Könnte der Proof of Stake die Energiekosten von Bitcoin eliminieren?

• Bitcoin auf Proof-of-Stake? 

Bitcoin hat ein Energieproblem. Dank des Proof-of-Work-Distributed-Consens-Algorithmus der Münze erzeugt das Bitcoin-Mining einen enormen CO29.05-Fußabdruck. Bergleute verbrauchen jährlich schätzungsweise 0.13 TWh Strom. Das sind 159 % des jährlichen Energieverbrauchs der Welt, also von mehr als XNUMX Ländern, darunter fast ganz Afrika.

In Verbindung mit dem Wettbewerbscharakter des Bergbaus ist vor allem das exponentielle Wachstum von Bitcoin für diesen enormen Energieverbrauch verantwortlich. Die allgemeine Aufmerksamkeit der Öffentlichkeit und ein Boom des Transaktionsvolumens haben das Problem nur noch verschärft der Bitcoin-Energieverbrauchsindex schätzt, dass die Energieausgaben im Bergbau von Oktober bis November um 29.98 % gestiegen sind. 

Bei dieser exponentiellen Geschwindigkeit dürfte der kometenhafte Aufstieg der Kryptowährung bis 2019 mehr Energie verbrauchen als die gesamten USA.  

Die beitragenden Faktoren

Um die Grundursache dieser Energiekrise richtig zu diagnostizieren, müssen wir uns mit der Beziehung zwischen dem Netzwerkwachstum von Bitcoin und seinen Mining-Mechanismen befassen.

Beim Proof-of-Work-Modell von Bitcoin konkurrieren Miner miteinander, um einen verteilten Konsens (die Art und Weise, wie Bitcoin zirkuliert) auf der Blockchain sicherzustellen. Miner setzen ihre Rechenleistung ein, um die über das Netzwerk gesendeten Transaktionen zu überprüfen.  

Dazu lösen die Computer die Verschlüsselungsrätsel, die jede Transaktion sichern, und speichern sie nach der Lösung als Hashes in den Blöcken im öffentlichen Hauptbuch. Der erste Miner, der den aktuellen Block fertigstellt, erhält eine Blockbelohnung in Bitcoin.

Wie Sie im Bild sehen können, ist der Wettbewerbscharakter des Arbeitsnachweises ein Anreiz für Miner, so viel Rechenleistung wie möglich für die Blockchain bereitzustellen. Je leistungsfähiger Ihr Mining-Rig ist, desto schneller können Sie die Transaktionsverschlüsselung lösen und desto wahrscheinlicher ist es, dass Sie einen Block fertigstellen und seine Belohnungen erhalten.

Als Bitcoin noch in den Kinderschuhen steckte, konnte man es mit einer Grafikkarte oder einem gewöhnlichen Computerprozessor zuverlässig schürfen. Aber diese Zeiten sind lange vorbei. Da immer mehr Miner auf den Bitcoin-Soßenzug aufsprangen, wurde eine ausgefeiltere Mining-Software entwickelt, um den Minern einen Vorteil zu verschaffen. Dieses Hardware-Wettrüsten gipfelte im ASIC-Mining (Application Specific Integrated Circuit). In TLDR-Begriffen sind ASIC-Miner Prozessoren, die effizienter und leistungsfähiger sind als CPUs oder GPUs.

Und sie haben die ursprünglichen Bergbauverfahren im Staub gelassen. Im Ernst, wenn Sie versuchen würden, mit ASIC-Mining-Rigs über Ihren Computer oder Ihre Grafikkarte zu konkurrieren, wäre das so, als würden Sie versuchen, den Großen Preis von Monaco mit einer Vespa zu gewinnen.  

Selbst ein einzelner ASIC reicht dafür nicht aus Konkurrieren Sie mit den großen Mining-Pools. Die größten Bergbaukooperativen bauen Hunderte von ASICs auf, um riesige Prozessorpools zu schaffen. Um mit anderen Minern konkurrenzfähig zu bleiben, werden diese Pools Hardware zu ihren Rigs hinzufügen, um die Gesamt-Hashing-Leistung (Ausgabe) zu erhöhen.

Sie sehen wahrscheinlich, wohin das führt. Natürlich benötigen Bergbaumaschinen Strom, und je härter sie arbeiten müssen, desto mehr Strom verbrauchen sie. Daher führt der Nachweis der Wettbewerbsanreize der Arbeit unweigerlich zu einem exponentiellen Anstieg des Energieverbrauchs.

Und dabei sind Schwierigkeitssteigerungen noch nicht einmal eingerechnet. Alle 2,016 Blöcke erfährt Bitcoin eine Schwierigkeitsanpassung. Diese Anpassung soll die Blockschwierigkeit so skalieren, dass sie mit den Mining-Hash-Raten übereinstimmt, sodass kein Miner Algorithmen zu schnell löst und dabei alle Blockbelohnungen verschlingt. Dies bedeutet jedoch, dass es nach jeder Anpassung umso schwieriger wird, die verschlüsselten Algorithmen zu lösen, je mehr Miner sich im Netzwerk befinden. Dies würde auch bedeuten, dass Mining-Rigs härter arbeiten müssen, um wettbewerbsfähig zu bleiben, und somit noch mehr Strom verbrauchen.

Fangen Sie an, sich ein Bild zu machen? Je mehr Menschen Bitcoin kaufen, desto mehr Miner werden von der Währung aufgrund ihrer Bewertung angezogen.  Mit mehr Minern steigt der Energieverbrauch, um den Wettbewerb anzukurbeln, und mit einem wachsenden Netzwerk wird jede Schwierigkeitsanpassung den Energieverbrauch nur verschärfen, weil die Miner härter arbeiten müssen.

Nachdem wir das nun geklärt haben, stellen wir das Problem auf den Kopf und schauen uns eine mögliche Lösung an.

Bitcoin auf Proof-of-Stake? 

Proof of Stake ist ein alternativer Algorithmus zum Erreichen des verteilten Konsenses einer Blockchain.  It kam 2012 auf die Bühne, mit Peercoin, NXT und BlackCoin sind die wichtigsten Early Adopters.

Im Rahmen des Proof-of-Stake-Modells gibt es keine Bergleute. Stattdessen werden sie durch Validatoren (oder Fälscher) ersetzt, die für die Validierung von Transaktionen zuständig sind. Typischerweise hinterlegen Validatoren einen bestimmten Betrag an Proof-of-Stake-Währung im Kern-Wallet dieser Blockchain.  

Das Netzwerk dieser Währung kann sie dann deterministisch auswählen, um den nächsten Block zu erstellen. Der Auswahlmechanismus variiert je nach Algorithmus, da er zufällig ausgewählt werden kann oder auf einer Kombination von Variablen basiert, wie z. B. dem Gesamtvermögen und der eingesetzten Zeit.

Es ist wichtig zu beachten, dass der Proof-of-Stake keine Blockbelohnungen, sondern nur Transaktionsgebühren bietet. Daher erzeugt das Modell theoretisch nicht den gleichen Wettbewerbsimpuls wie das Proof-of-Work-System. Auch wenn Sie mit zunehmendem Einsatz möglicherweise häufigere Auswahlmöglichkeiten und höhere Transaktionsgebühren erhalten, versuchen Sie nicht, irgendjemandem zuvorzukommen, wie Sie es mit Bitcoin tun würden.

Mit einem Proof of Stake benötigen Sie nur genug Energie, um die Kernsoftware einer Blockchain zu betreiben. Sie müssen keine Energie für einen ASIC und ein kryptografisches Hashing-Programm verschwenden. Um auf die Rennsport-Analogie zurückzukommen: Es ist so, als würde man einen Preis dafür erhalten, dass man sein Auto startet, anstatt es für ein Rennen zu nutzen. Sie warten in der Schlange am Starttor auf Ihren Teilnahmepokal und müssen sich keine Sorgen darüber machen, dass Sie zusätzliches Benzin verschwenden, um das Rennen schneller als Ihre Mitbewerber zu beenden.  

Kurz gesagt, der Proof of Stake reduziert den Energieverbrauch erheblich. Dabei kommt nicht nur ein weniger energieintensives Programm zum Einsatz, sondern die Validatoren müssen auch nicht den Einsatz untereinander erhöhen, um lebensfähig zu bleiben, wie es Bergleute im Rahmen eines Proof-of-Work-Konsenses tun. Sie erhalten keine Blockbelohnungen, müssen sich aber auch nicht mit den enormen Energiekosten auseinandersetzen, mit denen Bergleute konfrontiert sind. Wenn wir die Transaktionsgebühren des Proof-of-Stake ohne die erheblichen Betriebskosten abwägen, kommt es zu einem vergleichbaren Ergebnis wie die Belohnung des Proof-of-Work gegenüber seinen Kosten, insbesondere für diejenigen, die keine teuren Mining-Rigs unterhalten können.

Abschließende Gedanken: Wird es jemals einen Bitcoin-Proof-of-Stake geben?

Im Mai 2017 stellte Vitalik Buterin Pläne zur Umstellung der Ethereum-Blockchain auf einen Proof-of-Stake-Algorithmus namens Casper vor.  

Damals neuartig, war die Einführung von Proof-of-Stake auf dem zweitgrößten Krypto-Asset eine große Bestätigung für das Proof-of-Stake-System; und das Ökosystem hat sich weitgehend in Richtung PoS verlagert.

Der Proof of Stake könnte durchaus die Zukunft der Blockchain sein. Die Veränderung von Ethereum deutet darauf hin, denn Vitalik Buterin sieht einen Wert in den Vorzügen des Mechanismus, während dieser von den Nachteilen von Bitcoin profitiert.

Die Energiekrise von Bitcoin ist eine der ersten wirklich großen Herausforderungen für die Kryptowährung auf ihrem Weg zur öffentlichen Bekanntheit. Fallstricke und Hindernisse wie diese sind bei einer so aufkommenden Technologie zu erwarten, aber es liegt in der Verantwortung der gesamten Gemeinschaft, sich an diese Schwierigkeiten anzupassen. Es gibt keinen Grund zu der Annahme, dass die Auseinandersetzung mit den Mängeln von Proof-of-Work unseren Glauben an die Schöpfung von Satoshi Nakamoto gefährden sollte – ganz im Gegenteil. Wenn wir wollen, dass Bitcoin erfolgreich ist, müssen wir in unserer Kritik wachsam bleiben und proaktiv mit unseren Lösungen vorgehen, denn so wie es derzeit aussieht, ist Bitcoin auf dem besten Weg, in naher Zukunft nicht mehr nachhaltig zu sein.

Vielleicht könnte ein Nachweis des Einsatzes Bitcoin vor Selbstsabotage bewahren. Wenn die Änderung des Ethereum-Algorithmus etwas bedeutet, sollte dies ein klares Signal an die Krypto-Community sein, dass Proof of Work nicht in seinem aktuellen Zustand bestehen bleiben kann.  

Die Frage ist: Wird sich der Markt anpassen?