Top-Fragen zum Ethereum-Beweis

(Emily Morter/Unsplash)

Da der Übergang von Ethereum zum Proof-of-Stake (PoS) bereits im September 2022 erwartet wird, ist es umso wichtiger, eine Vielzahl von Fragen und Missverständnissen rund um das Abstecken von Ether und die Funktionsweise der Konsensschicht zu klären.

Eine der Kernkomponenten des Proof-of-Stake ist ein Validator. Wie Miner beim Proof-of-Work sind Validatoren für die Verarbeitung von Transaktionen auf Ethereum verantwortlich und tragen so zur Sicherheit des Netzwerks bei. Jeder kann ein PoS-Validator werden, indem er mindestens 32 Ether (ETH) in den jeweiligen Vertrag einzahlt (staket). Das Protokoll wählt dann nach dem Zufallsprinzip Teilnehmer aus, die neue Blöcke vorschlagen und darüber abstimmen. Um ein Validator auf Ethereum zu werden, sind drei Softwareteile erforderlich: ein Ausführungs-Client, ein Konsens-Client und ein Validator.

Es gibt mehr als 400.000 Validatoren in der Beacon Chain, der Grundlage des zukünftigen Proof-of-Stake-Netzwerks von Ethereum. Alle 12 Sekunden werden Slots für neue Validatoren bereitgestellt, um einen neuen Block zu erstellen und ihn an andere Knoten (Teilnehmer) im Netzwerk zu senden.

In Blockchain-Netzwerken ist eine Epoche ein Zeitraum, der bestimmt, wann bestimmte Ereignisse eintreten werden. Beispiele hierfür sind die Rate, mit der Belohnungen verteilt werden, oder wann eine neue Gruppe von Validatoren mit der Validierung von Transaktionen beauftragt wird. Blockchain-Protokolle, die Epochen verwenden, unterscheiden sich darin, welcher Zeitraum eine Epoche definiert. Bei PoS Ethereum findet alle 32 Slots (6,4 Minuten) eine Epoche statt. Jeder Slot in einer Epoche stellt eine festgelegte Zeit für ein Validierungskomitee (Gruppen von mindestens 128 Validatoren) dar, um die Gültigkeit neuer Blöcke vorzuschlagen und zu bestätigen (über diese abzustimmen).

Um Fairness im Validierungsprozess zu gewährleisten, gruppiert die Beacon Chain Staker nach dem Zufallsprinzip in Komitees von mindestens 128 Validatoren und weist ihnen Slots zu. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass der Blockvorschlager ein Ausschussmitglied für den jeweiligen Slot sein kann oder auch nicht – er ist unabhängig.

Nachdem Sie nun Validatoren, Komitees und Epochen verstanden haben, können Sie damit beginnen, herauszufinden, wie Validatoren eine sogenannte Blockbelohnung verdienen. In jeder Epoche gibt es 32 Ausschussgruppen. Nachdem ein Komitee einem Block zugewiesen wurde, wird eine zufällige Person aus den 128 Mitgliedern des Komitees als Blockvorschlager ausgewählt. Diese Person ist die Einzige, die einen neuen Transaktionsblock vorschlagen kann, während die anderen 127 Personen über den Vorschlag abstimmen und die Transaktionen bestätigen. Sobald die Mehrheit zustimmt, wird der Block zur Blockchain hinzugefügt und der Validator, der den Block vorgeschlagen hat, erhält eine variable Menge ETH basierend auf einer Formelberechnung.

Siehe auch: Wie funktioniert das Abstecken von Ethereum?

Es gibt Strafen, wenn Validatoren sich unehrlich verhalten oder offline gehen. Wenn beispielsweise mehrere Blöcke vorgeschlagen werden (Äquivokation) oder widersprüchliche Bescheinigungen abgegeben werden (Stimmen), führt dies zu Strafen, die Slashing genannt werden, was bedeutet, dass Prüfer einen Prozentsatz ihrer eingesetzten ETH verlieren. Die Menge des gekürzten Ethers hängt von der Anzahl der Validatoren ab, die etwa gleichzeitig gekürzt werden, auch bekannt als „Korrelationsstrafe“. Sie kann zwischen 1 % für einen einzelnen Prüfer und 100 % des gekürzten Einsatzes eines Prüfers liegen.

Endgültigkeit ist das Konzept, dass Transaktionen auf einer Blockchain unveränderlich werden. Es garantiert, dass Daten, sobald sie in die kanonische Kette aufgenommen wurden, nicht verändert, gelöscht oder verloren gehen können. Die Zeit bis zum Erreichen eines Endgültigkeitszustands hängt von der Latenzstufe der Blockchain ab.

Die Endgültigkeit bei PoS Ethereum wird durch eine deterministische Methode und sogenannte „Checkpoint“-Blöcke organisiert. Der erste Block in jeder Epoche (alle 32 Slots) ist ein Kontrollpunkt. Anschließend stimmen die Teilnehmer über Kontrollpunktpaare ab, die als gültig gelten.

Sobald ein Kontrollpunkt eine Supermehrheit (zwei Drittel der gesamten eingesetzten ETH) erhält, wird er gerechtfertigt. Wenn sein untergeordneter Prüfpunkt gerechtfertigt ist, wird er auf „finalisiert“ aktualisiert und alle vorherigen Epochen werden ebenfalls finalisiert. Im Wesentlichen hängt der Unterschied zwischen gerechtfertigten und endgültigen Kontrollpunkten davon ab, wo sie sich auf der Zeitachse befinden.

Da die Endgültigkeit bei PoS mindestens zwei Drittel erfordert (Supermehrheitsvotum), könnte ein Angreifer die Endgültigkeit verhindern, indem er mit mindestens einem Drittel der gesamten eingesetzten ETH abstimmt. Aber hier kommt das Inaktivitätsleck ins Spiel. Wenn die Kette mehr als vier Epochen lang nicht ihre Endgültigkeit erreicht, wird das Inaktivitätsleck den Einsatz von Ether durch Validatoren reduzieren, die gegen die Mehrheit stimmen, und es ehrlichen Validatoren ermöglichen, die Kette fertigzustellen.

Ein 51-Prozent-Angriff liegt vor, wenn eine Gruppe von Minern oder Knoten ausreichend Besitz über die Hash-Leistung einer Blockchain hat, um deren Funktionsweise zu verändern. Während dies mit PoS Ethereum immer noch möglich ist, müsste ein Angreifer 51 % der gesamten eingesetzten ETH besitzen, was bedeuten würde, ETH im Wert von Milliarden und Abermilliarden Dollar zu kontrollieren.

Doch selbst wenn ein Angreifer seinen Einfluss nutzen könnte, um eine veränderte Version von Ethereum zu erstellen (aufgrund einer Mehrheitsentscheidung), könnte die Community mit PoS einen Gegenangriff starten. Ehrliche Validatoren und Teilnehmer könnten die Minderheitenkette weiter ausbauen und andere dazu ermutigen, dasselbe zu tun.

Obwohl der Start und die Wartung extrem kostspielig sind, wird es insgesamt umso schwieriger, einen erfolgreichen Cyberangriff zu starten, je höher die Anzahl der Teilnehmer in einem Netzwerk ist.

Ja, das ist bei SaaS-Anbietern möglich.

SaaS, kurz für Software as a Service, hilft Validatoren gegen eine geringe Gebühr beim Betrieb und Betrieb ihrer Clients (Hardware). Dieser Service bietet Benutzern den Vorteil, Blockprämien zu verdienen, ohne sich um Hardwarespezifikationen, Einrichtung, Knotenwartung und Upgrades kümmern zu müssen. Während Validatoren keinen Zugang zu Schlüsseln gewähren müssen, die Abhebungen oder Transfers eingesetzter Gelder ermöglichen, besteht für Validatoren immer noch das Risiko, dass SaaS-Betreiber böswillig handeln oder einer strengen Regulierung unterliegen – und daher ein höheres Maß an Vertrauen in einen Dritten erfordern Party.

Solo-Einsätze gelten als Goldstandard, da sie es den Benutzern ermöglichen, völlige Autonomie über ihre Hardware und Mittel zu behalten. Neben dem Solo-Einsatz gibt es jedoch auch andere Methoden wie SaaS und Pooled-Einsatz. Während von allen Validatoren ein Einsatz von mindestens 32 ETH verlangt wird, eignen sich Stake-as-a-Service oder gepoolte Einsätze eher für Personen, denen der Umgang mit der erforderlichen Hardware unangenehm ist oder die den Schwellenwert von 32 ETH nicht erreichen können. Folgendes sollten Sie berücksichtigen, wenn Sie entscheiden, ob Sie mit dem Solo-Einsatz beginnen möchten.

Sie können einem sogenannten Absteckpool beitreten. Pooled Staking ist eine Methode, die für alle geeignet ist, die nicht in der Lage sind, 32 ETH einzuzahlen. Dadurch entfällt zwar auch die Notwendigkeit, Hardware zu warten, wie dies bei SaaS der Fall ist, es besteht jedoch immer noch das Risiko, dass Sie einem Dritten den Betrieb und die Wartung des Knotens anvertrauen müssen, was mit einer Gebühr verbunden ist. Neben der Vergabe von Belohnungen für das Abstecken von ETH bieten zahlreiche Absteckpools einen Liquiditäts-Token an, der einen Anspruch auf die abgesteckte ETH und die generierten Belohnungen darstellt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass Stake-Pools es Benutzern ermöglichen, die Kontrolle über ihre Gelder zu behalten und Stake-ETH als Sicherheit in DeFi-Anwendungen (dezentrale Finanzierung) zu verwenden.

Obwohl es vom Anbieter abhängt, wird die Entnahme von ETH erst nach dem Shanghai Hard Fork erlaubt sein. Dennoch ist ein abgeleiteter Token namens stETH (Staked Ether) mittlerweile frei handelbar. Sobald Auszahlungen aktiviert sind, werden außerdem die Ausstiegsraten für Validatoren durch das Protokoll gestaffelt, um Marktschwankungen oder Sicherheitsrisiken vorzubeugen. Laut der Ethereum-Website dürfen nur sechs Validatoren pro Epoche aussteigen (alle 6,4 Minuten, also 1.350 pro Tag oder nur ~43.200 ETH pro Tag von 10 Millionen eingesetzten ETH). Darüber hinaus bleibt die ETH zwar noch für einen bestimmten Zeitraum nach der Fusion gesperrt, Validatoren haben jedoch sofortigen Zugriff auf die Gebührenprämien/MEV (Miner Extractable Value), die bei Blockvorschlägen verdient werden.

Nein, beim Abstecken von ETH wird eine beliebige Menge Ether hinterlegt und gesperrt, um die Konsensschicht (die Beacon-Kette) zu validieren und zu sichern und dafür Belohnungen zu erhalten. Auf Plattformen wie Lido Finance können Benutzer ihre ETH einsetzen und stETH erhalten, das gehandelt oder für andere DeFi-Anwendungen wie Kreditvergabe verwendet werden kann. Im Wesentlichen bietet es Benutzern die Möglichkeit, den Handel oder die Transaktion fortzusetzen, während ihre ETH-Währung im Einzahlungsvertrag gesperrt ist. Inhaber von stETH können ihre Token auch gegen eine entsprechende oder 1:1-Menge Ether (zusammen mit den aufgelaufenen Erträgen) einlösen, sobald der Übergang zum Proof-of-Stake abgeschlossen ist.

Andere Versionen der abgesteckten ETH umfassen: aETHc (Ankr), BETH (Binance) und rETH (Rocket Pool)

Siehe auch: Von stETH über wETH bis Gwei: Die verschiedenen Schattierungen von Ethereum verstehen

Im Gegensatz zu wETH, das jederzeit 1:1 gegen ETH handelbar ist, wurde nie eine Parität zwischen stETH und Ether angenommen. Um zu verhindern, dass größere Akteure (wie Lido) stETH schnell verkaufen und sich bei Marktvolatilität negativ auf den Preis von ETH auswirken, ist stETH nicht an ETH gebunden. Dies liegt auch daran, dass stETH laut einem Bericht von Coinshares vom 16. Juni im Gegensatz zu einem Stablecoin keine 1:1-Korrelation benötigt, um korrekt zu funktionieren. Sein Wert wird vielmehr durch die unflexible Natur der ETH gestützt, die für einen bestimmten Zeitraum gesperrt ist.

Validatoren werden über einen pseudozufälligen Prozess durch RANDAO ausgewählt. Da RANDAO Teil der Infrastruktur im Ethereum-Ökosystem ist, besteht die Grundvoraussetzung darin, dass die Beacon-Kette in jeder Epoche RANDAO nutzt, um jedem Slot Blockvorschlager zuzuweisen, und Validatoren verschiedenen Gremien zuweist.

Obwohl RANDAO bei der Generierung der endgültigen Zahl immer noch potenziellen Voreingenommenheiten oder Manipulationen ausgesetzt ist, gilt es derzeit als ausreichend sicher. Vor diesem Hintergrund könnte Ethereum in Zukunft eine sogenannte verifizierbare Verzögerungsfunktion (VDF) integrieren, die die Berechnungszeit verlängert, schwieriger vorhersehbar macht und in der Lage ist, zufällige Abweichungen auf der letzten Ebene zu eliminieren. Da Zufälligkeit für die Beacon-Kette von grundlegender Bedeutung ist und von Dfinitys Konzept eines Zufalls-Beacons inspiriert ist, hat jeder Validator genau die gleiche erwartete Auszahlung und die gleiche Wahrscheinlichkeit, für Aufgaben ausgewählt zu werden, obwohl größere Unternehmen wie Coinbase mehr Blöcke vorschlagen können.

Siehe auch: Wird ein Proof-of-Stake-Ethereum zu mehr Zentralisierung führen?

Ein häufiges Argument unter Befürwortern von Proof-of-Work ist, dass Proof-of-Stake die Reichen begünstigt und die Belohnungen für diejenigen mit weniger Ether verringert. Obwohl Benutzer proportional zur Menge der eingesetzten ETH eine höhere Rendite erzielen (und einige mehrere Validator-Clients betreiben können), gilt die feste jährliche Rendite von 5 % bis 15 % für alle Teilnehmer, unabhängig davon, ob ein einzelner Validator 32 ETH oder eine Institution einsetzt setzt 100 ETH + auf mehrere Konten ein.

Sowohl Proof-of-Work als auch Proof-of-Stake verfügen über Hebel, die durch die Investition von mehr Geld auf die eine oder andere Weise betätigt werden können. Durch den Kauf weiterer Mining-Rigs oder die Suche nach günstigeren Energiequellen können Miner mit Proof-of-Work ihre Rechenleistung steigern. Durch den Einsatz von mehr ETH als Proof-of-Stake erhöhen sich die Chancen, dass Menschen für die Validierung von Transaktionen ausgewählt werden.

Der Hauptvorteil von PoS im Hinblick auf die Investition besteht darin, dass es im Gegensatz zu PoW geringere laufende Kosten mit sich bringt. Es ist weniger energieintensiv und erfordert keine ständigen Upgrades der Mining-Einrichtungen, die für den Arbeitsnachweis erforderlich sind. Aber letztendlich bestimmen Angebot und Nachfrage einen Großteil der Kosten für die Teilnahme an beiden Konsensmechanismen, und diese Kosten werden immer schwanken.

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Mason Marcobello ist ein australischer Autor, der für The Defiant, Decrypt und CoinDesk geschrieben hat.

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