Die Blöcke müssen vom Netzwerk durch einen Konsensprozess validiert werden, bevor die Blockchain Transaktionen fortsetzen und neue Blöcke erstellen kann. Der Konsens ist eine gemeinsame Vereinbarung aller aktiven Knoten im Netz, dass die im Block dargestellten Informationen korrekt sind. Derzeit sind zwei wichtige Konsensmechanismen üblich: Proof of Work (PoW) und Proof of Stake (PoS).
Verschiedene Blockchains verwenden unterschiedliche Konsensmechanismen, aber der derzeit beliebteste ist Proof of Work (PoW), ein kryptografischer Konsensmechanismus, der in den frühen 90er Jahren entwickelt und 2009 von der Bitcoin-Blockchain populär gemacht wurde. Der PoW-Mechanismus wird in fast allen wichtigen Blockchains und Coins verwendet, wie Ethereum, Dogecoin, Litecoin, Monero, Zcash, Dash und anderen. Von allen diesen Kryptowährungen kann man übrigens dank Bitalpha Ai App profitieren.
Beim Proof-of-Work-Mining versuchen einzelne Knoten im Netzwerk, den Ziel-Hash des nächsten Blocks herauszufinden. Es besteht der weit verbreitete Glaube, dass Miner versuchen, den erforderlichen Hash mathematisch zu errechnen oder zu berechnen. Das stimmt nicht ganz. Die Bergleute versuchen nur, es zu erraten. Die Blockchain kennt den Ziel-Hash des neuen Blocks bereits und bietet den Minern an, ihn durch Versuch und Irrtum zu erraten. Die Knoten konkurrieren darum, die richtige Antwort zu finden. Der Knoten mit dem ersten Hash-Wert ist der “Gewinner”: Er darf entscheiden, welche anstehenden Transaktionen in den neuen Block geschrieben werden.
Die Aufgabe des Miners ist es, den Hash zu ermitteln, der mindestens die Mindestanzahl an eingegebenen Nullen hat. Der Knoten, der das Ziel (oder den nächstniedrigeren Wert) zuerst errät, wird zum Validierer dieses Blocks, wofür er mit etwas Kryptowährung aus dem Netzwerk sowie mit Provisionen aus den Transaktionen, die den Block betreffen, belohnt wird. Sobald der Block validiert ist, fordert das Netz einen neuen Ziel-Hash an, und der gesamte Vorgang wiederholt sich.
Es ist nicht schwer, sich vorzustellen, dass bei einem 64-stelligen Hexadezimalcode die Gesamtzahl der möglichen Schätzungen für jede dieser Aufgaben in die Billionen geht. Es ist ein unglaublich zeit- und energieaufwändiger Prozess. Darüber hinaus ist das Proof-of-Work-Netzwerk so konzipiert, dass die Anzahl der möglichen Lösungen (auch als Mining-Komplexitätsgrad bezeichnet) nur mit jedem neuen Miner im Netzwerk steigt.
Je größer die Gesamtverarbeitungsleistung des Netzwerks (d. h. je mehr aktive Miner im Netzwerk), desto komplexer werden die Hashes. Um das Problem zu lösen, benötigt ein Miner zunächst viel Rechenleistung, um eine hohe “Hash-Rate” zu erreichen.
Proof-of-Work-Blockchain-Systeme sind dezentralisiert und im Vergleich zu anderen Netzwerk-Konsensmethoden sicher, haben aber im Allgemeinen Schwierigkeiten, die für eine weit verbreitete globale Unternehmenseinführung erforderliche Netzwerkskalierbarkeit zu erreichen. Proof of Work wurde auch kritisiert, weil es sehr energieintensiv ist.
Ein alternativer Konsensmechanismus, der Proof of Stake, hat in den letzten Jahren an Popularität gewonnen. Das Funktionsprinzip besteht darin, dass die Knoten des Netzwerks, anstatt Geld für Strom auszugeben, um neue Blöcke zu schürfen, einen Teil der nativen Kryptowährung stapeln müssen (Stacking), über die sie bereits verfügen.
Alle Knoten in diesem Prozess nehmen an einer “Lotterie” teil, bei der die Belohnung das Recht ist, Transaktionen zu bestätigen und Blöcke hinzuzufügen; bei der Auswahl des “Gewinners” wird eine Reihe von Faktoren berücksichtigt, z. B:
- Die Anzahl der eingesetzten Münzen
- Dauer der Stapelung
- Auswahl nach dem Zufallsprinzip – um die Möglichkeit einer Monopolisierung des Netzes zu vermeiden
Da für die Validierung neuer Blöcke nicht viel Strom verbraucht wird, gilt der Proof-of-Stake-Mechanismus als 95 % umweltfreundlicher als PoW. Die größten Proof-of-Stake-Blockchains im Jahr 2022 sind Cardano, Avalanche, Polkadot und Solana. Andere bekannte Plattformen mit PoS sind Tron, EOS, Algorand und Tezos.
Der erste Bitcoin-Block wurde mit Hilfe einer gemeinsamen zentralen Recheneinheit (CPU) geschürft. Nach einiger Zeit entdeckten die Miner, dass Grafikprozessoren (GPUs) für diesen Zweck viel besser geeignet waren. Seitdem sind die Komplexität und die Energieintensität des Mining ins Unermessliche gestiegen, und um wettbewerbsfähig zu sein, muss man jetzt in leistungsstarke, konkurrenzfähige Hardware investieren: Spitzen-GPUs oder, was noch wichtiger ist, einen spezialisierten integrierten Schaltkreis (ASIC), auch als “ASIC” bekannt.
