Das Konsensverfahren und seine Anwendung in der Blockchain

Ein Konsensmechanismus oder Konsensverfahren ist ein fehlertoleranter Mechanismus, der in Computer- und Blockchain-Systemen verwendet wird, um die notwendige Übereinstimmung über einen einzelnen Datenwert oder einen einzelnen Zustand des Netzwerks zwischen verteilten Prozessen oder Multiagenten-Systemen, wie beispielsweise bei Kryptowährungen, zu erreichen. Es ist unter anderem für die Führung von Aufzeichnungen nützlich.

Was ist ein Konsensverfahren?

In jedem zentralisierten System, wie einer Datenbank mit Schlüsselinformationen über Führerscheine in einem Land, hat ein zentraler Administrator die Berechtigung, die Datenbank zu pflegen und zu aktualisieren. Die Aufgabe, Aktualisierungen vorzunehmen – wie das Hinzufügen/Löschen/Aktualisieren von Namen von Personen, die für bestimmte Lizenzen qualifiziert sind – wird von einer zentralen Behörde wahrgenommen, die weiterhin die alleinige Verantwortung für die Pflege der Datensätze trägt.

Öffentliche Blockketten, die als dezentrale, selbstregulierende Systeme funktionieren, arbeiten weltweit ohne eine einzige Autorität. Es handelt sich um Beiträge von Hunderttausenden von Teilnehmern, die an der Verifizierung und Authentifizierung von Transaktionen arbeiten, die auf der Blockchain und bei den Block-Mining-Aktivitäten stattfinden.

Das Konsensverfahren in der Blockchain sorgt für Sicherheit der Echtheit der Blöcke.

(Quelle: pixabay.com)

In dem sich dynamisch ändernden Status einer Blockchain benötigen diese öffentlich geteilten Register einen effizienten, fairen, in Echtzeit arbeitenden, funktionalen, zuverlässigen und sicheren Mechanismus. Dieser sollte sicherzustellen, dass alle im Netzwerk stattfindenden Transaktionen echt sind und sich alle Teilnehmer auf einen Konsens über den Status der Blockchain einigen. Diese wichtige Aufgabe wird durch den Konsensmechanismus erfüllt, der ein Regelwerk ist, das über die Anteile der verschiedenen Teilnehmer der Blockkette entscheidet.

Es gibt verschiedene Arten von Konsensverfahren, die nach unterschiedlichen Prinzipien arbeiten.

Der Proof of Work (PoW) ist ein allgemeiner Konsensalgorithmus, der von den beliebtesten Kryptowährungen wie Bitcoin und Litecoin verwendet wird. Ein Teilnehmer muss nachweisen, dass die von ihm geleistete und eingereichte Arbeit ihn berechtigt, neue Transaktionen in die Blockchain aufzunehmen. Dieser ganze Mining-Mechanismus von Bitcoin erfordert jedoch einen hohen Energieverbrauch und eine längere Verarbeitungszeit.

Der Proof of Stake (PoS) ist ein weiterer gängiger Konsensalgorithmus, der sich als kostengünstige, energiesparende Alternative zum PoW-Algorithmus entwickelt hat. Dabei wird die Verantwortung für die Führung des öffentlichen Registers auf einen Teilnehmerknoten im Verhältnis zur Anzahl der von ihm gehaltenen virtuellen Währungstoken verteilt. Dies hat jedoch den Nachteil, dass es die Einsparung von Krypto-Münzen fördert anstelle von Ausgaben und Handel.

Ebenso gibt es andere Konsensverfahren wie Proof of Capacity (PoC), die die gemeinsame Nutzung des Speicherplatzes der beteiligten Knoten im Blockketten-Netzwerk ermöglichen. Je mehr Speicher oder Festplattenspeicher ein Knoten hat, desto mehr Rechte erhält er für die Validierung der Blockchains.

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