Proof-of-Stake: Definition, Vorteile & Co.

Öffentliche Blockchains verwenden immer häufiger den Konsensmechanismus Proof-of-Stake, der, anders als Proof-of-Work, nicht auf Rechenleistung setzt, sondern auf Validatoren. Der Stake ist der Besitz einer bestimmten Summe Coins eines Blockchain-Protokolls, der, vereinfacht ausgedrückt, auch mit einer Sicherheitsleistung beschrieben werden kann. 

• Proof-of-Stake ist ein Konsensverfahren für Blockchains
• Im Vergleich zu Proof-of-Work ist PoS deutlich energieeffizienter
• Zu den bekanntesten PoS-Blockchains gehören Cardano, Solana, Polkadot
• Über Staking-Pools können Kleinanleger am Staking teilnehmen

Der Konsensmechanismus enthält die Regeln, nach denen die Computer in einem Netzwerk die nativen Coins des Netzwerks erzeugen sowie die Bedingungen festlegen, nach denen Transaktionen bestätigt und neue Blöcke erzeugt werden. 

Proof-of-Stake wurde erstmals 2012 von Sunny King und Scott Nadal öffentlich vorgestellt. Grund für die Entwicklung war der hohe Energieverbrauch des Bitcoin-Netzwerks.

Die alternative Methode sieht das Staking vor, bei dem die Anzahl der Coins eines Validators über seine Chancen entscheidet, für das Hinzufügen des nächsten Blocks an die Datenkette ausgewählt zu werden. 

Wie funktioniert Proof-of-Stake?

Die hinterlegten Coins werden als Stake bezeichnet. Die mathematische Wahrscheinlichkeit, die Staking-Belohnungen, sogenannte Rewards, zu erhalten, steigt mit jedem Coin, den der Validator besitzt und wird anhand des Verhältnisses zu den im Umlauf befindlichen Coins ermittelt. Hält also ein Validator 5 % aller im Umlauf befindlichen Coins, hat dieser eine 5-prozentige Wahrscheinlichkeit, den neuen Block zu validieren. 

Um den Anteil des Stakes für Validatoren zu ermitteln, wenden verschiedene Blockchains unterschiedliche Bewertungen an, die alle das Ziel haben, zu verhindern, dass sich Netzwerke zu zentralisiert entwickeln. Neben dem Anteil der im Umlauf befindlichen Coins definieren andere Projekte den Anteil über einen festgelegten Zeitraum, andere wiederum über das Alter der Coins. 

Bei Proof-of-Stake ziehen alle Teilnehmer, die die Grundvoraussetzungen für die Rolle als Validator erfüllen, vereinfacht ausgedrückt ein Gewinnlos. Je höher ihr Stake, umso mehr Lose erhält die Person und damit auch eine höhere Wahrscheinlichkeit, für die nächste Blockerzeugung ausgewählt zu werden. 

Was ist eine Staking-Node?

Eine Staking-Node wird auch als Masternode bezeichnet, bei der es sich um nichts anderes als um einen Server innerhalb eines dezentralen Ökosystems handelt. Als Masternode kann dieser Server jedoch mehr Aufgaben ausführen, wie das Verarbeiten vertraulicher und anonymer Transaktionen. 

Für das Betreiben einer Masternode im Ethereum-Netzwerk sind der Besitz von 32 ETH notwendig, andere Protokolle haben jeweils eigene Regeln geschaffen. Ein Reputationssystem sorgt beispielsweise dafür, dass sich die Teilnehmer korrekt verhalten. Es gibt auch Abstrafungssysteme, bei denen Validatoren ihren Stake komplett verlieren können. 

Masternodes haben nicht immer diesen Begriff. Bei Horizon etwa fällt dieser nicht mal im Whitepaper, stattdessen sind es Secure Nodes. Bei Flux sprechen die Entwickler von Flux Nodes. Der Ursprung von Masternodes liegt bei der Blockchain Dash. Staking-Nodes ermöglichen die Teilhabe an einem Projekt und dessen Betrieb. 

Was sind die Vorteile von Proof-of-Stake?

Proof-of-Stake wird vor allem bei öffentlichen Blockchains und Blockchain mit Token und Smart Contracts, wie Ethereum, eingesetzt. 

Die Vorteile des PoS-Konsensverfahrens sind:

1. Energieeffizienz: Beim Staking wird deutlich weniger Energie verbraucht als bei Proof-of-Work. Lediglich die Stromkosten für das Gerät zum Betreiben der Staking-Node fallen an. Nach der Umstellung von Ethereum von PoW auf PoS verbraucht das Netzwerk jetzt 99,95 % weniger Energie. 
2. Leichter Einstieg: Dadurch, dass es Staking-Pools gibt, in denen sich Anleger mit geringem Stake beteiligen können, sind die Einstiegshürden niedrig. Grundsätzlich erlaubt das Staking, ein passives Einkommen über die Anteile der Staking-Rewards zu generieren. Wer selbst eine Staking-Node betreibt, braucht die Staking-Rewards nicht zu teilen. 
3. Skalierbarkeit: PoS-Blockchains können Transaktionen schneller durchführen als PoW-Blockchains, denn die Miner fallen weg, die erst ihren Arbeitsnachweis erbringen müssen. Da die PoS-Blockchains nicht auf Miner und Hardware angewiesen sind, können sie theoretisch besser wachsen und sind dadurch leichter zu skalieren.

Was sind die Nachteile von Proof-of-Stake?

Auch wenn sich theoretisch jeder dem Staking anschließen kann, sind es wohl vorrangig die Nutzer mit großem Stake, die den größten Einfluss auf das Netzwerk haben könnten. In vielen Projekten entscheidet allein die Höhe des Stakes über die Wahrscheinlichkeit, als Nächstes den Block verifizieren zu dürfen. 

Diese Struktur ist anfällig für ein undemokratisches Verhalten und auch riskant. Allerdings sind bisher keine größeren Angriffe auf PoS-Blockchains bekannt. 

Was bei Bitcoin häufig bemängelt wird, ist sein hoher Energieverbrauch. Der aber führt zu einer hohen Komplexität, die auch vor Angriffen schützt. Da es bei PoS-Blockchains einfache Regeln gibt, bemängeln Kritiker häufig die damit aus ihrer Sicht geringere Komplexität und die höhere Gefahr von Angriffen. 

Dadurch, dass die Wahrscheinlichkeit, ausgewählt zu werden, an den Besitz und die Menge der Token gekoppelt ist, kommen meist nur eine Handvoll Investoren infrage, die als Validatoren tätig sein können. 

Darin besteht das Risiko einer Zentralisierung, denn nur wer viel besitzt, hat viel zu sagen. Tatsache ist, dass in vielen PoS-Blockchains nur Frühinvestoren über die notwendige Menge Coins verfügen, um als Validator eingesetzt zu werden. 

Um der drohenden Gefahr von Zentralisierung entgegenzuwirken, sind einige Protokolle dazu übergegangen, Varianten des ursprünglichen Proof-of-Stake einzusetzen. Dazu gehört etwa die bekannte Weiterentwicklung Delegated Proof-of-Stake, bei dem sich die Gewichtung nicht auf den Anteil des Stakes bezieht, sondern von einer Wahl der Community ergänzt wird. Dabei kommt es zu gewählten Vertretern, die das Recht erhalten sollen, die Blöcke zu signieren. 

An diese Vertreter werden keine Token geschickt, sie werden lediglich demokratisch von der Gemeinschaft gewählt. Aktuell verwendet unter anderem die EOS-Blockchain den Delegated Proof of Stake. 

Welche Blockchains erlauben das Staking?

Derzeit ist Cardano die größte Staking-Blockchain mit einer Marktkapitalisierung von aktuell 14,38 Mrd. US-Dollar. Zu den wichtigsten Blockchains, die PoS verwenden, gehören daneben noch Solana, Algorand und Tezos.