Grundlagen
Viele betrachten den Delegated Proof of Stake (DPoS)-Konsensalgorithmus als eine überlegene und demokratischere Alternative zum Proof of Stake (PoS)-Mechanismus. Sowohl DPoS als auch PoS werden anstelle des Proof of Work (PoW)-Algorithmus eingesetzt, der erhebliche externe Ressourcen erfordert. PoW benötigt viel Rechenarbeit, um ein verteiltes Hauptbuch zu sichern, das unveränderlich, dezentralisiert und transparent ist. DPoS und PoS hingegen benötigen weniger Ressourcen und sind konzeptionell umweltfreundlicher. Bevor man versteht, wie DPoS funktioniert, sollte man die Grundlagen der Proof of Work- und Proof of Stake-Algorithmen kennen, die ihm vorausgingen.
Proof of Work
Anfänglich war der Proof of Work-Algorithmus das primäre Konsensprotokoll in Kryptowährungssystemen, die auf einem verteilten Hauptbuch namens Blockchain arbeiten. PoW wurde als wesentlicher Bestandteil des Bitcoin-Protokolls implementiert und ist verantwortlich für das Erzeugen neuer Blöcke und die Sicherung des Netzwerks durch Mining. Bitcoin wurde als Alternative zum traditionellen zentralisierten und ineffizienten globalen Währungssystem geschaffen. PoW etablierte ein praktikables Konsensprotokoll, das die Übertragung von Geld ohne zentrale Autorität ermöglichte. Es erleichterte dezentrale Zahlungssiedlungen in Echtzeit in einem Peer-to-Peer-Ökonomienetzwerk, beseitigte Zwischenhändler und senkte die Gesamtkosten von Transaktionen.
In einem Proof of Work-System unterhält ein Netzwerk von Mining-Knoten das System neben anderen Knotentypen. Die Mining-Knoten nutzen spezialisierte Hardware, wie ASICs, um komplexe kryptografische Probleme zu lösen. Im Durchschnitt wird etwa alle zehn Minuten ein neuer Block geschürft. Nur wenn ein Miner die Lösung für einen Block findet, kann er einen neuen Block zur Blockchain hinzufügen. Anders ausgedrückt: Ein Miner muss einen Proof of Work erbringen, um neu geschaffene Coins und alle Transaktionsgebühren für diesen Block zu erhalten. Dieser Prozess ist jedoch kostenintensiv, da er viel Energie erfordert und zahlreiche fehlgeschlagene Versuche zur Folge hat. Außerdem ist ASIC-Hardware recht teuer.
Trotz Bemühungen, das System aufrechtzuerhalten, bleiben Fragen offen, wie weit ein PoW-System anwendbar ist, insbesondere in Bezug auf die Skalierbarkeit (mit einer sehr begrenzten Anzahl von Transaktionen pro Sekunde). Nichtsdestotrotz gelten PoW-Blockchains als die sichersten und zuverlässigsten und sind der Standard für eine fehlertolerante Lösung.
Proof of Stake
Proof of Stake ist die gebräuchlichste Alternative zum Proof of Work-Konsensalgorithmus. PoS wurde entwickelt, um die Ineffizienzen und Probleme zu lösen, die häufig mit PoW-basierten Blockchains verbunden sind, insbesondere die hohen Mining-Kosten. PoS-Systeme basieren auf einem deterministischen Ansatz zur Sicherung der Blockchain, bei dem die Validierung neuer Blöcke von der Anzahl der eingesetzten Coins abhängt. Das bedeutet, dass es in diesen Systemen kein Mining gibt und je mehr Coins eine Person staked, desto höher sind ihre Chancen, als Blockvalidator (auch Minter oder Forger genannt) ausgewählt zu werden.
Einer der Vorteile von PoS-Systemen ist, dass sie interne Investitionen (also die Kryptowährung selbst) zur Sicherung der Blockchain verwenden, im Gegensatz zu externen Investitionen wie Stromverbrauch und Hardware in PoW-Systemen. Darüber hinaus macht PoS einen Angriff auf eine Blockchain kostspieliger, da ein erfolgreicher Angriff den Besitz von mindestens 51 % aller existierenden Coins erfordern würde. Fehlgeschlagene Angriffe würden zu enormen finanziellen Verlusten führen. Trotz dieser Vorteile befindet sich PoS noch in frühen Stadien und wurde bisher kaum in großem Maßstab getestet.
Delegated Proof of Stake
DPoS ist ein Konsensalgorithmus, der 2014 von Daniel Larimer entwickelt wurde und derzeit von mehreren Kryptowährungsprojekten wie Bitshares, Steem, Ark und Lisk verwendet wird.
DPoS ist darauf ausgelegt, Stakeholdern zu ermöglichen, ihre Aufgaben über ein Abstimmungssystem an Dritte zu delegieren. Delegierte, auch Zeugen genannt, werden von Nutzern gewählt, um das Netzwerk zu sichern und Konsens bei der Blockerzeugung und -validierung zu erreichen. Die Anzahl der von einem Nutzer gehaltenen Coins bestimmt seine Stimmkraft, und Belohnungen werden proportional mit den Wählern geteilt. Jeder Delegierte stellt einen individuellen Vorschlag vor, wenn er um Stimmen bittet. Die Reputation eines Delegierten ist im DPoS-Algorithmus wichtig, und jeder fehlverhaltende oder ineffiziente Delegierte wird schnell ersetzt.
Im Vergleich zu PoW und PoS sind DPoS-Blockchains skalierbarer und können mehr Transaktionen pro Sekunde (TPS) verarbeiten. Das DPoS-Abstimmungssystem hängt direkt von der Reputation der Delegierten ab, was sicherstellt, dass das System sicher und effizient bleibt.
DPoS vs PoS
DPoS und PoS teilen das Konzept des Stakeholdings, aber DPoS bietet einen eigenen demokratischen Wahlprozess zur Auswahl der Blockproduzenten. Da DPoS-Netzwerke von den Wählern getragen werden, haben die Delegierten einen Anreiz, ehrlich und produktiv zu sein, sonst riskieren sie, ihre Position zu verlieren. Außerdem bieten auf DPoS basierende Blockchains in der Regel schnellere Transaktionsverarbeitung als PoS-Systeme.
DPoS vs PoW
Der DPoS-Konsensalgorithmus wurde entwickelt, um den Blockproduktionsprozess zu straffen, was DPoS-basierten Blockchains ermöglicht, größere Mengen an Transaktionen schneller zu verarbeiten. Im Unterschied zu PoW und PoS beschränkt DPoS das Staking auf die Wahl von Blockproduzenten, die in einem vorgegebenen, statt in einem kompetitiven Prozess, für die Blockerzeugung und -validierung verantwortlich sind. Obwohl DPoS das Stakeholder-Voting zur Auswahl von Delegierten oder Zeugen einsetzt, unterscheidet es sich erheblich von PoW und PoS. Manche betrachten es sogar als eine Form eines Proof of Authority-Systems.
Trotz seiner Unterschiede nutzt DPoS das Stakeholder-Voting, um ehrliche und effiziente Delegierte zu motivieren. Der tatsächliche Blockproduktionsprozess ist effizient, wodurch DPoS-basierte Blockchains mehr Transaktionen pro Sekunde verarbeiten können. Dennoch gilt PoW weiterhin als der sicherste Konsensalgorithmus und wird für die meisten Geldübertragungen verwendet, während PoS schneller als PoW ist und potenzielle Anwendungsfälle besitzt.
Fazit
Delegated Proof of Stake ist ein Konsensalgorithmus, der in der Kryptowelt aufgrund seiner Skalierbarkeit und des demokratischen Abstimmungsprozesses an Beliebtheit gewonnen hat. Im Vergleich zu Proof of Work- und Proof of Stake-Algorithmen ermöglicht DPoS schnellere Transaktionsverarbeitung und ist umweltfreundlicher. Indem die Aufgaben an von Nutzern gewählte Drittdelegierte ausgelagert werden, stellt DPoS sicher, dass das System sicher und effizient bleibt. Während PoW weiterhin als der sicherste Konsensalgorithmus gilt und PoS Potenzial besitzt, bietet DPoS eine vielversprechende Alternative für Blockchain-Projekte, die ein demokratischeres und effizienteres System anstreben.