Was ist der Nachweis des Einsatzes?

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Was ist Proof of Stake und warum haben Blockchain-Entwickler beschlossen, es in Ethereum 2.0 zu implementieren? Skaliert es wirklich besser als Proof of Work und wenn ja, wird der Einsatz letztendlich den Bergbau ersetzen??

Im Dezember 2020 startete Ethereum ein neues Proof of Stake (PoS) -Netzwerk, das Seite an Seite mit dem bestehenden Proof of Work (PoW) -Netzwerk arbeitet. Während die Vollversion des neuen Netzwerks noch nicht gestartet wurde, haben Benutzer jetzt zumindest einen Blick in die Zukunft.

Warum Nachweis des Einsatzes? Weil es das Potenzial hat, alle Blockchain-Netzwerke skalierbar und damit für die weltweite Einführung bereit zu machen. Wir könnten die Blockchain-Technologie als ein System betrachten, das älteren Tech-Systemen weit überlegen ist, aber die wahre Wahrheit ist, dass die meisten Blockchain-Netzwerke nicht die gleiche Arbeitslast unterstützen können, die zentralisierte Systeme verarbeiten.

Der Mitbegründer von Ethereum, Vitalik Buterin, wollte vor langer Zeit auf Proof of Stake umsteigen. Allerdings hatte nicht einmal ein einziger Entwickler in der gesamten Blockchain-Branche eine Idee, wie das Upgrade auf praktische Weise implementiert werden kann.

Es gibt viele Probleme mit PoS, von denen die meisten die drei grundlegenden Merkmale des Blockchain-Trilemmas (dezentral, skalierbar, sicher) vollständig deaktivieren. Obwohl die zentrale Prämisse von PoS-Netzwerken einfach ist, sind die Lösungen selbst schrecklich kompliziert.

Möchten Sie herausfinden, worum es in der nächsten Phase der Blockchain-Evolution geht? Lesen Sie weiter unsere ausführliche und dennoch einfach zu verstehende exemplarische Vorgehensweise für Proof of Stake.

Was ist der Nachweis des Einsatzes? Wann wurde es eingeführt??

Proof of Stake ist ein Konsensmechanismus, den Entwickler von Ethereum seit dem Start des ursprünglichen Netzwerks implementieren wollten. Tatsächlich ist das Konzept weit älter als Ethereum, wie PoS 2012 erstmals erwähnt wurde.

Sunny King und Scott Nadal, die Schöpfer von Peercoin, veröffentlichte eine mitgeschriebene Arbeit Zu der Zeit, als PoS als Alternative zu PoW eingeführt wurde. Sie waren der Meinung, dass es einen kostengünstigeren Weg geben sollte, Bitcoin abzubauen, eine Methode, die keinen hohen Energieverbrauch erfordert.

Zu diesem Zeitpunkt war das Bitcoin-Netzwerk so klein, dass alle Benutzer zusammen nur rund 150.000 US-Dollar pro Jahr für Energie ausgaben. Statistiken deuten heute darauf hin, dass Bergleute mehr ausgeben als 5 Milliarden US-Dollar für jährliche Stromkosten. Angesichts der Kosten des Bergbaus und des Einflusses, den er auf die Umwelt hat, muss es sicherlich einen besseren Weg geben, das Netzwerk aufrechtzuerhalten, richtig?

In PoS würden Validatoren Transaktionen durch Abstecken anstelle von Mining bestätigen. Das Blockchain-Netzwerk priorisiert Personen, die mehr Münzen einsetzen, und die größten Inhaber könnten leichter Belohnungen verdienen.

Da bei diesem Prozess komplexe mathematische Probleme nicht über einen langen Zeitraum gelöst werden müssen, bietet das Abstecken eine energieeffizientere Möglichkeit, Blockchains aufrechtzuerhalten. Schließlich ist der Prozess fast vollständig virtuell und beinhaltet nur das Sperren digitaler Währungen. Wenn die Skalierung nicht besser ist, sollten zumindest Kosten und Energiekosten eingespart werden.

Vier Gründe, warum Proof of Stake schwer umzusetzen ist


Es gibt vier Hauptgründe, warum es schwierig ist, PoS in einem realen Netzwerk zu implementieren, ohne es zu einem vollständigen Fehler zu machen. Wie bereits erwähnt, funktioniert das Abstecken theoretisch einwandfrei. Das Problem beginnt jedoch, wenn wir uns realistisch ansehen, wie Einzelpersonen versuchen könnten, das Netzwerk zu beschädigen, es zu übernehmen oder es auf andere Weise anzugreifen.

Ein Staker, der sie alle regiert

In PoW erhöht ein Bergmann sein Belohnungspotential, indem er mehr Leistung in das Netzwerk einbringt. In PoS wird dasselbe getan, jedoch mit dem Abstecken (Sperren) von Token. Wenn ein einzelner Staker (oder eine Gruppe von Stakers) eine große Anzahl von Token ansammelt, erhält er einen Großteil aller zukünftigen Token, die verteilt werden.

Aufgrund ihres virtuellen Designs sind Token offensichtlich einfacher zu sammeln und repräsentieren später die Leistung eines Benutzers innerhalb des Netzwerks. Dies ist bei PoW nicht der Fall. Bergleute müssen ihren Bohrinseln physischen Platz zuweisen, eine geeignete Stromquelle finden, die die Bergbaubetriebe unterstützen kann, und möglicherweise sogar mit staatlichen Vorschriften und Verboten umgehen.

Während genug Geld sowohl PoW- als auch PoS-Teilnehmer zu Herrschern eines Netzwerks machen kann, geht das Mining im Vergleich objektiv viel mehr Schritte und Risiken ein.

Einfachere 51% Angriffe

Genau wie im obigen Fall kann ein Benutzer das Netzwerk übernehmen, indem er mehr als 51% seiner Leistung ansammelt. Im vorherigen Fall haben wir erklärt, warum es einfacher ist, Strom in einem PoS-Netzwerk zu sammeln.

In diesem Sinne sehen wir eine weitere Einschränkung, die Entwickler daran hindert, Proof of Stake zu implementieren.

Keine Methode zur Tokenverteilung

Bei der Ankunft von Bitcoin haben Benutzer einen Knoten und eine Brieftasche eingerichtet. Dann würden sie ihren Computer für den Mining-Prozess verwenden. Wenn ein Bergmann den nächsten Block in der Bitcoin-Blockchain erfolgreich lösen würde, würde der Benutzer eine Zahlung für diese Arbeit erhalten. Bei jeder Zahlung verteilt das Netzwerk Bitcoin langsam.

Nehmen wir an, eine Person namens John Smith hat ein PoS-basiertes Blockchain-Netzwerk namens Project Proof of Stake gestartet. Neue Benutzer erreichen das Netzwerk, richten eine Brieftasche ein und bereiten sich auf den Einsatz vor. Aber mit welchen Token setzen Sie??

Die anfängliche Verteilung von Kryptowährungen in PoS-Netzwerken ist ein Catch-22-Paradoxon, für das es keine einfache Lösung gibt. Um Token zu erhalten, müssen vorhandene Token gesperrt werden. Wie setzen Sie dann ein, wenn überhaupt keine Token vorhanden sind??

Eine Lösung, die einige Projekte verwendet haben, besteht darin, die Token zu prämieren. In einem vorgefertigten Projekt zirkulieren bereits eine Reihe von Token auf dem Markt. Dies ist jedoch nicht die beste Lösung, da nur die Frage aufgeworfen wird, wie dezentral ein solches Netzwerk ist.

Nichts auf dem Spiel?

Last but not least haben wir eine besondere Situation, in der Netzwerkteilnehmer ihre Ausgaben verdoppeln können.

Zur Erinnerung: Bei doppelten Ausgaben werden dieselben Münzen / Token mehrmals verwendet. PoW-Systeme verwenden den Prozess der Zeitstempelung von Transaktionen, um dieses Problem zu lösen.

PoS hat eine hypothetische Situation, in der Benutzer „Nothing at Stake“ (NoS) haben können. Jedes Mal, wenn ein Knoten bestimmte Absteckbedingungen erfüllt, fügt das Netzwerk einen Block hinzu. Das Problem ist, dass zwei Knoten genau gleichzeitig die Bedingungen erfüllen können.

In diesem Fall gabelt sich das Token. Trotzdem lösen Knoten das Problem, indem sie die Transaktion nur auf einer der beiden Gabeln signieren.

Das spezifische Problem, das NoS mit sich bringt, besteht darin, dass eine große Mehrheit der Knoten entscheiden kann, die Transaktion in beiden gespaltenen Netzwerken zu signieren, da die Überprüfung beider Knoten nichts kosten würde. Infolgedessen haben bestimmte Netzwerkteilnehmer die Möglichkeit, doppelte Ausgaben zu tätigen, indem Token in einem Netzwerk ausgegeben und in einem anderen überprüft werden.

Wie es funktioniert

Quelle

In einem unserer vorherigen Artikel haben wir Proof of Work und seine Funktionsweise erläutert. Möglicherweise verstehen Sie bereits, was ein Konsensmechanismus ist und warum verteilte und dezentrale Systeme ihn benötigen, wenn Sie ihn gelesen haben. Wenn nicht, hier eine kurze Zusammenfassung:

Blockchain-Netzwerke speichern und zeichnen Transaktionsinformationen dauerhaft auf, um die Gültigkeit und Ausgabefähigkeit von Münzen sicherzustellen. Damit das Netzwerk reibungslos funktioniert und alle Informationen ohne Manipulation erhalten bleiben, müssen alle Teilnehmer einen Konsens erzielen und einer bestimmten Version des Netzwerks zustimmen.

Wie PoW ist auch Proof of Stake ein Konsensmechanismus. Die Validierungs- und Konsensmethoden sind jedoch völlig unterschiedlich.

Zur Erinnerung: Bergleute verbrauchen elektrische Energie, wenn sie komplexe mathematische Probleme lösen, um Blöcke abzubauen (und sie auf die gleiche Weise zu erzeugen). In PoS werden Bergleute durch Validatoren ersetzt, die Vermögenswerte einsetzen, um Blöcke zu validieren und sie daher zu einer Kette zu formen.

Was ist ein Arbeitsnachweis??

Arbeitsnachweis ist der dominierende Konsensmechanismus der Blockchain-Branche, mit dem dezentrale Netzwerke betrieben und Transaktionen durch Bergbau validiert werden.

Für den Nachweis des Einsatzes muss der Benutzer einen Validierungsknoten ausführen, der Blöcke überprüft und bestätigt. Durch das Abstecken von Token hat der Knoten die Möglichkeit, vom Netzwerk ausgewählt zu werden und einen Block vorzuschlagen. Der Auswahlprozess ist teilweise randomisiert, priorisiert jedoch auch Knoten basierend auf Wohlstand und Einsatzalter.

Sobald der vorgeschlagene Block genügend oft validiert wurde, fügt das Netzwerk ihn offiziell dem Hauptbuch hinzu. Der zuvor ausgewählte Knoten erhält Belohnungen sowohl für das Vorschlagen als auch für das Überprüfen des Blocks. Alle anderen Prüfer werden nur für die Überprüfung belohnt.

Die wirtschaftliche Basis des Einsatzes

Proof of Stake hat einen anderen wirtschaftlichen Anreiz als sein älterer Bruder PoW. Validatoren haben viel härtere Konsequenzen für böswilliges Verhalten, da sie bei der Teilnahme am Netzwerk persönliche Gelder einzahlen.

Auf PoW müssen Bergleute nur Stromkosten bezahlen, um aktiv teilzunehmen. Am PoS müssen Validatoren eine große Anzahl wertvoller Token einsetzen. Beispielsweise beträgt die Anforderung für Ethereum 2.0 genau 32 Ether.

Beim aktuelle Marktpreise, Die Einsatzinvestition beläuft sich auf 40.000 USD. Moreso, ein Teil dieser Mittel kann vom Netzwerk eingenommen werden, wenn sich der Akteur unfair verhält oder Transaktionen nicht ordnungsgemäß validiert.

Für den Fall, dass ein bestimmter Knoten an der Reihe ist, den Block zu validieren, er jedoch offline ist, muss er Strafen zahlen. Stellen Sie sich vor, Sie betreiben einen Knoten und verlieren Strom in Ihrem Gebäude oder beim Online-Zugang. Wie werden Sie am Netzwerk teilnehmen? In solchen Fällen kann ein Prüfer nur die Strafe zahlen und häufiger teilnehmen.

Die Strafe, nicht online zu sein, ist jedoch im Vergleich zu gezielten und vorsätzlichen böswilligen Aktivitäten erheblich geringer. Wenn ein Knoten versucht, das System auszutricksen, indem er einen falschen oder manipulierten Transaktionsdatenverlauf vorschlägt, nimmt das Netzwerk einen großen Teil der abgesteckten Assets des Knotens in Anspruch. In einigen Situationen kann der böswillige Schauspieler alles verlieren.

Angesichts der oben genannten Tatsachen ist es leicht zu sagen, warum PoS bessere wirtschaftliche Anreize bietet. Die Validierung ist zwar einfacher als der Bergbau, birgt jedoch weitaus strengere Risiken und Strafen.

Eine kurze Zusammenfassung

Hallo Reisender

Das war eine lange Lektüre! Lassen Sie uns kurz durchatmen und zusammenfassen, was wir bisher gelernt haben. Hier sind die wichtigsten Merkmale von Proof of Stake:

  • Abstecken. Bergleute verschwenden Geld für Strom, Mietkosten und Hardware. Um Blockchains energieeffizienter zu gestalten, können Knoten mit PoS Transaktionen nur durch Abstecken von Assets validieren.

  • Skalierbarkeit. Dieser Konsensmechanismus ist nicht von Natur aus skalierbar. Es unterstützt nur eine neue Art von Technologie namens Sharding, die Sie in einem späteren Abschnitt kennenlernen werden. Es ist unmöglich, in PoW zu implementieren, und die einzige verbleibende Umgebung ist PoS!

  • Potenzial für destruktives Verhalten. Die Lösung ist nicht so einfach. Wenn Entwickler nicht die richtigen Tools und Maßnahmen erstellen, die böswilliges Verhalten verhindern, können Knoten das Netzwerk leicht beschädigen und doppelte Ausgaben tätigen. Keine Sorge, Ethereum 2.0 hat es bereits behoben!

  • Es ist älter als Sie denken. Nein, PoS ist nicht so neu wie die ETH. Es wurde 2012 zum ersten Mal eingeführt, nachdem Bergleute die teure Zukunft des Bitcoin-Bergbaus vorausgesehen hatten. Es dauerte bis zu 8 Jahre, bis das bedeutendste Blockchain-Ökosystem überhaupt mit der Implementierung von PoS begann.

Vorteile des Einsatznachweises

Wenn PoS ordnungsgemäß implementiert ist und alle (oder ein Großteil) der Einschränkungen beseitigt sind, bietet der neue Konsensmechanismus im Vergleich zu PoW zahlreiche Vorteile. Tatsächlich entfernt das neue System sogar bestimmte schlechte Eigenschaften von PoW-Netzwerken.

Bessere Skalierbarkeit

Während das PoS-System die Skalierbarkeit nicht von Natur aus verbessert, gibt es bestimmte Funktionen, die auf derselben technologischen Infrastruktur basieren und dies erreichen. Entwickler haben Sharding entwickelt, um PoS zu skalieren, damit sie die Netzwerkgeschwindigkeit verbessern und gleichzeitig eine sichere Umgebung beibehalten können.

Sharding unterteilt Ketten grundsätzlich in mehrere Shards, von denen jeder Blöcke verarbeiten und bilden kann. Da Knoten Blöcke gleichzeitig über mehrere Shards / Ketten hinweg validieren, arbeitet das Hauptblockchain-Netzwerk schneller.

Dieses Konzept ähnelt der Computertechnologie, bei der Prozessoren mehrere Kerne (sowie Threads) besitzen und jeder denselben Prozess mit Strom versorgt.

Bessere Dezentralisierung

In dieser Hinsicht können wir Proof of Stake-Netzwerke als dezentraler betrachten, da sie bestimmte schlechte Faktoren beseitigen, die häufig in PoW zu finden sind. Der Validator benötigt keine teure Mining-Hardware, er benötigt nicht den Speicherplatz, der für das Hosting von Mining-Rigs erforderlich ist, und es gibt absolut keine Bedenken hinsichtlich der Senkung der Stromkosten.

Mit nur einer kleinen Eintrittsbarriere ist PoS dezentraler, da Menschen mit unterschiedlichem Hintergrund dem Netzwerk beitreten können. Um einen Validierungsknoten zu hosten, muss der Benutzer nur Zugriff auf das Internet, einen Computer und eine bestimmte Anzahl von Kryptowährungen haben. Daher ist PoS im Vergleich zu PoW dezentraler.

Bessere Zugänglichkeit

Die gleichen Vorteile, die wir oben erwähnt haben, werden auch deutlich, wenn wir über Barrierefreiheit sprechen. Der Beitritt zu einem PoS-Netzwerk erfordert dieselben Tools wie die Investition in Kryptowährungen oder der aktive Handel am Markt. Im Vergleich zum älteren Konsensmechanismus ist PoS definitiv leichter zugänglich und ein Teil davon.

Die Zugänglichkeit ist jedoch teilweise durch die Absteckanforderungen eingeschränkt. Wir können mit Sicherheit sagen, dass sich eine Mehrheit der Menschen die 32 ETH nicht leisten kann, die für die Beteiligung an Ethereum 2.0 erforderlich sind, insbesondere zu aktuellen Preisen.

Dennoch werden wir in Zukunft möglicherweise immer noch neuere PoS-Netzwerke sehen, für die keine so hohen Investitionen erforderlich sind. Darüber hinaus werden in Ethereum 2.0 möglicherweise gemeinsam genutzte Validator-Pools angezeigt, genau wie Bitcoin-Miner dieselben Mining-Pools verwenden.

Wie funktioniert Proof of Stake bei Ethereum 2.0??

Entwickler aus der Blockchain-Branche führen von Zeit zu Zeit Updates durch, anstatt ein großes Update zu starten. Gleiches gilt für der Start von Ethereum 2.0, das wird in mehreren Phasen herauskommen.

Im November 2020 hat Ethereum einen Einzahlungsvertrag für das neue Netzwerk abgeschlossen. Nachdem mehr als 500.000 ETH von zukünftigen Validatoren gesammelt wurden, startete der intelligente Vertrag des Projekts automatisch die erste Phase der Ethereum 2.0-Phase 0.

Die Beacon-Kette hat die Aufgabe, Funktionen wie Abstecken und Sharding langsam in das Netzwerk zu implementieren. Phase 0 begann mit dem Sammeln einer Liste aller Erstprüfer, die dem neuen Hauptbuch beitreten werden.

Um teilnehmen zu können, muss ein Benutzer mindestens 32 ETH einsetzen, um ein Validator zu werden. In Ethereum 2.0 sind Validatoren Knoten, die Transaktionen bestätigen und neue Blöcke bilden. Ein Benutzer kann mehrere Knoten ausführen, benötigt jedoch 32 Ether für jeden Knoten.

Entwickler rechnen damit, im Laufe des Jahres 2021 zwei weitere Phasen zu starten, wenn nicht drei. Phase 1, Phase 1.5 und Phase 2 würden langsam aber sicher alle Funktionen implementieren, die zum Starten der endgültigen und vollständigen Version von Ethereum 2.0 erforderlich sind.

Es gibt keinen konkreten Plan oder Zeitplan für den Staging-Prozess. Die meisten Community-Mitglieder erwarten jedoch, dass Entwickler bis Ende des Jahres mindestens Phase 1 und Phase 1.5 starten. Die letzte Phase kann auch im Jahr 2021 gestartet werden, aber die Benutzer sind besorgt darüber, wie reibungslos Ethereum 2.0 voranschreiten wird.

Am Ende dieses Startvorgangs wird Ethereum 2.0 das alte PoW-Netzwerk ersetzen. Bis zu diesem Moment arbeiten beide Ketten nebeneinander.

Fazit

Proof of Stake ist eine konzeptionelle Alternative zum ursprünglichen Konsensmechanismus für Proof of Work. Die Idee kam zum ersten Mal im August 2012, als zwei Entwickler entdeckten, dass der Begriff des Münzalters PoW ersetzen und die Energieeffizienz erhöhen könnte.

Seit 2015 haben Ethereum-Entwickler intensiv an der Migration ihres eigenen Netzwerks von PoW zu PoS gearbeitet. Nach fünf Jahren hat das Team endlich die erste Phase von Ethereum 2.0 gestartet. Wir müssen noch sehen, ob das neue Netzwerk die Arbeitslast des älteren Netzwerks unterstützen kann. Die Entwickler sind jedoch zuversichtlich, dass PoS das ältere Modell sogar übertreffen wird.

Der Nachweis des Einsatzes ersetzt Bergleute durch Prüfer, die Vermögenswerte einsetzen müssen, um am Netzwerk teilnehmen zu können. Die zahlreichen Funktionen der PoS-Architektur ermöglichen es Blockchains, skalierbarer, dezentraler und für jedermann zugänglicher zu werden.

PoS war lange Zeit ein Hoffnungsträger für Blockchain-Enthusiasten, die sich über die Zukunft der Branche nicht sicher waren. Ohne Skalierbarkeit schien es, als könnten Blockchains auf Unternehmensebene niemals mit zentralisierten Systemen konkurrieren.

Wird Ethereum 2.0 diese Zweifel ein für alle Mal beseitigen und eine neue Ära der dezentralen Finanzierung einleiten??

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Mike Owergreen Administrator
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