Kryptowährungen verwenden einen Konsensalgorithmus, der eine Methode zur Sicherung der Blockchain und des Hauptbuchs einer Kryptowährung ist. Die Tausenden von Kryptowährungen, die es heute gibt, verwenden eine Vielzahl von Konsensalgorithmen, jeder mit seinen eigenen Vor- und Nachteilen. Anatoly Yakovenko, der Gründer von Solana, hat einen einzigartigen Konsensalgorithmus für das Solana-Netzwerk entwickelt, den Proof-of-History. Unter anderem dank dieses Konsensalgorithmus ist der Wert von Solana im letzten Monat stark gestiegen. Kann Proof-of-History der Konsens der Zukunft sein? In diesem Artikel werden wir uns mehrere bekannte Konsensalgorithmen ansehen, um festzustellen, ob Proof-of-History mehr als nur ein Hype ist.

Inhaltsverzeichnis

1. Proof-of-Work
2. Proof-of-Stake
3. Solana’s Proof-of-History
4. Ein Proof-of-History-Beispiel
5. Warum Proof-of-History (noch) nicht der Konsens der Zukunft ist
6. Fazit

Proof-of-Work

Bitcoin ist die erste Kryptowährung, die ein revolutionäres Konsensprotokoll namens Proof-of-Work (PoW) verwendet. Bei einem PoW-Konsens treten die Miner im Netzwerk gegeneinander an, um komplizierte mathematische Rätsel zu lösen. Obwohl die Rätsel schwierig zu lösen sind, ist es einfach, die richtige Lösung zu überprüfen. Wenn ein Miner die Lösung gefunden hat, sendet er einen Block mit der Lösung an das Netzwerk. Alle anderen Miner müssen überprüfen, ob die Lösung korrekt ist. Dieser Vorgang wird immer wieder wiederholt, so dass die Blocks im Netzwerk eine Kette bilden (daher der Name Blockchain).

Das Mining und die Validierung der Lösungen beim PoW-Konsens ist ein energieaufwändiges Unterfangen. Aufgrund der prekären Klimasituation halten viele Menschen diesen Konsens für unmoralisch. Im Moment gibt es nur wenige Alternativen, um PoW weniger energieaufwendig zu machen, weshalb die Unterstützung für diesen Konsens schnell abnimmt.

Proof-of-Stake

Aus diesem Grund ist Ethereum kürzlich vom Proof-of-Work zum Proof-of-Stake (PoS) Konsens übergegangen. Bei PoS werden die Miner durch Validatoren ersetzt. Validatoren setzen einen bestimmten Betrag der jeweiligen Kryptowährung im Netzwerk ein. Damit validieren sie die Blockchain. Sie müssen nicht wie Miner darum konkurrieren, das Rätsel als Erster zu lösen.

Stattdessen werden die Nutzer nach dem Zufallsprinzip ausgewählt. Je höher der Einsatz ist, desto größer ist die Chance, als Validator ausgewählt zu werden. Wenn der Validator ausgewählt wird, muss er einen Block vorschlagen (oder "formen"). Wenn dieser Block von anderen Nutzern validiert wird, erhält der Validator eine Prämie, die aus den Gebühren für die Transaktionen dieses Blocks besteht.

PoS ist im Gegensatz zu PoW etwas weniger sicher, weil die Sicherheit von Menschen und nicht von mathematischen Lösungen bestimmt wird. Da die Validatoren jedoch in die Kryptowährung investiert haben, ist die Wahrscheinlichkeit geringer, dass sie das System betrügen.

Dennoch besteht bei PoS die Möglichkeit, dass eine Gruppe von Validatoren die Kontrolle übernimmt. Diese Validatoren können jedoch blockiert oder aus dem Netzwerk ausgeschlossen werden. Daher ist dies bei großen Währungen fast unmöglich.

Außerdem ist PoS viel umweltfreundlicher, da der Energieverbrauch nicht so hoch ist. Das liegt daran, dass das Formen eines Blocks viel energieeffizienter ist als das Mining, da nicht so viel Rechenleistung benötigt wird.

Solana’s Proof-of-History

Solana kombiniert Proof-of-Stake mit Proof-of-History (PoH) und ist damit ein einzigartiger hybrider Konsensalgorithmus. PoH sorgt dafür, dass eine Blockchain sehr schnell ist, aber gleichzeitig ihre Sicherheit dezentralisiert bleibt.

Alle Solana-Ereignisse und -Transaktionen werden mit der SHA256-Hash-Funktion verschlüsselt. Mit dieser Funktion nimmt Solana eine Eingabe und erzeugt eine einzigartige Ausgabe, die extrem schwer vorherzusagen ist. Solana nimmt die Ausgabe einer Transaktion und verwendet sie als Eingabe für den nächsten Hash. Die Reihenfolge der Transaktionen ist nun in die gehashte Ausgabe integriert.

Dieser Hashing-Prozess erzeugt eine lange, ununterbrochene Kette von gehashten Transaktionen. Diese Eigenschaft schafft eine klare, überprüfbare Abfolge von Transaktionen, die ein Validator zu einem Block hinzufügt, ohne dass ein herkömmlicher Zeitstempel erforderlich ist. Das Hashing dauert auch eine gewisse Zeit, so dass Validatoren leicht überprüfen können, wie viel Zeit vergangen ist.

The core Solana innovation is Proof of History (POH), a globally-available, permissionless source of time in the network that works before consensus. POH is not a consensus protocol or anti-Sybil mechanism. Rather, POH is a solution to the clock problem.https://t.co/DsdJO9DlRq

— Solana (@solana) May 12, 2020

Ein Proof-of-History-Beispiel

Es mag schwierig sein, sich vorzustellen, wie Proof-of-History genau funktioniert. Deshalb zeigen wir Ihnen anhand eines Beispiels, wie es grundsätzlich abläuft.

Nehmen wir an, wir haben drei Transaktionen, A, B und C. Solana führt jede dieser Transaktionen der Reihe nach über sein Konsensprotokoll, Proof-of-History, aus. PoH nimmt als Eingabe die Transaktion und die interne Uhr, die objektiv die Reihenfolge der Transaktionen misst, also geht es wie folgt:

PoH(A, Zeitstempel 0) -> Hash: verschlüsselte Version von A zum Zeitstempel 0

PoH(B, Zeitstempel 1) -> Hash: verschlüsselte Version von B zum Zeitstempel 1

PoH(C, Zeitstempel 2) -> Hash: verschlüsselte Version von C zum Zeitstempel 2

Da alles in Zeitstempeln festgelegt ist, bietet dies ein objektives Maß. Dazu gehört die Tatsache, dass jede Transaktion stattgefunden hat, ebenso wie die Reihenfolge, in der jede Transaktion stattgefunden hat. Wenn Transaktion B zum Zeitstempel 0 eingegeben würde, wäre die gesamte Blockchain betroffen.

For those who don't know, he is talking about proof of history, probably nothing. #Solana https://t.co/Fn31djYLCA

— Cheems (@theCheemsToken) September 3, 2021

Aufgrund dieser objektiven Sicherheit ist es nicht notwendig, dass Menschen bei der Validierung beteiligt sind. Dies macht die Validierung um ein Vielfaches schneller als PoW und PoS. Infolgedessen erreicht Solana Transaktionsgeschwindigkeiten von bis zu 50.000 Transaktionen pro Sekunde (TPS), während Bitcoin mit Proof-of-Work zwischen 5 und 7 TPS und Ethereum mit PoS etwa 30 TPS erreicht. Es ist erwähnenswert, dass Ethereums Proof-of-Stake auf viel höhere TPS abzielt und dies in Zukunft wahrscheinlich auch erreichen wird.

Für eine visuelle Erklärung, wie Proof-of-History funktioniert, empfehlen wir das folgende Video auf Youtube

Warum Proof-of-History (noch) nicht der Konsens der Zukunft ist

Proof-of-History hat großes Potenzial. Aber wie bei jedem Konsensalgorithmus gibt es auch Nachteile, und das gilt auch für PoH. Wenn Sie als Validator an Solana teilnehmen möchten, muss Ihre Hardware strenge Anforderungen (sprich: Spezifikationen) erfüllen. Wenn Sie diese Anforderungen nicht erfüllen, werden Sie vom Konsens ausgeschlossen. Dies schränkt die Dezentralität von Solana erheblich ein. Denn wenn man sich einen Proof-of-Stake Validator anschaut, reicht jede Standard-Computerausrüstung aus, so dass jeder am Konsens teilnehmen kann und somit viel dezentraler ist.

Während die Transaktionsgeschwindigkeit ein großer Vorteil von Solana ist, ist sie in mancher Hinsicht auch ein Hindernis. Die Zehntausende von Transaktionen erzeugen enorme Datenmengen. 1 Transaktion ist etwa 250kb groß. 50.000 TPS mit 250kb entsprechen etwa 40 Petabytes an Daten pro Jahr. Das ist eine ungeheuer große Datenmenge, und viele Unternehmen, ganz zu schweigen von Privatpersonen, können diese Datenmenge nicht speichern. Es muss also in Zukunft eine Lösung für dieses Problem gefunden werden.

Solana #DeFi's Total Value Locked surpasses $3 BILLION 🤩🤩

By innovating a proof-of-history timing mechanism, Solana has solved a key issue that slows down regular PoW and PoS systems, and the need to verify timestamps when validating transactions! #solana #TVL #ecosystem pic.twitter.com/MtH78FniAx

— K300 Ventures (@k300ventures) September 2, 2021

Fazit

Nichtsdestotrotz zeigt der Proof-of-History-Konsens enormes Potenzial. Der Konsens ist schneller und energieeffizienter als viele andere Algorithmen. Dank der Zeitstempel ist auch die Validierung eines Blocks unglaublich sicher, denn die Zeit ist eine Selbstverständlichkeit. Natürlich hat der Proof-of-History-Algorithmus auch seine Schattenseiten. So ist beispielsweise eine hohe Rechenleistung der Hardware der Validatoren und eine große Datenkapazität erforderlich, um Proof-of-History erfolgreich auszuführen - vorerst.

Dennoch entwickelt sich PoH gut auf dem Markt. Die Investoren haben Vertrauen in PoH, was durch die Tatsache belegt wird, dass der Wert von Solana im letzten Monat erheblich gestiegen ist und immer mehr Entwickler Anwendungen auf dem Netzwerk von Solana aufbauen. Ob Proof-of-History die Grundlage für viele andere Währungen werden wird, bleibt abzuwarten. Wir werden die Entwicklungen jedoch mit überdurchschnittlichem Interesse verfolgen.