Konsensmechanismen sind zentral für die Blockchain-Technologie und ermöglichen es verteilten Netzwerken, sich in einer vertrauenslosen Umgebung auf den Stand des Ledgers zu einigen. Es existieren mehr als 20 verschiedene Mechanismen, jedoch werden hier nur die am weitesten verbreiteten betrachtet—insbesondere jene, die bestimmen, wie Transaktionen verifiziert und wie neue Blöcke der Blockchain hinzugefügt werden.

Proof of Work (PoW)

Proof of Work ist der ursprüngliche Konsensmechanismus, der durch Bitcoin eingeführt wurde. Zur Wiederholung: PoW verlangt von Minern das Lösen komplexer kryptografischer Rätsel, wobei der erste Miner, der das Rätsel löst, das Recht erhält, den nächsten Block zur Blockchain hinzuzufügen und eine Belohnung in Kryptowährung zu erhalten. Dieser Mechanismus sorgt für Netzwerksicherheit, da Angriffe aufgrund des erforderlichen Rechenaufwands äußerst kostspielig sind. Aufgrund seines energieintensiven Charakters wurden jedoch nachhaltigere Alternativen entwickelt.

Proof of Stake (PoS)

Proof of Stake entstand als energieeffiziente Alternative zu PoW und wird in großen Blockchains wie Ethereum eingesetzt. Anstelle des Minings werden Validatoren ausgewählt, um neue Blöcke zu erstellen, basierend auf der Menge an Kryptowährung, die sie halten und bereit sind, als Sicherheit zu staken. Dieser Mechanismus reduziert den Energieverbrauch erheblich, da die Netzwerksicherheit nicht mehr von aufwendigen Berechnungen abhängt.

PoS fördert zudem das Halten der Kryptowährung durch die Teilnehmer, was den Wert unterstützen kann. Allerdings bestehen Bedenken hinsichtlich der Zentralisierung, da Personen mit größeren Anteilen eine höhere Wahrscheinlichkeit haben, als Validatoren ausgewählt zu werden.

Die folgende Abbildung vergleicht PoW (links) und PoS (rechts):

Delegated Proof of Stake (DPoS)

Delegated Proof of Stake (DPoS) ist eine Weiterentwicklung des Proof-of-Stake-Konsensmodells. Bei DPoS wählen Inhaber von Kryptowährungen durch Abstimmung eine feste Anzahl von Zeugen (Delegierte, Validatoren), die für die Validierung von Transaktionen und die Erstellung von Blöcken verantwortlich sind.

Dieses System ist darauf ausgelegt, die Effizienz und Skalierbarkeit zu erhöhen, indem die Aufgabe der Blockerstellung an vertrauenswürdige Knoten delegiert wird. Dadurch wird die Anzahl der Knoten, die für das Erreichen eines Konsenses erforderlich sind, reduziert. DPoS strebt ein Gleichgewicht zwischen Dezentralisierung und Effizienz an und bietet eine energieeffizientere Alternative zum Proof of Work, ohne dass jeder Knoten direkt am Konsensprozess teilnehmen muss.

• Kandidaten: Knoten können sich als Zeugen-Kandidaten registrieren. Mitglieder der Community bewerten diese Kandidaten und können sie durch Abstimmung unterstützen;
• Token als Stimmen: Token-Inhaber stimmen mit ihren Token ab. Je mehr Token jemand besitzt, desto größer ist seine Stimmkraft;
• Zeugen: Die Top-N-Kandidaten mit der höchsten Stimmenzahl werden zu gewählten Zeugen (Validatoren), die für die Blockerstellung verantwortlich sind.

Leased Proof of Stake (LPoS)

Leased Proof of Stake (LPoS) ist eine Variante von Proof of Stake, die es Coin-Inhabern ermöglicht, ihre Staking-Power an Validatoren zu verleihen, ohne das Eigentum an ihren Coins zu übertragen. Wie bei PoS werden Validatoren in LPoS-Systemen basierend auf dem Gesamtanteil ausgewählt, den sie kontrollieren, einschließlich der Token, die ihnen von anderen Inhabern verliehen wurden. Dies erhöht ihre effektive Staking-Power und verbessert ihre Chancen, als Validator ausgewählt zu werden. Dadurch können mehr Teilnehmer zur Netzwerksicherheit und zum Konsensprozess beitragen, indem sie Validatoren mit ihren gestakten Coins unterstützen.

Die folgende Abbildung verdeutlicht, wie LPoS funktioniert:

Weitere Mechanismen

Die verbleibenden vier in diesem Kapitel behandelten Konsensmechanismen sind in der untenstehenden Tabelle zusammengefasst. Diese Informationen sind optional und können bei Bedarf eingesehen werden: