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Proof of Stake

Krypto: So soll der Energieverbrauch von Ethereum um 99 Prozent sinken

©Nick Chong / Unsplash
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Es ist bereits mindestens sieben Jahre her, als Vitalik Buterin sich erstmals zum Thema Proof of Stake äußerte – und es wird wohl erst 2022 werden, bis Ethereum vom energiehungrigen Mining komplett auf den neuen Konsensus-Algorithmus umgestellt wird. Der soll nicht nur das Energieproblem in den Griff kriegen, sondern die zweit wichtigste Blockchain (bzw. dann eigentlich mehrere, miteinander verbundene Chains) schneller, zugänglicher und massentauglicher machen.

Der erste, wichtige Schritt ist bereits gesetzt. Anfang Dezember 2020 startete das Staking für die Beacon Chain, die als Basis für Eth2 dienen wird. Knapp 160.000 Validatoren gibt es bereits, die dafür sorgen, dass Ethereum 2.0 dezentral gerechnet wird. Doch damit ist es nicht getan, denn damit Ethereum wirklich und vollständig in seine zweite Version übergehen kann, muss „The Merge“ passieren – also der Moment, in der das heutige, auf „Proof of Work“ laufende Mainnet von Ethereum mit der neuen Beacon Chain verschmilzt.

Irgendwann 2022 wird das passieren, und erst dann wird das wird Ethereum seinen CO2-Rucksack loswerden. Je nach Berechnung verursacht das ETH-Mining heute durch den Energieverbrauch enorm viel CO2 – wenn Proof of Stake endlich umgesetzt ist, dann soll die benötigte Energie zum Bestätigen der Blöcke von Ethereum 2.0 um mindestens 99,95 Prozent fallen. Das Netzwerk benötigt dann nicht mehr so viel Strom wie ein kleines Land, sondern so viel wie eine Kleinstadt.

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 99 Prozent weniger Energieverbrauch

„Das Thema Energie ist bei Proof-of-Stake-Blockchains gegessen“, sagt Andreas Petersson, Managing Director

Capacity Blockchain Solutions und als Vorstandsmitglied des Vereins Bitcoin Austria ausgewiesener Krypto-Experte. Andere PoS-Netzwerke wie Cardano, Polkadot oder Solana zeigen am Markt bereits, das PoS funktionieren kann – haben aber noch lange nicht die Größe von Ethereum erreicht, wo große Teile der Märkte für DeFi und NFTs laufen.

Buterin war schon ganz zu Beginn klar, dass Proof of Stake die umweltfreundlichere Blockchain ist. 2013, also zwei Jahre vor dem Start von Ethereum, wurde mit Peercoin (PPC) bereits die erste PoS-basierte Kryptowährung geschaffen, und bereits in den 1980ern beschäftigte sich der Computer-Wissenschaftler Leslie Lamport grundsätzlich mit dem Problem.

Trotzdem PoS bekannt war, wurde Ethereum, das Bitcoin zum Vorbild hatte, 2015 auf Basis von Proof of Work (=Mining) veröffentlicht. „PoW war kein Fehler. Es war essenziell, dass es eine externe Definition des Wertes gab, und das war damals die Energie, die in das Mining gesteckt hat. Menschen müssen etwas riskieren, nämlich Investment in Energie, Hardware, Personal und so weiter. Das war absolut notwendig, um Bitcoin einen Wert zu geben“, sagt Petersson.

Für BTC gibt es zwar theoretische Überlegungen, es ebenfalls angesichts des enormen Energiebedarfs auf PoS umzustellen, doch realistisch erscheint das nicht. „Würde Bitcoin auf Proof of Stake umgestellt werden, es wäre nicht mehr das Bitcoin, den wir jetzt haben. Die Chance ist klein, aber nicht null“, sagt Petersson. „Den USP von Bitcoin anzugreifen, ist gefährlich. Der USP ist, dass Bitcoin in Stein gemeisselt und unveränderbar ist.“

Bei Ethereum stellt sich ebenfalls die Frage, wie sich das Netzwerk durch den Wechsel von PoW auf PoS verändern wird. Dazu gibt es mehrere Antworten.

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2. 64 Shard Chains für mehr Transaktionen

Heute schafft Ethereum 15 bis 45 Transaktionen pro Sekunde – im Vergleich zu anderen PoS-Netzwerken ist das sehr bescheiden, und die Transaktionskosten (also die Gebühr, um in einen Block hineinzukommen), sind sehr groß geworden. Bei Eth2 soll es neben der Beacoin Chain, die ja mit dem heutigen Mainnet verschmelzen soll, auch so genannte Shard Chains geben, und zwar 64 an der Zahl.

Damit sollen nicht mehr nur etwa 30, sondern 100.000 Transaktionen pro Sekunde möglich werden. Für Entwickler, die ihre dApps auf Ethereum laufen lassen wollen, ist das eine gute Nachricht. Denn wer etwa eine DeFi-Anwendung bauen möchte oder einen Stablecoin, der wird dann von viel günstigeren und schnelleren Transaktionen profitieren.

Doch wann sie kommen sollen, ist noch völlig unklar. „Shard Chains sollten irgendwann im Jahr 2022 ausgeliefert werden, abhängig davon, wie schnell die Arbeit nach dem Merge voranschreitet. Diese Shards werden Ethereum mehr Kapazität zum Speichern und Zugreifen auf Daten geben, aber sie werden nicht zum Ausführen von Code verwendet. Die Details dazu werden noch ausgearbeitet“, heißt es seitens der Ethereum Foundation, die die Weiterentwicklung von Eth2 koordiniert.

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3. Mehr Schutz vor 51-Prozent-Attacken

Blockchains, die ja prinzipiell auf Dezentralität beruhen, haben immer einen Angstgegner: eine 51-Prozent-Attacke. Würde etwa jemand 51 Prozent (also die Mehrheit) des Netzwerks (also die Miner und Nodes) unter seine Kontrolle bringen, könnte er in Folge die Blockchain nach Belieben umschreiben – also etwa Double Spends tätigen oder Transaktionen rückgängig machen.

Bei Ethereum 2.0 soll das schwerer werden. Anders als bei Proof of Work, wo man 51 Prozent der Miner unter Kontrolle bringen müsste, müsste man bei Proof of Stake die Mehrheit der Einlagen (Staking) unter Kontrolle bringen. Aktuell sind es 5,25 Millionen ETH, die in das neue Netzwerk eingebracht wurden – das sind nach aktuellem Stand umgerechnet etwa zehn Milliarden Euro. Es würde also Milliardeninvestitionen bedürfen, um Ethereum 2.0 mehrheitlich zu kontrollieren.

„Der Übergang zu Proof-of-Stake bedeutet, dass das Ethereum-Protokoll größere Anreize gegen Angriffe hat. Das liegt daran, dass bei Proof-of-Stake die Validierer, die das Netzwerk sichern, erhebliche Mengen an ETH in das Protokoll investieren müssen. Wenn sie versuchen, das Netzwerk anzugreifen, kann das Protokoll automatisch ihre ETH zerstören“, heißt es seitens der Ethereum Foundation.

Das ist ein wesentlicher Unterschied: Während es bei Proof of Work lediglich einen Belohnungsmechanismus gibt (Miner erhalten neue BTC), gibt es bei ETH 2.0 auch Bestrafung – denn als Stakes eingebrachte ETH können auch bei missbräuchlichen Verhalten eines Teilnehmers durch „Slashing“ etwa konfisziert werden. Da Validatoren 32 ETH oder mehr einbringen, ist das eine teure Angelegenheit.

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4. Mit 32 ETH ist man dabei

Proof of Stake bedeutet ja grundsätzlich, dass das Netzwerk durch die Einlagen (Stakes) der Nutzer gesichert ist. Derzeit liegen etwa ETH-Token im Gegenwert von etwa zehn Milliarden Euro in den Deposits für Ethereum 2.0 und sind dort für längere Zeit gebunden, und zwar bis zum großen Merge von Mainnet (ETH 1.0) und Beacon Chain (ETH 2.0).

Wer diese 32 ETH eingebracht hat (man kann sich auch zu Pools zusammen schließen), der wird Validator im Netzwerk und hilft somit mit, die Transaktionen zu verifizieren. „Es ist einfacher, Staker zu werden als Miner. Man muss sich aber durchaus um Dinge kümmern. Es ist mit Aufwand und Risiko verbunden“, sagt Petersson. Man muss zwar keine Miner mehr anschaffen, aber ein leistungsstarker Computer, der ständig an einem stabilen Netzzugang hängt, ist vonnöten, nebst technischem Know-how, das auch umzusetzen.

Mittlerweile gibt es etwa 160.000 Validatoren. Die sind zwar nicht 1:1 als Personen zu nehmen – aber im Vergleich zu den weltweit verteilten Minern ist die Schwelle, am Netzwerk teilzunehmen, deutlich gesunken. Wer am Staking teilnimmt, wird übrigens mit neuen ETH belohnt. Pro Jahr soll man (nach aktuellem Stand) etwa 6,8 Prozent verdienen können – quasi Zinsen für die Einlage.

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