei diesem Modell bekommen Teilnehmer eine komplexe Aufgabe vorgegeben, die sie mithilfe ihrer Hardware lösen müssen. Wer es zuerst schafft, die Aufgaben für einen neuen Block zu lösen, darf diesen an die Blockchain anhängen und wird entsprechend belohnt.

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Proof of Work (PoW) ist ein weit verbreiteter Konsensmechanismus, der z. B. für Bitcoin genutzt wird. Er soll dafür sorgen, dass alle neuen Transaktionen durch Teilnehmer der Blockchain validiert werden, bevor sie dem Netzwerk hinzugefügt werden. Diejenigen Teilnehmer, welche an der Validierung arbeiten, erhalten dafür eine Belohnung.

Funktionsweise von Proof of Work

Teilnehmer müssen ihre Hardware beim Proof of Work ein relativ komplexes Puzzle lösen lassen. Wer die richtige Lösung gefunden hat, kann damit im Netzwerk seine Arbeitsleistung nachweisen. Ob die Lösung korrekt ist, lässt sich wiederum relativ einfach überprüfen. Der Miner generiert nach dem Lösen der Puzzles einen Hash aus der Lösung und dem Inhalt des Blocks. Wenn dieser Hash bestimmte Bedingungen erfüllt, wird er von anderen Knoten aus dem Netzwerk geprüft. Bestätigen diese Knoten seine Gültigkeit, erhält der entsprechende Miner seine Belohnung. Der Block gilt als validiert und kann an die Blockchain angehängt werden.

Je nachdem, wie viele Teilnehmer an der Validierung arbeiten bzw. wie viel Rechenleistung zum Einsatz kommt, wird die Komplexität der Aufgabe künstlich erhöht, um die Generierung neuer Blöcke gezielt zu verzögern. Daher dauert es auch einige Zeit, bis Blockchains mit PoW neue Transaktionen aufnehmen können.

Belohnung für Miner

Einfach ausgedrückt wird einem Teilnehmer eine gewisse Menge Rechenleistung abverlangt, damit er das Privileg erhält, einen neuen Block validieren und an die Blockchain anhängen zu dürfen. Für diesen Einsatz von Ressourcen wird er belohnt. Die Prämie für den Miner, der als erster erfolgreich einen Block validiert, ist vergleichsweise großzügig. Bei Bitcoin erhalten erfolgreiche Miner z. B. eine vorbestimmte Menge Bitcoins. Gleichzeitig erzeugen sie mit dem Generieren neuer Blöcke neue Coins für das Netzwerk.

Vorteile von Proof of Work

Der Konsensmechanismus schützt die Blockchain vor Angriffen und fehlerhaften Transaktionen. Angriffe würden sehr viel Rechenleistung in Anspruch nehmen und damit schon im Vorfeld hohe Kosten verursachen, ohne dass Erfolg oder ein entsprechen hoher Ertrag garantiert ist. Das schließt Angriffe zwar nicht aus, macht sie aber relativ unwahrscheinlich.

Zudem bremst die Vorgehensweise beim Proof of Work das System künstlich aus, da nur eine bestimmte Anzahl an Blöcken pro Stunde generiert werden darf. Das trägt dazu bei, das System vor DDoS-Angriffen zu bewahren.

Nachteile von Proof of Work

Beim Proof of Work treten alle interessierten Miner im Grunde genommen mit ihrer Rechenleistung gegeneinander an. Das bedeutet, dass Miner mit teurer, leistungsfähiger Hardware einen großen Vorteil gegenüber Personen haben, die z. B. ihren Heim-PC für Mining benutzen möchten. Wer also mehr Rechenleistung stellen kann, erreicht mit höherer Wahrscheinlichkeit eine Prämie. Die Belohnungen gehen daher tendenziell eher an Miner, die gezielt Hardware für den Proof of Work in Pools oder Rechenzentren betreiben.

Zudem erfordert das Betreiben der Hardware vergleichsweise viel Energie. Das Ergebnis der Berechnung dient dabei neben des Nachweises der Arbeitsleistung keinem speziellen Zweck. Daher wird Proof of Work von Kritikern als unnötig verschwenderisch betrachtet.

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