Consensus – Konsens

Was bedeutet der Begriff "Consensus" in Bezug auf Blockchain?

Der Begriff "Consensus" hat verschiedene Konnotationen. Zum einen sind die Konsensregeln gemeint, die die Full Nodes bei der Prüfung von Blöcken und Transaktionen anwenden. Zum anderen bezeichnen Blockchain-Enthusiasten mit Konsens eine Übereinstimmung bei Entscheidungen innerhalb der Community.

Konsensregeln

Bitcoin & Co. basieren auf Distributed Ledger Technology, kurz DLT. Jede Transaktion, die im Netzwerk geplant ist, wird auf ihre Gültigkeit geprüft. Das gleiche gilt für Blöcke, die Transaktionen bündeln. Sie bilden die "Bausteine" der Blockchain.

Erst nach positivem Bescheid darf das System die Transaktion zulassen. Die Prüfung obliegt den Teilnehmern, das heißt den Full Nodes.

Die Gültigkeit ergibt sich aus den Konsensregeln. Bei dezentralen Systemen wie Kryptowährungen muss sich jeder Teilnehmer an diese Spielregeln halten, damit die Abläufe funktionieren. Verletzt eine Transaktion die Regeln, lehnen sie die Nodes ab.

Konsensregeln wie Proof of Work udn Proof of Stake definieren in der Regel folgende Punkte:

• Die Anzahl von ausgeschütteten Coins pro Block ist begrenzt (bei Bitcoin sind es aktuell 12,5 pro Block).
• Transaktionen müssen die richtigen Signaturen aufweisen.
• Transaktionen und Blöcke benötigen das korrekte Datenformat.
• Es gibt kein Double Spending pro Block.

Wenn Nodes Transaktionen unter verschiedenen Regeln annehmen, handelt es sich um zwei unterschiedliche Netzwerke. Das ist zum Beispiel bei Bitcoin und Bitcoin Cash der Fall.

Zur Vollständigkeit: In der DLT-Community hat sich der Begriff Konsensmodell für diese Rahmenwerke etabliert. Es gibt jedoch auch Stimmen, die in häufig verwendeten Modellen wie Proof of Work und Proof of Stake Sybil-Kontrollmechanismen sehen. Das bedeutet im Grunde genommen, dass diese Modelle immer mit einem "echten" Protokoll gekoppelt sein müssen. Beispiele hierfür sind PBFT, Ben-Or, Tendermint / Cosmos oder Avalanche.

Übereinstimmung bei Änderungen

Konsensregeln sind nicht in Stein geschrieben. Für den Fall, dass kleinere Änderungen notwendig werden, einigt sich die Gemeinschaft auf einen Soft Fork. Die Regeln ändern sich in Folge durch ein Software-Update. Gibt es keinen Konsens, kann es zum Hard Fork kommen und die Blockchain spaltet sich in zwei Ketten auf.

Diese Art der Übereinstimmung wird ebenfalls als "Consensus" bezeichnet.

Generelle Übereinstimmung

Die dritte Bedeutung von Konsens ist eine Übereinstimmung von Experten. Viele Blockchain-Projekte sind Open Source. Sie benötigen das Vertrauen der (Experten-)Mehrheit, um eine Chance auf Weiterentwicklung zu haben.

Was ist ein Konsensmodell?

Die meisten Kryptowährungen basieren auf dem Blockchain-Prinzip. Ihre Konsensregeln etablieren Hürden für das Hinzufügen von Blöcken. Die Vorgaben stellen sicher, dass Transkationen fair und transparent ablaufen.

Das Raster, das den jeweiligen Regeln zugrundeliegt, wird Konsensmodell genannt. Es gibt verschiedene Herangehensweisen. Das bekannteste ist Proof of Work (PoW). Auf diesem Protokoll basiert unter anderem Bitcoin.

Proof of Work (PoW)

Proof of Work hat ein Anreizprinzip. Damit alle Transaktionen nachvollziehbar gespeichert werden, kommen sie zusammengefasst in Blöcken an die Blockchain. Nur gültige Blöcke sind zugelassen. Die Überprüfung dieser Voraussetzung liegt in der Verantwortung von Teilnehmer mit speziellen Voraussetzungen. Sie lösen komplizierte Rechenaufgaben, bis das Ergebnis mit dem vorgegebenen Muster der Blockchain übereinstimmt.

Als Belohnung erhalten sie eine vordefinierte Anzahl an Coins der jeweiligen Währung. Sie haben also Münzen "geborgen" und werden daher als "Miner" bezeichnet.

Proof of Stake (PoS)

Beim PoS-Konzept steht nicht die Rechenstärke im Fokus. Wer den nächsten Block hinzufügen darf, wird anhand mehrerer Kriterien bestimmt. Anhaltspunkte sind zum Beispiel das Alter der gehaltenen Coins oder deren Volumen. Der Validator des Blocks hat in allen Kriterien einen gewissen "Stake".

Dieser Interessensanteil soll sicherstellen, dass Coins nicht nur aus Profitstreben geschöpft werden.

Weitere Konsenmodelle

Proof of Work und Proof of Stake sind die vorherrschenden Konsensprotokolle. Daneben gibt es eine Reihe weiterer Konzepte:

• Proof of Elapsed Time (PoET)
• Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT)
• Proof of Activity (PoA)
• Proof of Burn (PoB)
• Proof of Capacity (PoC)
• Tendermint Consensus
• Hyperledger Consensus