Was versteht man unter Proof of Work?

Proof of Work (PoW) ist neben Proof of Stake, Proof of Importance und weiteren, ein Konsens-Algorithmus, um Transaktionen mit Kryptowährungen zu verifizieren, die über eine Blockchain erfolgen. Der Begriff Proof of Work stammt aus der Informatik. Wörtlich bedeutet er „Arbeitsnachweis“ Durch den Proof of Work Mechanismus soll gewährleistet werden, dass ein Dienst, wie zum Beispiel Denial-of-Service (DOS) nicht übermäßig genutzt und dadurch strapaziert wird. Oder, dass nicht unendlich viele E-Mails herausgeschickt werden. Außerdem dient Proof of Work als Spam-Schutz. Dieser Mechanismus kommt auch im Kontext mit Kryptowährungen, und zwar mit dem Mining, zum Einsatz.

Der Proof of Work Mechanismus beim Mining von Kryptowährungen

Der Proof of Work Mechanismus findet auch beim Mining (dem Schürfen) von Kryptowährungen Anwendung. Im Kryptobereich soll er in der Funktion des Konsens-Mechanismus eine Übereinkunft innerhalb einer Blockchain herbeiführen. Beim Zahlungsverkehr mit Kryptowährungen soll durch diesen Mechanismus garantiert werden, dass die jeweilige Transaktion ihre Richtigkeit hat und, wie von den Initiatoren gewünscht, durchgeführt werden kann. Durch Proof of Work soll zudem verhindert werden, dass Transaktionen doppelt (Double Spending) oder dreifach durchgeführt und dass virtuelle Münzen öfters ausgegeben werden. Außerdem hilft der Mechanismus, die Coins dem rechtmäßigen Eigentümer zuzuordnen.

Das Prinzip hinter Proof of Work

Der Proof of Work Mechanismus gründet darauf, dass Miner von Kryptowährungen den Nachweis erbringen müssen, einen bestimmten Aufwand betrieben zu haben. Man kann sagen, Proof of Work dient dazu, einen Konsens innerhalb des Netzwerkes zu erzielen und sich gemeinsam auf eine identische Fassung der Blockchain zu einigen. Mit Hilfe der Konsens-Algorithmen können alle einzelnen Teilnehmer, die Richtigkeit der Blockchain überprüfen. Somit bedarf es keiner übergeordneten Instanz, die sämtliche Prozesse überwacht. Letzteres ermöglicht einen höheren Schutz der Privatsphäre, als bei zentralisierten Systemen.

Proof of Work in der Blockchain / Mining

Das Berechnen einer in der Blockchain erfolgten Transaktion nennt man Mining. Für das Mining ist ein Konsens-Mechanismus erforderlich. Dabei ist der Proof of Work Algorithmus einer der gängigsten. Die Miner von Kryptowährungen sind dabei bemüht, ein Ergebnis mit bestimmten Eigenschaften zu ermitteln. Nachdem sie das geschafft haben, erhalten sie eine Vergütung. Für die Ergebnisfindung werden Milliarden von Rechenoperationen in Sekundenschnelle durchgeführt. Die erfolgreich validierten Transaktionen werden im Anschluss als Block an die Blockchain angehängt.

Kryptowährungen, die auf Proof of Work basieren

Der Proof of Work Algorithmus war der erste Konsens-Mechanismus im Kryptobereich. Folglich nutzen ihn die meisten Blockchain basierten Kryptowährungen der ersten und zweiten Generation. Der Bitcoin zum Beispiel basiert auf dem Algorithmus SHA-256. Bei Ethereum nennt sich der Algorithmus Ethash und bei Litecoin Scrypt.

Die Hashfunktion

Die Miner verwenden Hashfunktionen, um das Ergebnis zu berechnen. Dabei handelt es sich um mathematische Funktionen. Sie setzen sich aus einer Zeichenkette von beliebiger Länge zusammen. Diese muss, mit Hilfe von Rechenleistungen, in eine Kette mit einer bestimmten Zeichenanzahl und mit bestimmten Eigenschaften umgewandelt werden. Der Ausgangspunkt beim Mining ist der Output. Miner müssen nun den Input ermitteln, der diesen Output zum Ergebnis hat. Hierfür werden tausende Varianten getestet. Beim Mining spricht man häufig auch von der Difficulty. Hierbei handelt es sich um die Schwierigkeit, den Code für den gewünschten Output zu finden.

Nachteile des Proof of Work Verfahrens

Da tausende Varianten durchgespielt werden müssen, bis das richtige Ergebnis ermittelt wurde ist Mining mit dem Proof of Work Verfahren sehr energieintensiv, dauert lange und ist daher kostspielig. Langfristig muss man sich diesbezüglich neue Lösungen einfallen lassen.