Mit seinem Mainnet und dem ALGO-Token, die im Juni 2019 gestartet wurden, ist Algorand eine Blockchain, die Skalierbarkeits- und Konsensprobleme adressiert, die häufig erste und zweite Generation von Blockchains plagen. Das zentrale Merkmal von Algorand ist sein Pure Proof-of-Stake (PPoS)-Konsensprotokoll, das Validatoren zufällig basierend auf ihren eingesetzten ALGO-Coins auswählt.
Teilnehmende Nutzer haben die Möglichkeit, neue Blöcke vorzuschlagen und zu validieren, die dann von einem zufällig ausgewählten Komitee überprüft werden. Sobald ein Block zur Blockchain hinzugefügt wird, sind alle Transaktionen bestätigt. Im Falle eines fehlerhaften Blocks wird ein neuer Validator ausgewählt und der Prozess beginnt von vorne.
Die dezentrale Natur von Algorands System ist seine größte Stärke, da jeder Staker potenziell Validator werden kann. Abgesehen vom Konsens wird ALGO auch für Netzwerk-Transaktionsgebühren verwendet.
Grundlagen
Algorand ist eine Blockchain, die Skalierbarkeit priorisiert und gleichzeitig Dezentralisierung erhält — eine Herausforderung für viele Blockchains der ersten und zweiten Generation wie Bitcoin und Ethereum. Algorand löst dieses Problem durch seinen PPoS-Konsensmechanismus, der sein markantestes Merkmal darstellt.
Viele große Institutionen und Unternehmen fühlen sich von Algorand angezogen, aufgrund der Skalierbarkeit, Sicherheit und Dezentralisierung des PPoS-Mechanismus. Algorand dient als Infrastrukturebene, die Skalierung, Geschwindigkeit und Kosteneffizienz bietet, sodass Unternehmen reale Probleme lösen können.
Was ist das Algorand-Netzwerk?
Gegründet von Professor Silvio Micali, einem renommierten Informatiker vom MIT und Gewinner des Turing Award, ist Algorand ein Blockchain-Netzwerk und Projekt, das sein Mainnet im Juni 2019 zusammen mit der nativen Kryptowährung ALGO gestartet hat. Der Hauptfokus der Blockchain liegt auf der Verbesserung der Skalierbarkeit und der Unterstützung von Smart Contracts.
Algorand ist eine öffentliche, dezentrale Pure Proof-of-Stake-Blockchain, die anpassbare Layer-1-Blockchains unterstützt. Diese Blockchains können auf spezifische Anwendungsfälle zugeschnitten werden, wodurch die Technologie besonders nützlich für Finanzdienstleistungen, dezentralisierte Finanzen (DeFi), Fintech, Institutionen und die Creator Economy ist. Das Projekt behauptet, das Trilemma gelöst zu haben, indem es Sicherheit, Skalierbarkeit und Dezentralisierung ausbalanciert und eine Lösung bietet, die den Bedürfnissen verschiedener Branchen gerecht wird.
Was ist die Algorand Foundation?
Gegründet im Jahr 2019 ist die Algorand Foundation eine gemeinnützige Organisation, die sich auf die Finanzierung und Entwicklung des Algorand-Ökosystems sowie auf Community-, Forschungs- und Governance-Arbeit konzentriert.
Die Foundation hat Projekte im Algorand-Ökosystem mit Accelerator-Programmen unterstützt und Entwickler an Universitäten geschult. Die technische Entwicklung wird jedoch von Algorand Inc., einem privaten Unternehmen, durchgeführt. Die Algorand Foundation hält eine beträchtliche Menge ALGO, die sie zur Finanzierung ihrer Aktivitäten einsetzt.
Wie funktioniert Algorand?
Der Pure Proof-of-Stake-Konsensmechanismus von Algorand ist das Fundament seiner Skalierbarkeit. Im Gegensatz zu anderen Blockchains, die Dezentralisierung für Skalierbarkeit opfern, kann Algorand zahlreiche Transaktionen schnell verarbeiten und gleichzeitig seine dezentrale Architektur bewahren. Zum Beispiel können Proof-of-Stake-(PoS)-Blockchains skalieren, aber eine kleine Anzahl von Validatoren mit großen Stakes kann die Blockgenehmigungen dominieren, und Proof-of-Work-(PoW)-Blockchains haben ähnliche Probleme, da große Mining-Pools oft das Rennen um das Erstellen neuer Blöcke gewinnen.
Im Gegensatz dazu wählt Algorands PPoS-Konsensmechanismus Validatoren und Blockvorschlagende zufällig aus jedem aus, der einen Teilnahme-Schlüssel generiert hat. Die Wahrscheinlichkeit ausgewählt zu werden ist proportional zum Anteil des Einsatzes am gesamten gestakten Betrag. Obwohl ein kleiner Inhaber eine geringere Chance hat als ein großer Inhaber, verlangt Algorand keinen Mindesteinsatz, was für den durchschnittlichen Nutzer eine bedeutende Eintrittsbarriere reduziert. Die Netzwerksicherheit ist dezentraler als bei anderen PoS-Blockchains wie Delegated Proof of Stake (DPoS), bei denen eine ausgewählte Gruppe von Validatoren das Netzwerk kontrolliert.
Derzeit kann Algorands Pure Proof-of-Stake-Protokoll Blöcke mit sofortiger Finalität im Durchschnitt alle 3,7 Sekunden liefern und bis zu 6.000 Transaktionen pro Sekunde (TPS) verarbeiten.
Vorschlagsphase
Der Pure Proof-of-Stake-Konsensmechanismus von Algorand basiert auf mehreren Phasen. Nutzer generieren ihren Teilnahme-Schlüssel, um Teilnahme-Knoten mit nur 0,1 ALGO zu werden. Die Kommunikation zwischen diesen Knoten erfolgt über Algorand-Relay-Knoten.
In der Blockvorschlagsphase wird dann eine Verifiable Random Function (VRF) eingesetzt, um mehrere Blockvorschlagende auszuwählen, wobei die Auswahl basierend auf dem Anteil jedes Validators am Einsatz erfolgt. Die Identität der Vorschlagenden bleibt geheim, bis sie den neuen Block zusammen mit der VRF-Ausgabe vorschlagen, um deren Legitimität zu beweisen. Dies erhöht die Netzwerksicherheit, da böswillige Akteure den ausgewählten Validator nicht gezielt angreifen können.
Sobald ein Block eingereicht wurde, werden Teilnahme-Knoten zufällig ausgewählt, um dem Soft-Vote-Komitee beizutreten. Diese Phase filtert Vorschläge, sodass nur ein Kandidat zur Blockchain hinzugefügt werden kann. Die Stimmgewichtung im Soft-Komitee ist proportional zu dem Betrag, den jedes Konto gestakt hat, und die Stimmen werden verwendet, um einen vorgeschlagenen Block mit dem niedrigsten VRF-Hash auszuwählen. Dadurch ist es unmöglich, den niedrigsten VRF-Hash vorherzusagen und den Vorschlagenden eines Blocks gezielt anzugreifen.
Zertifizierungsphase
Nach der Soft-Vote-Phase gilt der Blockvorschlag mit dem niedrigsten VRF-Hash als gültig, und ein neues Komitee wird gebildet, um die Integrität der Transaktionen im vorgeschlagenen Block zu überprüfen und Double-Spending zu verhindern. Wenn das Komitee den Block genehmigt, wird er der Blockchain hinzugefügt. Wird der Block abgelehnt, wechselt die Blockchain in den Recovery-Modus und ein neuer Block wird vorgeschlagen. Im Gegensatz zu anderen Konsensmechanismen gibt es keine Strafe für den Blockvorschlagenden, der einen ungültigen Block einreicht, was ein umstrittenes Thema beim PPoS-Protokoll ist. Das Risiko einer Gabelung in der Algorand-Blockchain ist selten, da jeweils nur ein Blockvorschlag die Zertifizierungsphase erreicht. Sobald hinzugefügt, gelten alle Transaktionen im Block als endgültig.
ALGO-Token und Anwendungsfälle
Der native Token von Algorand, ALGO, hat eine maximale Gesamtmenge von 10 Milliarden Coins, die bis 2030 verteilt werden sollen. Er erfüllt drei Hauptzwecke. Erstens kann er zur Zahlung von Transaktionsgebühren im Algorand-Netzwerk verwendet werden, die im Vergleich zu Netzwerken wie Ethereum und Bitcoin deutlich günstiger sind, mit einer minimalen Gebühr von 0,001 ALGO.
Zweitens kann ALGO registriert werden, um die Chance zu haben, als Blockvorschlagender oder Validator ausgewählt zu werden. Dies trägt zur Erhaltung der Dezentralisierung des Netzwerks bei und bietet Nutzern die Möglichkeit, Belohnungen zu verdienen.
Drittens kann ALGO verwendet werden, um am Governance-Programm teilzunehmen und über wichtige Maßnahmen bezüglich der Zukunft des Protokolls abzustimmen. Dieses Feature bietet einen starken Anreiz für den Durchschnittsnutzer, in ALGO zu investieren, da sie einfach teilnehmen können, ohne dass dezentrale Anwendungen (DApps) ihre Coins für Governance registrieren müssen.
Zusätzlich veröffentlicht Algorand eine Liste von Projekten, die die Blockchain-Technologie übernehmen, und viele davon erfordern die Nutzung von ALGO.
Fazit
Algorand ist, wie andere alternative Blockchains zu Bitcoin und Ethereum, darauf ausgelegt, Skalierbarkeit, Geschwindigkeit und Dezentralisierung zu priorisieren. Was es jedoch unterscheidet, ist sein Pure Proof-of-Stake-Konsensmechanismus, der Verifiable Random Functions (VRFs) einsetzt, um Sicherheit zu gewährleisten und potenzielle Angriffe zu vermeiden. Dieser einzigartige Ansatz hat viele Nutzer angezogen, die an einer dezentraleren und sichereren Blockchain-Technologie interessiert sind.