In dem Betriebsprozess der Blockchain ist der Konsens-Mechanismus entscheidend für die Sicherheit und Konsistenz des Netzwerks, während der PoS-Konsensmechanismus Prüfer durch den Einsatz von Token auswählt. Dieser Artikel wird das Betriebsprinzip des PoS-Konsensmechanismus im Detail erläutern und aufzeigen, wie dieser Mechanismus die Sicherheit von Transaktionen und den stabilen Betrieb der Blockchain gewährleistet, ohne auf rechenintensive Prozesse angewiesen zu sein.
Was ist PoS?
Proof of Stake (PoS) ist ein Konsens-Mechanismus für die Blockchain, bei dem durch Staken von Kryptowährungen Prüfer ausgewählt werden, die für die Bestätigung von Transaktionen und die Erstellung neuer Blöcke verantwortlich sind.
Nerdwallet, eine professionelle Finanzwebsite, stellt fest, dass im Vergleich zum traditionellen Proof of Work (PoW) beim PoS keine umfangreiche Energie für komplexe mathematische Berechnungen benötigt wird. Stattdessen erfolgt die Abstimmung basierend auf der Anzahl der gehaltenen Tokens durch die Benutzer. Dadurch ist es umweltfreundlicher und energieeffizienter.
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Wie funktioniert der PoS Konsens-Mechanismus?
Im PoS-System können Teilnehmer ihre Kryptowährung im Netzwerk sperren, dieser Prozess wird als ‘Staken’ bezeichnet.
Staker werden zu Kandidaten für BlockPrüfer und sind verantwortlich für die Bearbeitung neuer Transaktionen und die Überprüfung ihrer Rechtmäßigkeit. Dadurch haben sie auch die Möglichkeit, Belohnungen im Netzwerk zu erhalten. Dieser Mechanismus senkt nicht nur die technischen Hürden für die Teilnahme, sondern reduziert auch die Abhängigkeit von energieintensiver Hardware und ist daher nachhaltiger als das PoW-System.
Quelle: Illustration von “Verschlüsselung城市” PoS Konsensmechanismus Betriebsabbildung
Der Bericht des Weltwirtschaftsforums in der Schweiz weist darauf hin, dass PoS nicht ohne Risiko oder Nachteile ist. Die Auswahl der Prüfer in PoS basiert auf der Anzahl der gehaltenen Token, was dazu führen kann, dass Token-Inhaber mit einem größeren Anteil an Token übermäßigen Einfluss haben. Darüber hinaus können bei der Staken’ Prozess technische Fehler oder Netzwerkangriffe auftreten, die zu Verlusten für die Staker führen und das Risiko der Teilnahme erhöhen.
Im Allgemeinen bietet PoS eine energieeffiziente und zugänglichere Lösung für die Blockchain, steht jedoch auch vor Herausforderungen wie Zentralisierung und Sicherheitsrisiken.
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Der Unterschied zwischen PoS und PoW
PoW verlässt sich auf Miner, um Transaktionen zu validieren und neue Blöcke zu generieren, indem sie komplexe mathematische Probleme lösen. Dieser Prozess erfordert erhebliche Rechenleistung und führt zu einem hohen Energieverbrauch, insbesondere in großen Netzwerken wie BTC.
Quelle: Illustration von “Verschlüsselung Stadt” PoS vs PoW Unterschiede
Im Vergleich zu PoW wählt ein PoS-Knoten Prüfer basierend auf der Anzahl der Staken’ Kryptowährungen aus. Prüfer setzen Staken’Token ein, um an der Überprüfung teilzunehmen und Belohnungen zu erhalten. Auf diese Weise wird der Energiebedarf erheblich reduziert. Nach dem Übergang von Ethereum zu PoS hat sich der Energieverbrauch um 99,95% verringert.
《Verschlüsselung City》vergleicht die Merkmale von PoW und PoS Konsens-Mechanismus detaillierter und stellt sie in der folgenden Tabelle zusammen:
Merkmal
Proof of Work (PoW)
Proof of Stake (PoS)
Das Überprüfungsmechanismus bestätigt Transaktionen durch Miner, die komplexe mathematische Probleme lösen, um Token-Staker zu bestätigen. Prüfer wählen zufällig aus, um Transaktionen zu bestätigen. Der Energieverbrauch ist hoch, da viel Rechenleistung und wenig Strom benötigt werden. Dies reduziert den Bedarf an Rechenleistung erheblich. Das Belohnungssystem für Miner gewinnt Blockbelohnungen durch Mining-Wettbewerbe. Prüfer erhalten Transaktionsgebühren, indem sie Token staken und Blöcke bestätigen. Dezentralisierung birgt zentralisierte Risiken, da große Mining-Pools eine große Rechenleistung kontrollieren können. Theoretisch gesehen ist eine größere Dezentralisierung möglich, aber Benutzer mit großen Token-Beständen haben einen höheren Einfluss. Die Sicherheit erfordert die Kontrolle von mehr als 50% der Rechenleistung, um einen 51%-Angriff durchzuführen. Ökonomische Anreize führen dazu, dass Angreifer ihre Token verlieren könnten. Der Schwellenwert für Angriffsmotivationen ist ein erheblicher Rechenaufwand und Hardware. Durch das Staking von Token kann man Prüfer werden, wobei die Anforderungen relativ niedrig sind.
Quelle: Konsens-Mechanismus-Stadt Karte PoS und PoW Konsens-Mechanismus Vergleich der Merkmale von Verschlüsselung
Es ist zu beachten, dass es in Bezug auf die Sicherheit Unterschiede gibt. Die Sicherheit von PoW hängt von der Rechenleistung ab, um Angriffe zu verhindern, bei denen ein Angreifer mehr als 50% der Rechenleistung kontrolliert. Bei PoS wird die Sicherheit durch das Staken von Token gewährleistet, um Anreiz- und Bestrafungsmechanismen in der Wirtschaft sicherzustellen. Ein Angreifer, der bösartig handelt, verliert seine gestakten Token.
Obwohl PoS theoretisch Dezentralisierung fördern kann, besteht immer noch die Möglichkeit, dass große Münzhalter eine größere Macht haben. Die Herausforderung besteht jedoch darin, eine übermäßige Machtkonzentration zu vermeiden.
Wie kann PoS 51% Angriffe reduzieren?
在 PoW 系統中，攻擊者如果能夠控制超過 50% 的Rechenleistung，就能夠發動所謂的「51% 攻擊」，操縱Block鏈記錄並雙重花費Kryptowährung。
Aber in PoS ist der Preis für solche Angriffe sehr hoch. NerdWallet erklärt, dass Angreifer im PoS-Mechanismus eine große Menge an Token besitzen müssen, um die meisten Staken’Token zu kontrollieren; und wenn der Angriff scheitert, werden sie den Verlust von Staken’Token erleiden, was bedeutet, dass Po durch wirtschaftliche Strukturkonstruktionen die Angriffskosten erheblich erhöht.
Außerdem planen Blockchains wie Ethereum, die auf PoS basieren, die Einführung von Sharding/Aufsplitterungstechnologie (Sharding), um die Skalierbarkeit und Sicherheit des Netzwerks zu verbessern. Die Sharding/Aufsplitterungstechnologie teilt das Blockketten-Netzwerk in mehrere kleinere Teile (sogenannte ‘Sharding/Aufsplitterung’), von denen jeder seine eigenen Prüfer hat. Selbst wenn ein Angreifer das gesamte Netzwerk kontrollieren möchte, müsste er mehrere Sharding/Aufsplitterung gleichzeitig angreifen, was die Schwierigkeit und Kosten für einen Angriff erheblich erhöht.
Welche Hauptkryptowährungen verwenden das PoS-Blockkettenmechanismus?
Derzeit verwenden mehrere Hauptblockketten den Proof-of-Stake (PoS)-Konsensmechanismus. Diese Kryptowährungen wählen PoS, weil es im Vergleich zu Proof-of-Work (PoW) energieeffizienter ist und das Potenzial zur Dezentralisierung bietet.
Hier sind einige der wichtigsten Kryptowährungen, die PoS verwenden:
Ethereum（Ethereum, $ETH）
Ethereum ist eine der bekanntesten Kryptowährungen, die PoS verwendet. Seit dem Upgrade ‘The Merge’ im Jahr 2022 hat Ethereum offiziell von PoW zu PoS gewechselt und seinen Energieverbrauch erheblich reduziert.
Cardano (Cardano, $ADA)
Cardano ist eine auf wissenschaftlicher und akademischer Forschung basierende Blockchain-Plattform, die von Anfang an auf das PoS-Mechanismus setzt und sich auf Skalierbarkeit, Sicherheit und Energieeffizienz konzentriert.
波卡（Polkadot, $DOT）
Polkadot ist ein Cross-Chain-Interaktionsprotokoll, das verschiedene Blockchains verbinden und die Interaktion und Übertragung von Daten und Ressourcen ermöglichen soll. Es verwendet den PoS-Mechanismus zur Überprüfung von Transaktionen und zur Gewährleistung der Netzwerksicherheit.
Tezos（$XTZ）
Die Verwendung des PoS-Mechanismus zur Förderung der Netzwerkverwaltung und Konsensentscheidungen ermöglicht es Tokenhaltern, an der Verifizierung teilzunehmen und Belohnungen zu erhalten.
Algorand（$ALGO）
Algorand ist eine Blockchain, die sich auf Geschwindigkeit und Dezentralisierung konzentriert und einen reinen PoS-Mechanismus verwendet, um die Dezentralisierung des Netzwerks zu gewährleisten und Prüfer in der Lage zu machen, Transaktionen schnell zu verarbeiten.
Hat der PoS-Konsensmechanismus Nachteile? 3 potenzielle Risiken von PoS, die nicht ignoriert werden können
Obwohl der PoS-Konsens in Bezug auf Energieeffizienz und Dezentralisierung viele Vorteile hat, gibt es auch einige potenzielle Nachteile und Herausforderungen. “Verschlüsselung City” hat die 3 Hauptnachteile des PoS-Mechanismus zusammengefasst:
Konzentrationsrisiko von Macht
Wirtschaftliches Risiko eines 51%-Angriffs
Langfristige Token-Sperre
In einem PoS-System werden Prüfer basierend auf der Anzahl der von ihnen gehaltenen Token ausgewählt. Benutzer mit mehr Token haben eine höhere Chance, Prüfer zu werden und mehr Block-Belohnungen zu erhalten. Dies kann zu einer Situation führen, in der die Reichen immer reicher werden, d. h. Teilnehmer mit großen Tokenbeständen mehr Einnahmen erzielen, um ihre Einflussnahme weiter zu festigen, was die Dezentralisierung des Netzwerks schwächen könnte.
Das Weltwirtschaftsforum der Schweiz wies gleichzeitig darauf hin, dass obwohl PoS als ein Mechanismus angesehen wird, der eine breitere Beteiligung fördert, viele normale Benutzer aufgrund der wirtschaftlichen Anforderungen des Staken’ in der Praxis Schwierigkeiten haben, unabhängige Prüfer zu werden, was zur Entstehung von professionellen Organisationen oder großen Pool für Einsätze führt.
Auf der anderen Seite kann PoS durch das Staken’Token-Ökonomie-Bestrafungssystem die Wahrscheinlichkeit eines 51%-Angriffs effektiv verringern. Wenn jedoch ein Angreifer genug Kapital besitzt, um mehr als 50% der Staken’Token zu kontrollieren, können sie das Netzwerk immer noch manipulieren, obwohl die Kosten für solche Angriffe extrem hoch sind, ist es immer noch möglich, wenn die Token-Verteilung ungleichmäßig ist.
Schließlich werden die Token im PoS-System während des Einsatzes gesperrt und können nicht frei übertragen oder verwendet werden. Wenn es größere Änderungen im Netzwerk oder Fluktuationen im Preis gibt, können die Prüfer möglicherweise nicht rechtzeitig ihre Vermögenswerte verkaufen oder übertragen, was das Risiko für die Teilnehmer erhöht und die Flexibilität der Investoren beeinträchtigt.
