Proof of Work

Das Proof of Work (kurz PoW) Konzept basiert auf einen sogenannten Konsens-Mechanismus. Im Grunde müssen Miner im Netzwerk nachweisen, dass sie einen gewissen Aufwand(Hashrate) erbracht haben. Bei der Blockchain wird der Algorithmus verwendet um Transaktionen zu bestätigen und neue Blöcke an die Kette hinzuzufügen.

Mit dem Proof of Work Prinzip verpflichten sich Miner dazu Transaktionen durchzuführen und dafür Belohnungen zu erhalten. Das Errechnen der Ergebnisse bezeichnet man im Kontext der Blockchain als „Mining“. Dabei wird versucht durch schwere Rechenaufgaben ein bestimmtes Ergebnis zu erzielen. Hat man das gewollte Ergebnis erzielt, wird man vergütet.

Eine Transaktion auf der Blockchain beinhaltet folgende Operation im Netzwerk:

1. Eine neue Transaktion wird in einem Block zusammengefasst
2. Alle Miner prüfen dann, ob diese Transaktion auch berechtigt ist in dem man das Proof of Work Konzept durchführt
3. Der Miner der zu Erst auf das richtige Ergebnis kommt, erhält eine Vergütung
4. Die bestätigten Transaktionen werden anschließend an die Blockchain hinzugefügt

Proof of Work im Detail

Als Miner versucht man eine Hashfunktion (mathematische Gleichung), die aus einer Zeichenkette beliebiger Länge ist, eine Zeichenkette fester Länge umzuwandeln. Das besondere daran ist, dass die Schwierigkeit dieser Rechenoperation besonders groß ist. Es wird ein bestimmtes Ergebnis versucht zu erzielen, dass sich aus der Hashfunktion selbst ergibt.

Der eigene Anteil der Rechenkapazität im gesamten Netzwerk ist maßgebend für die Wahrscheinlichkeit ausgewählt zu werden, einen neuen Block zu minen.

Die Frage für den Miner lautet:"Welchen Input muss ich generiere um den gewünschten Output zu erreichen." Da man aber bei einer Hashfunktion keine Invertierbarkeit hat, kann man sich den Input nicht aus dem Output errechnen, sondern muss sozusagen drauf los „raten“. Hat man den gewünschten Input gefunden, ist der Block dann korrekt gemined und wird an die Blockchain angebunden. Dieser neue Block wird von den Teilnehmern im Netzwerk auf seine Korrektheit geprüft. Dies geschieht sehr viel schneller da der Proof of Work sehr viel schwerer zu erbringen ist, aber ungemein leicht zu bestätigen ist.

Schwachstellen im PoW Algorhitmus

Die größten Mängel dabei sind der große Aufwand, die Wertlosigkeit von Berechnungen und 51-Prozent-Attacken.

Bitcoin Mining Pools

Prozentuale Aufteilung der Bitcoin Mining Pools

Die 51 Prozent Attacke oder auch Mehrheitsattacke genannt, ist ein virtueller Angriff auf das Netzwerk, bei dem eine Gruppe von Usern die Mehrheit der Rechenleistung kontrollieren. Dadurch ist es dem Angreifer möglich, so gut wie alle Ereignisse in der Blockchain zu steuern. Im schlimmsten Fall wird die Block-Generierung monopolisiert und die Angreifer erhalten jede Block Belohnung, da sie andere Miner daran hindern können, Blöcke zu vervollständigen.