Proof of Work Mining

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Proof of Work einfach erklärt

Von Mister Coinlover-April 6, 2022

Wir haben im letzten Kapitel gelernt, wie eine Blockchain funktioniert. Das bedeutet, dass wir über die zwei wichtigsten Komponenten einer Blockchain gesprochen haben und zwar die Nodes und den Konsensalgorithmus. Letzteres taucht in verschiedenen Arten und Formen auf. Die bekannteste davon ist Proof of Work.

Was ist Proof of Work?

Die Idee von Proof of Work (PoW) veröffentlichten Cynthia Dwork und Moni Naor erstmals im Jahr 1993. Popularität erlangte das Konzept allerdings erst später durch seine Anwendung bei Bitcoin.

Wie wir in der letzten Blockchain Erklärung gelernt haben, ist ein Konsensalgorithmus ein Verfahren, mit dessen Hilfe ohne eine zentrale Autorität eine Einigkeit darüber geschlossen werden kann, wie genau der aktuelle Stand der Blockchain aussieht. Proof of Work erreicht dies, indem es sogenannten Minern hochkomplexe mathematisches Rätsel zum Lösen aufgibt, die wir auch Hashes nennen.

Ein Miner ist ein Akteur, der die Transaktionen von Kryptowährungen verarbeitet und eine entscheidende Rolle sowohl bei der Schaffung neuer Kryptowährungen als auch bei der Überprüfung von Transaktionen auf der Blockchain spielt. Zudem fügt er der Blockchain neue Blöcke hinzu.

Proof of Work Mining

Das Lösen dieser komplexen Rätsel, die auch Hashes genannt werden, erfordert enorm viel Rechenleistung. Die Rechenleistung ist nichts anderes als der Umfang der von einem Computersystem geleisteten nützlichen Arbeit. Die Miner zeigen der Welt einen Beweis dafür, dass sie diese notwendige Arbeit geleistet haben, um einen wohlgeformten Block von Transaktionen zu erstellen, um diesen der Blockchain hinzuzufügen. Daraus leitet sich der Name Proof of Work ab.

Wie das Ganze funktioniert, schauen wir uns jetzt noch einmal etwas genauer an.

Wie funktioniert Proof of Work?

Alle Miner wetteifern darum, als Erster die extrem komplexen kryptografischen Rätsel zu lösen. Tatsächlich ist das Lösen dieses Rätsels aber nahezu unmöglich, so dass die Miner das richtige Ergebnis raten. Ein guter Vergleich ist, dass man sich einen riesigen Eimer voll mit grünen Äpfeln vorstellt, in dem sich 1 roter Apfel versteckt. Die Miner machen nichts anderes als so oft in den Eimer zu greifen, bis sie diesen roten Apfel gefunden haben. Je mehr Rechenleistung sie im Netzwerk ausmachen, desto öfters dürfen sie quasi in den Eimer greifen.

Das bedeutet, dass Miner mit größerer Rechenleistung die höhere Wahrscheinlichkeit besitzen, das richtige Ergebnis zu erraten, aber auch ein kleiner Miner kann einen “Glücksgriff” landen.

Der Miner, der zuerst die richtige Lösung präsentieren kann, darf der Blockchain den nächsten Block hinzufügen. Das ist wiederum mit einem monetären Anreiz verbunden. Die in jedem Block neu geschaffene Kryptowährungen gehen nämlich an den Miner, der den Block der Blockchain hinzugefügt hat.

Der Prozess dieser Hash-Berechnung ist dabei absichtlich extrem rechenintensiv. Die Miner sind gezwungen, erhebliche Geldbeträge in Rechenressourcen zu investieren. Dadurch schafft der Proof of Work Mechanismus einen abschreckenden Anreiz, die Integrität der Blockchain zu untergraben, denn jeder Versuch kostet viel Geld und wäre nur von Erfolg gekrönt, wenn der Angreifer 51% der gesamten Rechenleistung kontrolliert. Ein solcher Vorgang ist auch als 51 Prozent Attacke bekannt.

Erfolgreiche 51 Prozent Attacken auf große Krypto-Netzwerke wie Bitcoin und Ethereum sind extrem unwahrscheinlich, aber nicht unmöglich. Solche Angriffe sind allerdings in ihren Möglichkeiten Schaden anzurichten begrenzt. So können Angreifer zwar das Double Spending Problem auslösen, aber nicht die Transaktionen anderer im Netzwerk rückgängig machen noch verhindern. Sie können auch keine Vermögenswerte neu schaffen oder von Unbeteiligten stehlen.

Zusammenfassung

Wir wissen jetzt, dass es sich bei Proof of Work um ein Konsensalgorithmus handelt, der sicherstellt, dass der Blockchain nur stimmige neue Blocks hinzugefügt werden. Dies wird gewährleistet, indem die Miner extrem komplizierte Rechenrätsel – sogenannte Hashes lösen müssen. Der Miner, der den Hash als erstes gelöst hat, darf der Blockchain den neuesten Block hinzufügen und erhält dafür eine Belohnung in Form von neu geschaffenen Kryptowährungen. Daher sind es auch die Miner, die neue Kryptowährungen in den Umlauf bringen.

Das Lösen eines Hashes ist allerdings extrem rechenintensiv und ist dadurch für die Miner mit hohen Hardware- und Energiekosten verbunden. Dadurch soll verhindert werden, dass schlechte Akteure versuchen, der Blockchain Blöcke mit falschen Informationen hinzuzufügen, um beispielsweise das Double Spending Problem auszunutzen, indem sie eine 51 Prozent Attacke durchführen.

Das mag an dieser Stelle noch etwas abstrakt klingen, aber wenn du bereits grob die Logik hinter diesem Konsensalgorithmus verstanden hast, ist das bereits eine ganze Menge. Wenn wir über das Bitcoin Mining sprechen, werden wir das Thema aber noch einmal aufgreifen und anhand eines konkreten Beispiels näher erläutern. Bitcoin ist nämlich die bekannteste und größte Proof of Work Blockchain der Welt. Doch zuvor wollen wir erst einmal darüber sprechen, was Bitcoin überhaupt ist und starten im nächsten Kapitel damit zu erklären, wer es erfunden hat.

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