Was ist Delegated Proof-of-Stake (DPoS)?

Proof-of-Stake (PoS)-Konsensalgorithmen verbessern die Effizienz von Blockchain-Netzwerken, indem sie das energieintensive rechnergestützte Mining beseitigen, das für Proof-of-Work-Protokolle charakteristisch ist. PoS-Algorithmen motivieren Benutzer, Netzwerkdaten zu validieren und die Sicherheit aufrechtzuerhalten, indem sie sich an einem Collateral-Staking-Prozess beteiligen. 

Eine Weiterentwicklung dieses Konzepts, Delegated Proof of Stake (DPoS), funktioniert ähnlich, beinhaltet jedoch ein Abstimmungs- und Delegationssystem, wodurch ein demokratischeres Element in den Prozess eingeführt wird. PoS-Algorithmen treiben mehrere der modernsten und weit verbreiteten Blockchains von heute an und deuten auf den möglichen Wandel hin zum vorherrschenden Konsensmechanismus in der Blockchain-Landschaft hin.

In diesem Artikel diskutieren wir die Konsensmechanismen, Vor- und Nachteile von DPoS und wie es sich von Nominated Proof-of-Stake (NPoS) unterscheidet.

Wichtige Fakten

• Delegated Proof-of-Stake (DPoS) ist eine modifizierte Version des Proof-of-Stake (PoS)-Konsensmechanismus.
• Bei DPoS wählen die Teilnehmer Delegierte aus, die Blockchain-Blöcke validieren.
• DPoS bietet einen umfassenden, skalierbaren und demokratischen Ansatz zur Transaktionsvalidierung in einem Blockchain-Netzwerk.

Konsensmechanismen in der Blockchain erforschen

Die Wahl des Konsensmechanismus spielt eine entscheidende Rolle bei der Gestaltung der Eigenschaften eines dezentralen Netzwerks. Konsensmechanismen bestimmen, wie eine Einigung zwischen den Knoten im Netzwerk erzielt wird, und gewährleisten so die Sicherheit, Zuverlässigkeit und Integrität von Transaktionen. Sehen wir uns die Feinheiten verschiedener Konsensmechanismen, ihre einzigartigen Merkmale und ihre Auswirkungen auf Blockchain-Ökosysteme an.

Proof-of-Work (PoW): Der Pioniermechanismus

An der Spitze der Blockchain-Konsensmechanismen steht Proof-of-Work (PoW). PoW ist für seine robuste Sicherheit durch kryptografische Rätsel bekannt. Dabei konkurrieren Miner darum, komplexe mathematische Probleme zu lösen, um Transaktionen zu validieren und neue Blöcke zu einer Blockchain hinzuzufügen. Während PoW maßgeblich zum Erfolg von Kryptowährungen wie Bitcoin beigetragen hat, hat sein energieintensiver Charakter Debatten über die Nachhaltigkeit ausgelöst.

Proof-of-Stake (PoS): eine umweltfreundlichere Alternative

Als Reaktion auf die ökologischen Bedenken im Zusammenhang mit PoW hat sich Proof-of-Stake (PoS) als umweltfreundlichere Alternative herausgestellt. PoS basiert auf Validierern, die für die Erstellung neuer Blöcke auf der Grundlage der von ihnen gehaltenen Kryptowährungsmenge ausgewählt werden und bereit sind, diese als Sicherheit zu „staken“. Dieser Mechanismus reduziert nicht nur den Energieverbrauch, sondern bringt auch Anreize mit der Sicherheit des Netzwerks in Einklang.

Delegated Proof of Stake (DPoS): Stärkung der Demokratie

Bei DPoS wählen Token-Inhaber eine ausgewählte Anzahl von Delegierten, die Transaktionen validieren und Blöcke erstellen. Dieser optimierte Ansatz verbessert Skalierbarkeit und Effizienz und schafft ein Gleichgewicht zwischen Dezentralisierung und Geschwindigkeit.

Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT): Sicherstellung der Übereinstimmung

Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT) konzentriert sich darauf, Konsens auch in Gegenwart böswilliger Akteure sicherzustellen. In PBFT-basierten Systemen muss eine vorgegebene Anzahl von Knoten der Gültigkeit einer Transaktion zustimmen, bevor sie der Blockchain hinzugefügt wird. Dieser Mechanismus priorisiert Geschwindigkeit und Effizienz bei der Konsensfindung.

Wie funktioniert der delegierte Proof of Stake?

Delegated Proof of Stake (DPoS) ist ein Konsensmechanismus, der die Effizienz und Skalierbarkeit von Blockchain-Netzwerken verbessern und gleichzeitig den Validierungsprozess demokratisch gestalten soll. Hier ist eine Übersicht über die Funktionsweise von DPoS:

1. Auswahl der Zeugen oder Delegierten

Bei DPoS ist am Konsensprozess eine festgelegte Anzahl von Zeugen oder Delegierten beteiligt, die von den Token-Inhabern über einen Abstimmungsmechanismus gewählt werden. Token-Inhaber geben ihre Stimmen normalerweise basierend auf der Menge der von ihnen gehaltenen Kryptowährung ab, und die gewählten Delegierten spielen eine entscheidende Rolle bei der Validierung von Transaktionen und der Erstellung von Blöcken.

2. Blockproduktion

Die gewählten Delegierten schlagen abwechselnd Transaktionsblöcke vor und validieren diese. Im Gegensatz zu herkömmlichen Proof-of-Work-Mechanismen (PoW), bei denen Miner um die Lösung komplexer Rätsel konkurrieren, rationalisiert DPoS den Blockproduktionsprozess und macht ihn vorhersehbarer und effizienter.

3. Blockverifizierung

Sobald ein Zeuge einen Block vorschlägt, muss dieser von einem bestimmten Prozentsatz anderer Zeugen verifiziert werden, bevor er zur Blockchain hinzugefügt wird. Dieser Verifizierungsprozess stellt Übereinstimmung über die Gültigkeit von Transaktionen sicher und bewahrt die Integrität der Blockchain.

4. Konsens durch Abstimmung

Token-Inhaber nehmen am Konsensprozess teil, indem sie für ihre bevorzugten Delegierten stimmen. Das Gewicht einer Stimme ist oft proportional zur Anzahl der Token, die der Wähler besitzt. Dadurch werden die Interessen der Token-Inhaber mit der Sicherheit und Zuverlässigkeit des Netzwerks in Einklang gebracht.

5. Rotation der Delegierten

DPoS führt ein Rotationssystem ein, bei dem Zeugen je nach Abstimmungsergebnis regelmäßig ausgetauscht oder neu gemischt werden. Diese Rotation verhindert eine Zentralisierung der Macht, verbessert die Netzwerksicherheit und bietet einem breiteren Teilnehmerkreis die Möglichkeit, bei der Blockproduktion eine Rolle zu spielen.

6. Belohnungen und Strafen

Die Delegierten werden durch Belohnungen – in der Regel Transaktionsgebühren oder neu geschaffene Kryptowährungen – dazu motiviert, ehrlich und effizient zu handeln.

Zeugen, die sich böswillig verhalten oder ihren Pflichten nicht nachkommen, müssen mit Strafen rechnen, darunter einer vorübergehenden Suspendierung von der Delegiertenrolle.

Delegated Proof of Stake wurde erfolgreich in verschiedenen Blockchain-Projekten implementiert und bietet eine skalierbare und effiziente Alternative zu herkömmlichen Konsensmechanismen.

Geschichte von DPoS

Daniel Larimer, eine prominente Persönlichkeit in der Blockchain-Community, stellte das Konzept von DPoS offiziell vor. Larimer schlug DPoS als effizienteren und skalierbareren Konsensmechanismus vor.

BitShares: Die erste Implementierung

Im Jahr 2014 implementierte Daniel Larimer DPoS in BitShares, einer dezentralen Börsen- und Finanzplattform. BitShares war eines der ersten Projekte, das DPoS in einer realen Blockchain-Anwendung einsetzte. Daniel Larimer implementierte DPoS anschließend in Steemit, einer Social-Media-Plattform, und später in EOS (Enterprise Operating System), einer Blockchain-Plattform für dezentrale Anwendungen (DApps). Insbesondere EOS erlangte mit seinem DPoS-basierten Konsensmodell große Aufmerksamkeit.

Erfolge und Kritik von DPoS

DPoS zeigte bemerkenswerte Erfolge in Bezug auf Skalierbarkeit und Transaktionsgeschwindigkeit und behebt einige der Einschränkungen von PoW. Es wurde jedoch auch kritisiert, insbesondere im Hinblick auf die Zentralisierung, da die Anzahl der gewählten Zeugen relativ gering war.

Inspiriert durch die Erfolge von BitShares und EOS haben mehrere andere Blockchain-Projekte DPoS als Konsensmechanismus übernommen. Namhafte Projekte wie Lisk und Ark haben Variationen von DPoS implementiert, um eine bessere Skalierbarkeit und einen besseren Durchsatz zu erreichen.

Entwicklung und Variationen

Im Laufe der Zeit entwickelte sich DPoS weiter und Variationen des Mechanismus wurden in verschiedenen Projekten implementiert. Einige führten Modifikationen ein, um wahrgenommene Zentralisierungsprobleme zu lösen, wie z. B. das Hinzufügen zusätzlicher Konsensebenen oder Änderungen der Abstimmungsmechanismen.

Vorteile des delegierten Proof of Stake

Delegated Proof of Stake (DPoS) bietet mehrere Vorteile, die zu seiner Popularität als Konsensmechanismus in Blockchain-Netzwerken beitragen:

• Effizienz und Skalierbarkeit

DPoS rationalisiert den Blockvalidierungsprozess, was zu schnelleren Transaktionsbestätigungszeiten und einem höheren Durchsatz als Proof-of-Work (PoW)-Systeme führt. Die begrenzte Anzahl gewählter Delegierter verbessert die Skalierbarkeit des Netzwerks.

• Reduzierter Energieverbrauch

Im Gegensatz zu PoW, das energieintensive Mining-Prozesse umfasst, reduziert DPoS die Umweltbelastung erheblich, da keine umfangreiche Rechenleistung erforderlich ist.

• Demokratische Regierungsführung

DPoS ermöglicht es Token-Inhabern, durch aktive Stimmabgabe an der Auswahl der Delegierten teilzunehmen. Dieses demokratische Governance-Modell zielt darauf ab, ein Gleichgewicht zwischen Dezentralisierung und Effizienz herzustellen.

• Dezentralisierung mit kontrollierten Knoten

Während DPoS die Anzahl der Validierungsknoten im Vergleich zu anderen Konsensmechanismen reduziert, bleibt die Dezentralisierung erhalten, indem es Token-Inhabern die Wahl von Delegierten ermöglicht. Eine kontrollierte Teilnahme sorgt für ein vorhersehbareres und besser verwaltbares Netzwerk.

• Verbesserte Sicherheit

DPoS erhöht die Sicherheit, indem die Anzahl der Validierungsknoten begrenzt und Delegierte durch Abstimmungen rotiert werden. Die regelmäßige Rotation der Delegierten verhindert die Konzentration von Macht und verringert das Risiko von Absprachen oder böswilligem Verhalten.

• Anreize für Netzwerkteilnehmer

Gewählte Delegierte werden durch Belohnungen dazu motiviert, ehrlich und effizient zu handeln. Diese Anreizstruktur fördert ein wettbewerbsfähiges und zuverlässiges Netzwerk.

• Finalität der Transaktion

DPoS sorgt für eine schnellere Transaktionsendgültigkeit, was bedeutet, dass die Wahrscheinlichkeit, dass ein Block, der einmal zur Blockchain hinzugefügt wurde, rückgängig gemacht werden kann, extrem gering ist. Diese Funktion ist besonders für Anwendungen von Vorteil, die schnelle und irreversible Transaktionen erfordern.

• Anpassungsfähigkeit und Upgrades

DPoS ermöglicht einfachere Upgrades und Anpassungen des Konsensmechanismus, ohne dass ein Hard Fork erforderlich ist. Diese Anpassungsfähigkeit erleichtert die Weiterentwicklung des Blockchain-Netzwerks als Reaktion auf sich ändernde Anforderungen oder Verbesserungen.

• Gemeinschaftsengagement

Token-Inhaber sind aktiv an der Verwaltung des Netzwerks beteiligt und fördern so ein Gemeinschaftsgefühl und eine gemeinsame Verantwortung. Der Abstimmungsprozess fördert die kontinuierliche Beteiligung und die Abstimmung der Interessen zwischen der Community und dem Erfolg der Blockchain.

• Vorhersehbare Blockproduktion

DPoS führt einen vorhersehbareren Zeitplan für die Blockproduktion ein und hilft Entwicklern und Benutzern dabei, vorherzusehen, wann Transaktionen bestätigt werden.

Die Kombination aus Effizienz und Skalierbarkeit macht Delegated Proof of Stake zu einer attraktiven Wahl für Blockchain-Projekte, die Leistung und Dezentralisierung in Einklang bringen.

Nachteile des delegierten Proof-of-Stake

Delegated Proof-of-Stake (DPoS) bietet zwar mehrere Vorteile, bringt aber auch einige Nachteile mit sich:

DPoS verlässt sich auf eine begrenzte Anzahl gewählter Delegierter oder Zeugen, um Transaktionen zu validieren und Blöcke zu erstellen. Diese Machtkonzentration kann zu Bedenken hinsichtlich der Zentralisierung führen, insbesondere wenn eine kleine Gruppe den Konsensprozess konsequent dominiert.

• Anfälligkeit für Stimmenkauf

Da die Stimmkraft oft proportional zur Anzahl der gehaltenen Token ist, besteht das Risiko des Stimmenkaufs oder der Bildung von Wahlkartellen. Wohlhabendere Teilnehmer könnten das System manipulieren, indem sie mehr Token erwerben, um die Auswahl der Zeugen zu beeinflussen.

• Potenzial für Absprachen

Bei DPoS spielen die gewählten Zeugen eine entscheidende Rolle bei der Blockproduktion. Wenn eine Gruppe von Delegierten konspiriert oder Allianzen bildet, können sie die Integrität der Blockchain gefährden, indem sie in ihrem kollektiven Interesse und nicht im Interesse des Netzwerks handeln.

• Abschreckung für Inhaber kleiner Token

Token-Inhaber mit einem relativ kleinen Anteil könnten sich weniger motiviert fühlen, an Abstimmungen teilzunehmen, da ihr Einfluss begrenzt ist. Dies könnte zu einer verringerten Dezentralisierung führen, da sich ein erheblicher Teil der Community möglicherweise nicht aktiv an der Netzwerkverwaltung beteiligt.
 

• Abhängigkeit vom Ruf des Delegierten

DPoS verlässt sich häufig auf den Ruf von Zeugen, um Vertrauen in das Netzwerk zu schaffen. Wenn ein Zeuge seine Glaubwürdigkeit verliert, kann dies seine Fähigkeit beeinträchtigen, effektiv zum Konsensprozess beizutragen.

• Potenzial für einzelne Ausfallpunkte

Da eine kleine Anzahl von Delegierten für die Validierung von Transaktionen verantwortlich ist, kann jede Kompromittierung oder jeder Fehler seitens dieser Delegierten den Betrieb des Netzwerks erheblich beeinträchtigen. Dies birgt das Risiko einzelner Ausfallpunkte.

• Komplexität der Governance

Der DPoS kann zu komplexen Entscheidungsprozessen führen. Die Koordinierung der Präferenzen einer vielfältigen Token-Inhaberbasis und die Verwaltung der Zeugenrotation erfordert robuste Governance-Strukturen.
 

• Eingeschränktes Sicherheitsmodell

Bei DPoS werden einige Aspekte des Sicherheitsmodells von Proof-of-Work-Systemen (PoW) geopfert. Obwohl es Effizienz und Skalierbarkeit bietet, kann es in Bezug auf die Sicherheit als weniger robust angesehen werden, insbesondere in Szenarien mit hoher Kollusion.

• Potenzial für Wahlmüdigkeit

Token-Inhaber könnten dem Abstimmungsprozess gegenüber apathisch werden, was dazu führen kann, dass nur ein kleiner Teil der Community aktiv an der Auswahl der Zeugen teilnimmt. Dies könnte die Fairness und Repräsentativität des Konsensprozesses beeinträchtigen.

Jeder Konsensmechanismus bringt Kompromisse mit sich und die Eignung von DPoS hängt von den spezifischen Zielen und Anforderungen des Blockchain-Projekts ab.

Nominierter Proof of Stake (NPoS) vs. DPoS

DPoS (Delegated Proof of Stake)
Delegated Proof of Stake ist ein Konsensmechanismus, bei dem Token-Inhaber eine festgelegte Anzahl von Delegierten wählen, um Transaktionen zu validieren und Blöcke zu erstellen. Diese Delegierten, auch Zeugen genannt, spielen eine entscheidende Rolle im Blockproduktionsprozess.

NPoS (Nominated Proof of Stake)

Nominated Proof of Stake ist eine Variante des Proof of Stake (PoS)-Konsensmechanismus. Bei NPoS nominieren Token-Inhaber eine Reihe von Validierern, die am Blockvalidierungsprozess teilnehmen. Nominierte Validierer tragen dann basierend auf ihrem Einsatz und der Anzahl der Nominierungen, die sie erhalten, zum Konsensalgorithmus bei.

DPoS und NPoS sind darauf ausgelegt, Skalierbarkeits- und Effizienzprobleme zu lösen, die häufig mit herkömmlichen Proof of Work (PoW)-Mechanismen verbunden sind. Sie unterscheiden sich jedoch in ihrem Ansatz zum Erreichen dieser Ziele.

Fazit

Einige Projekte nutzen verschiedene Konsensmechanismen, wie etwa Delegated Proof-of-Stake (DPoS), und zeigen so die potenziellen Vorteile, die diese einer Blockchain bieten.

Allerdings ist auch DPoS nicht frei von Mängeln, insbesondere in Bezug auf Fragen der Dezentralisierung und Absprachen. Angesichts der Bedeutung der Dezentralisierung ist es für Benutzer von entscheidender Bedeutung, sich für nicht verwahrte Cold Wallets zu entscheiden, die ihnen die vollständige Kontrolle über ihre Gelder geben.

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