Die Entwicklung von Blockchain-Konsensmechanismen

Die Entwicklung von Blockchain-Konsensmechanismen

Zeitstempel: 16. Februar 2023, 3:59 Uhr
Die Entwicklung der Blockchain-Konsensmechanismen PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertikale Suche. Ai.
  • Eine der wichtigsten Komponenten eines dezentralen Systems ist der Konsensmechanismus, den das Blockchain-Netzwerk zur Validierung von Transaktionen verwendet
  • Wir werden die verschiedenen Arten von Konsensmechanismen, die in Kryptowährungen verwendet werden, und ihre einzigartigen Merkmale untersuchen
  • Der beliebteste Konsensmechanismus im Kryptobereich ist derzeit Proof of Stake (PoS), dicht gefolgt von Proof of Work (PoW).

Kryptowährungen sind seit geraumer Zeit auf dem Vormarsch. Ihre Popularität wächst von Tag zu Tag. Einer der Hauptgründe dafür ist der dezentrale Charakter von Kryptowährungen. Durch die Dezentralisierung sind sie sicherer, transparenter und weniger anfällig für Zensur oder Kontrolle durch eine zentrale Behörde.

Eine der wichtigsten Komponenten dieses dezentralen Systems ist der Konsensmechanismus, den das Blockchain-Netzwerk zur Validierung von Transaktionen verwendet. Dadurch bleibt die Integrität des Hauptbuchs zwischen den Knoten erhalten. Wir werden die verschiedenen Arten von Konsensmechanismen, die in Kryptowährungen verwendet werden, und ihre einzigartigen Merkmale untersuchen. Auch wenn einige dieser Konsensmechanismen wenig bekannt sind, werden Sie überrascht sein, dass beliebte Blockchains sie nutzen.

Arbeitsnachweis (PoW)

Proof of Work ist der bekannteste und am weitesten verbreitete Konsensmechanismus in der Blockchain-Welt. PoW wurde erstmals von Satoshi Nakamoto, dem Erfinder von Bitcoin, eingeführt.  Litecoin und Bitcoin Cash gehören zu den beliebten Kryptowährungs-Blockchains, die Proof of Work verwenden.

PoW funktioniert, indem es Miner dazu zwingt, komplexe mathematische Probleme mithilfe von Rechenleistung zu lösen. Der erste Miner, der das Problem löst, darf einen neuen Block zur Kette hinzufügen und erhält eine Belohnung in Form einer Kryptowährung. Die Lösung dieser mathematischen Probleme erfordert viel Energie und Rechenleistung, was es für böswillige Akteure schwieriger macht, die Kontrolle über das Netzwerk zu übernehmen.

PoW hat jedoch einige erhebliche Nachteile. Erstens ist es energieintensiv, was zu hohen Transaktionsgebühren und erhöhten CO51-Emissionen führen kann. Zweitens kann es anfällig für XNUMX %-Angriffe sein, bei denen ein Angreifer die Kontrolle über den Großteil der Rechenleistung des Netzwerks erlangt und es ihm dadurch ermöglicht, doppelte Ausgaben zu tätigen und das Hauptbuch zu manipulieren.

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Pfahlnachweis (PoS)

Proof of Stake ist ein neuerer Konsensmechanismus, der darauf abzielt, die Energieverbrauchs- und Skalierbarkeitsprobleme von PoW anzugehen. PoS-Systemvalidatoren, auch Staker genannt, werden ausgewählt, um neue Blöcke basierend auf der Menge an Kryptowährung zu validieren, die sie besitzen und im Netzwerk „abgesteckt“ haben. Validatoren erhalten Transaktionsgebühren in Form von Kryptowährung.

PoS benötigt viel weniger Energie als PoW, da es nicht darauf angewiesen ist, dass Bergleute komplexe mathematische Probleme lösen. Proof of Stake ist auch viel schneller und verarbeitet Transaktionen in kürzerer Zeit. PoS ist jedoch anfälliger für eine Zentralisierung, da es diejenigen belohnt, die bereits große Mengen an Kryptowährung besitzen, und neue Benutzer davon abhalten kann, dem Netzwerk beizutreten. Cardano, Binance Smart Chain und Ethereum sind Beispiele für PoS-Blockchains.

Delegierter Pfandbeleg (DPoS)

Der delegierte Proof of Stake ähnelt PoS, fügt jedoch eine zusätzliche Governance-Ebene hinzu. In einem DPoS-System wählen die Beteiligten eine kleine Gruppe von Delegierten, die für die Validierung von Transaktionen und das Hinzufügen neuer Blöcke zur Kette verantwortlich sind.

DPoS ist sogar schneller als PoS, da es weniger Validatoren gibt, und ermöglicht eine bessere Skalierbarkeit, wenn die Anzahl der Transaktionen pro Sekunde steigt. Allerdings kann DPoS wie PoS anfällig für Zentralisierung sein, da die Delegierten für den Großteil der Validierung und Entscheidungsfindung im Netzwerk verantwortlich sind. Tron ist die beliebteste Blockchain, die DPoS verwendet.

Autoritätsnachweis (PoA)

Proof of Authority ist ein Konsensmechanismus, der auf vertrauenswürdigen Validatoren basiert, um neue Blöcke zur Kette hinzuzufügen. In einem PoA-System sind Validatoren vertrauenswürdige Knoten, die vom Netzwerk vorab genehmigt wurden und deren Identität allen Teilnehmern bekannt ist. Validatoren wahren die Netzwerkintegrität. Sie sorgen dafür, dass der Kette neue Transaktionen hinzugefügt werden.

PoA ist viel schneller und weniger energieintensiv als PoW, wodurch es für kleinere Netzwerke skalierbarer und kostengünstiger ist. Es ist jedoch auch stärker zentralisiert, da die Validatoren erhebliche Macht und Kontrolle über das Netzwerk haben. VeChain nutzt den PoA-Konsensmechanismus.

Nachweis der verstrichenen Zeit (PoET)

Der Nachweis der verstrichenen Zeit ist ein Konsensmechanismus, der eine vertrauenswürdige Ausführungsumgebung verwendet, um einen Validator nach dem Zufallsprinzip auszuwählen. In einem PoET-System wartet jeder Knoten im Netzwerk eine zufällige Zeitspanne in der vertrauenswürdigen Umgebung, und der Knoten, der am kürzesten wartet, wird ausgewählt, um den nächsten Knoten zu validieren

Proof of Elapsed Time (PoET) ist ein Konsensmechanismus, der mithilfe einer vertrauenswürdigen Ausführungsumgebung, in der jeder Knoten im Netzwerk eine zufällige Zeitspanne wartet, zufällig einen Validator auswählt. Sobald ein Knoten ausgewählt ist, fügt er den neuen Block zur Kette hinzu und erhält eine Belohnung für seine Arbeit. PoET ist schneller und energieeffizienter als PoW, skalierbarer als PoS und für private Blockchain-Netzwerke geeignet. PoET kann jedoch durch die Verfügbarkeit der vertrauenswürdigen Ausführungsumgebung eingeschränkt werden und ist anfällig für Angriffe von böswilligen Knoten. Hyperledger Sägezahn ist eine Blockchain-Plattform, die vom Hyperledger-Projekt der Linux Foundation entwickelt wurde. Es verwendet PoET als Konsensmechanismus.

Byzantinische Fehlertoleranz (BFT)

Byzantine Fault Tolerance (BFT) ist ein Konsensmechanismus, der es Knoten in einem Netzwerk ermöglicht, eine Einigung über den Zustand der Blockchain zu erzielen, selbst wenn böswillige oder fehlerhafte Knoten vorhanden sind. BFT erfordert eine Supermehrheit oder einen Schwellenwert von Validatoren, um sich auf jede Entscheidung zu einigen, was sicherstellt, dass auch dann noch ein Konsens erzielt werden kann, wenn einige Validatoren böswillig oder fehlerhaft sind. BFT ist äußerst belastbar und schnell und eignet sich daher für geschäftskritische Anwendungen, die Zuverlässigkeit erfordern. Allerdings kann BFT komplex und ressourcenintensiv sein und ist möglicherweise nicht für alle Blockchain-Anwendungen geeignet, die ein hohes Maß an Dezentralisierung erfordern. Tendermint, Seil und Metas gescheiterte Waage sind Beispiele für Blockchains, die den BFT-Konsensmechanismus verwenden.

Praktische byzantinische Fehlertoleranz (pBFT)

Practical Byzantine Fault Tolerance (pBFT) ist eine erweiterte Version des BFT-Konsensmechanismus, der die Effizienz des Konsenses in großen Netzwerken verbessern soll. pBFT erfordert eine Zweidrittelmehrheit der Validatoren, um eine Einigung zu erzielen. pBFT verwendet ein rotierendes Führungsmodell, um die Machtkonzentration in einem einzigen Validator zu verhindern. pBFT ist schnell, effizient und wird häufig in Blockchain-Netzwerken von Unternehmen verwendet, die ein hohes Maß an Sicherheit und Zuverlässigkeit erfordern. Für öffentliche Blockchain-Netzwerke, die ein hohes Maß an Dezentralisierung erfordern, ist pBFT jedoch möglicherweise weniger geeignet. Hyperledger Fabric-Blockchain Netzwerk verwendet den pBFT-Mechanismus. Quorum ist eine von JP Morgan entwickelte Blockchain, die Istanbul BFT (IBFT) nutzt. IBFT ist eine pBFT-Variante.

Föderiertes Byzantinisches Abkommen (FBA)

Das Federated Byzantine Agreement (FBA) ist ein Konsensmechanismus, der es einer Gruppe vertrauenswürdiger Knoten ermöglicht, einen Konsens über den Zustand einer Blockchain zu erzielen. FBA-Systemknoten sind in Gruppen oder „Quoren“ organisiert, die über einen eigenen Konsensprozess verfügen. Jedes Quorum wählt eine Reihe von „Validatoren“, die für die Aufrechterhaltung der Blockchain verantwortlich sind. Um einen Konsens zu erreichen, tauschen Validatoren Nachrichten untereinander und mit anderen Quoren aus. FBA verwendet ein Abstimmungssystem, das eine Mehrheit der Prüfer erfordert, um einer Transaktion zuzustimmen. Erst dann wird der Blockchain hinzugefügt.

Zugelassene Blockchain-Netzwerke nutzen üblicherweise den FBA-Konsens. Teilnehmer an autorisierten Netzwerken sind bekannt und vertrauenswürdig. Es bietet eine schnelle und effiziente Möglichkeit, einen Konsens zu erzielen und gleichzeitig ein hohes Maß an Sicherheit und Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Für öffentliche Blockchain-Netzwerke, die ein hohes Maß an Dezentralisierung erfordern, ist FBA möglicherweise weniger geeignet. Es kann auch schwierig sein, mit einer begrenzten Anzahl von Validatoren einen Konsens zu erzielen. Ripple und Stellar sind zwei sehr beliebte Blockchains, die den FBA-Konsensmechanismus nutzen.

Gerichteter azyklischer Graph (DAG)

Der Konsensmechanismus eines gerichteten azyklischen Graphen (DAG) unterscheidet sich von herkömmlichen Blockchain-Strukturen durch die Verwendung eines gerichteten Graphen zum Organisieren und Validieren von Transaktionen. In einem DAG-System wird jede Transaktion durch vorherige Transaktionen überprüft. Neue Transaktionen können dem Diagramm hinzugefügt werden, ohne dass eine zentrale Instanz zu deren Überprüfung erforderlich ist.

DAG bestätigt schneller als herkömmliche Blockchain-Systeme. Mehrere Knoten im Netzwerk validieren gleichzeitig Transaktionen. Allerdings kann es bei DAG zu Skalierbarkeitsproblemen kommen, wenn die Anzahl der Transaktionen im Diagramm zunimmt. Auch die Sicherheit kann ein Problem darstellen, da DAG keine einzige Blockchain zur Validierung von Transaktionen verwendet. IOTA, Nano und Hedera Hashgraph Blockchains verwendeten einen DAG-basierten Konsens.

Der beliebteste Konsensmechanismus bei Kryptowährungen ist derzeit Proof of Stake (PoS), dicht gefolgt von Proof of Work (PoW). PoS erfreut sich aufgrund seiner Energieeffizienz im Vergleich zu PoW, das große Mengen an Rechenleistung erfordert, immer größerer Beliebtheit. Viele neue Kryptowährungen implementieren PoS. Als eine der größten Kryptowährungen ist Ethereum von PoW zu PoS übergegangen. Allerdings bleibt PoW bei etablierten Unternehmen weiterhin beliebt. Bitcoin nutzt PoW schon seit langem und verfügt über ein großes Netzwerk von Minern, die in das System investiert sind.

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