Aktuell wird für Bitcoin das Proof of Work verwendet, um neue Bitcoins zu erzeugen und Transaktionen zu bestätigen. Auch Ethereum funktioniert aktuell nach diesem Prinzip. Neben der Kritik, dass enorme Energieressourcen für die komplexen Rechenaufgaben benötigt werden, weist das Prinzip im Hinblick auf die Zukunft noch weitere Probleme auf. So ist beispielsweise die Maximalzahl aller Bitcoins auf 21 Millionen beschränkt. Es stellt sich die Frage was geschieht, wenn der letzte Bitcoins ausgeschüttet wurde. Findet ein Wechsel von Proof of Work zu Proof of Space statt?
Das Netzwerk als Sicherheit
Grundsätzlich geht es bei der Kryptotechnologie darum, dass das gesamte Netzwerk der Teilnehmer das System möglichst Fälschungssicher macht. Nach dem Prinzip der Mehrheit sollten potentiellen Dieben die Kraft des gesamten Netzwerkes entgegengestellt werden. Hierfür gibt es verschiedene Ansätze. Aktuell geht es meistens um die Rechenleistung (Proof-of-Work genannt).
Proof of Work
Für die sichere Informationsübertragung in der Blockchaintechnologie muss nach dem Proof of Work Prinzip Rechenleistung zur Verfügung gestellt werden. Beim Mining wird nach einem Block gesucht. Einfach gesagt muss eine entsprechende Zahlenkombination „gefunden“ werden. Je höher die Rechenleistung, desto wahrscheinlicher das Finden der Zahlenkombination und damit das Lösen des Blockes und das erhalten der Belohnung. Die Blöcke enthalten Transaktionen und somit ist die fehlerfreie Übertragung der Transaktionen durch eine hohe Rechenleistung gewährleistet. Auch bei Bitcoin gibt es Transaktionskosten. Die Höhe der Transaktionskosten entspricht einem Bieterverfahren. Soll eine Bezahlung schneller sein kostet diese mehr als eine langsame. Die Teilnehmer müssen also eine Gebühr vorschlagen und die Miner diese akzeptieren. Aktuell besteht der Erlös aus dem Mining vor Allem aus dem Erhalt neuer Bitcoins und der Ertrag aus Transaktionskosten fällt weniger ins Gewicht. Da die Menge der Bitcoins aber auf 21 Millionen begrenzt ist und die Anzahl ausschüttende Bitcoins für das Mining konstant abnehmen, kann es zur Situation kommen, dass der Ertrag aus dem Mining gegen 0 geht beziehungsweise nur noch aus den Transaktionskosten besteht, welche die anderen Nutzer bezahlen. Da die Transaktionen selbst verhältnismässig tiefe Rechenleistungen beanspruchen könnte es passieren, dass die Miner laufend tiefere Transaktionskosten akzeptieren und sich gegenseitig unterbieten. Dies könnte dazu führen, dass viele Miner Ihre Arbeit einstellen und die Difficulty (also die erforderliche Rechenleistung) so stark sinkt, dass 51 % Attacken erfolgreich sein könnten. Man Spricht hier von der Strategy of Commons, also der Tragödie des Allgemeinguts (Quelle Bitcoinwiki).
Der Proof of Stake
Eine Alternative dazu wäre der Proof of Stake. BTC-echo beschreibt Proof of Stake als „Virtualisierung des Minings“. Die Wahrscheinlichkeit des Findens eines Blockes steigt mit der Anzahl zur Verfügung gestellten Coins oder Token. Im Beispiel von Bitcoin wäre anstelle der Rechenleistung die Anzahl für das Mining zur Verfügung gestellte Bitcoins entscheidend dafür, ob man neue Bitcoins erhält . Nicht nur im Mining von neuen Bitcoins, sondern auch bei den Transaktionen wäre dann nicht mehr die Rechenleistung, sondern die Anzahl Bitcoins für die Verifikation einer Transaktion entscheidend. Ein Dieb müsste somit die Mehrzahl der Bitcoins besitzen, um einen erfolgreichen Angriff durchzusetzen. Proof of Stake ist aber auch Kritik ausgesetzt. Ein Besitzer von mehr als der Hälfte hätte unter Umständen das ganze Sagen. Ausserdem würde je nach Auslegung der Proof of Stake dem Netzwerkgedanken der generellen Unabhängigkeit wiedersprechen: So würden die Reichen immer reicher werden, ähnlich dem Zinseszinsmodell im oft kritisierten traditionellen FIAT Geldsystem.
Aktuell ist denkbar, dass der Übergang von Proof of Work zu Proof of Stake in einem Hybridsystem passiert. Bei Ethereum ist dies ein grosses Thema. Gemäss dem auf Github veröffentlichen Artikel „Casper Version 1 Implementation Guide“ beschreibt Vitalik Buterin einen Ansatz, bei welchem der Proof of Stake als „Casper“ bezeichnet wird. 1 % der Blöcke sollen durch Proof of Stake gesichert werden.
Proof of Space
Beim Proof of Space, auch Proof of Capacity genannt, ist nicht die Rechenleistung, sondern die Speicherkapazität entscheidend für das Mining. So erhöht sich das Finden eines Blockes durch das zur Verfügungstellen von möglichst viel Speicherplatz. Es gibt verschieden Ansätze für Proof of Space. So wäre es denkbar, dass der Prover das File Lokal erstellen kann. Für die Prüfung muss nicht das gesamte File ins Netzwerk gesendet werden muss, sondern nur ein zufällig ausgewählter Teil davon.
Generell
Es ist denkbar, dass sich noch neue Möglichkeiten finden, wie Informationen sicher übertragen werden. IOTA beispielsweise (https://iota.org/) hat einen anderen Ansatz, durch welchen die aktuellen Teilnehmer die Übertragung kostenlos ermöglichen, wodurch diese Technologie vor allem für Internet of Things interessant wird.
