Was ist ein Konsens-Mechanismus?

Einleitung

In einem verteilten System, wie einer Blockchain, hat nicht jeder das Recht, jederzeit Änderungen vorzunehmen. Jede neue Information, die einer Blockchain hinzugefügt wird, erfordert eine Validierung durch andere Teilnehmer, welche zusammen die Sicherheit und Integrität des Systems gewährleisten. Daher ist eine Blockchain nur eine lineare Abfolge von Ereignissen.

3 Schritte eines Konsens-Mechanismus

Es gibt viele verschiedene Konsens-Mechanismen, jedoch ist all diesen Arten eine zentrale Ressource gemein, wie z.B. Rechenleistung (Proof of Work) oder ein Token (Proof of Stake), die in der Autorisierung für Veränderungen an einer Blockchain eine relevante Rolle spielt.

Grundlegend können Konsens-Mechanismen in drei Schritte gegliedert werden.

1. Auswahl eines Verantwortlichen

Bei den meisten Blockchains geschieht die Auswahl des Verantwortlichen nach einem gewichteten Zufall in Abhängigkeit zur Verteilung der jeweiligen Ressource. Der Ausgewählte bestimmt dann die Reihenfolge der aufgetretenen Ereignisse aus seiner Sicht des Systems. Proof of Work trifft diese Auswahl anhand der beigesteuerten Rechenleistung im Netzwerk. Im Gegensatz dazu wird dies in Proof of Stake (PoS) mit Hilfe eines synthetischen Tokens ermöglicht.

Vereinfacht gesagt: Eine Gruppe erreicht einen Konsens über die Reihenfolge von Ereignissen in einer verteilten Umgebung (geografisch voneinander getrennt).

2. Aktualisierung der Daten des Systems

Der in Schritt 1 Ausgewählte darf nun “Arbeit” erledigen, indem er den Zustand des Systems/ Blockchain aktualisiert. Dabei wird ein neuer Block erstellt, welcher Informationen über die vorgeschlagenen Änderungen enthält, welcher im weiteren Zuge an die bestehende Blockchain angehängt wird. Jeder Block enthält Informationen über Transaktionen, die seit dem letzten Block aufgetreten sind. Dies schließt einen Verweis auf den vorherigen Block und einen Zeitstempel mit ein.

Schließlich wird der Block kryptographisch vom “Ausgewählten” signiert, um dessen Identität zu beweisen und an das Netzwerk übertragen.

3. Validierung durch das Netzwerk

Wie wir nun wissen ist der Vorteil eines solchen Systems, dass keine zentrale Figur Änderungen hervorrufen kann, ohne die Bewilligung von der Mehrheit aller Beteiligten im Netzwerk. Daher besteht der letzte Schritt darin, den Block durch das Netzwerk zu validieren.

Dabei überprüft jeder Netzwerkteilnehmer, ob die geleistete Arbeit des Ausgewählten korrekt ist. Bei Bitcoin’s Block-Validierung wird so zum Beispiel sichergestellt, dass kein neues Bitcoin aus dem Nichts erzeugt wird bzw. Bitcoin aus einem Wallet mehrfach, doppelt ausgegeben werden kann.
Im weiteren Verlauf akzeptiert das Netzwerk diesen Block, es sei denn, es wurden invalide Transaktionen erkannt. In diesem Fall schlägt der Validierungsschritt fehl und erkennt den Block nicht an, sodass die Blockchain unverändert bleibt. Dieser Prozess wiederholt sich immer wieder, sodass die Blockchain kontinuierlich wächst.

Schlusswort

Es gibt ein breites Spektrum an technischen Details, die von Blockchain zu Blockchain variieren. Daher gibt es viele verschiedene Möglichkeiten zur Implementierungen von Proof of Work (PoW) und Proof of Stake (PoS). Dennoch helfen diese drei Schritte, um zumindest ein grundlegendes Verständnis zu erlangen, was ein Konsens-Mechanismus macht und wie er funktioniert.