Was ist Nakamoto-Konsens und wie treibt es Bitcoin an?

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Die Innovation von Satoshi ermöglichte einen globalen Konsens ohne eine zentralisierte Autorität und schuf so das erste wirklich vertrauenswürdige Geldsystem.

Eine der einzigartigsten Eigenschaften von Bitcoin ist der Konsensalgorithmus, der den Präzedenzfall für ein byzantinisches fehlertolerantes (BFT) Peer-to-Peer-Währungssystem geschaffen hat. Die gebräuchlichste Definition des Konsensalgorithmus von Bitcoin, genauer gesagt die Definition, auf die die meisten Online-Quellen verweisen, ist Proof-of-Work (PoW), der Konsensmechanismus, der darauf beruht, dass die Teilnehmer kryptografische Rätsel lösen, um neue Informationen zu validieren. Obwohl PoW ein wesentlicher Teil des Gesamtkonsensmodells von Bitcoin ist, umfasst es nicht die Gesamtheit, wie neue Blöcke zur Blockchain hinzugefügt werden. Vielmehr ist PoW Teil eines größeren Konsensalgorithmus, der allgemein als „Nakamoto Consensus“ bekannt ist und nach dem pseudonymen Schöpfer von Bitcoin selbst benannt ist. Der Nakamoto-Konsens unterschied Bitcoin von den unzähligen Implementierungen digitaler Währungen, die es zuvor gab, wie DigiCash oder B-Money. Das einzigartige Konsensmodell von Bitcoin ermöglichte es, das erste BFT-System (Byzantine Fault Tolerant) zu sein, das auf organische Weise skalieren konnte und somit den Präzedenzfall für nachfolgende Kryptowährungen schuf, die weiterhin eine Variation des Nakamoto-Konsens verwenden, um ihre Protokolle zu betreiben.

Ein wesentlicher Teil des Nakamoto-Konsens, zumindest in Bitcoin, ist PoW. PoW bezieht sich auf den kryptographischen Mechanismus, der darauf beruht, dass die Teilnehmer in der Lage sind, harte Rechenprobleme zu lösen, um einen höheren Anteil am Netzwerk zu haben. Im Fall von Bitcoin ist PoW im Wesentlichen ein verteilter Weg für Teilnehmer in der Kette, um den gültigsten Block zu bestimmen. Jeder Teilnehmer (oder Bergmann) P Versuche um eine gültige Lösung für den bevorstehenden Transaktionsblock zu finden. Dabei geht es darum, einen Wert zu finden h wie das, wenn h mit dem Hashing-Algorithmus SHA-256 gehasht wird, wird der gewünschte Wert gefunden. Dies ist oft ein iterativer Prozess; Nonces (einmal verwendete Zahlen) werden an das Ende des Strings angehängt, der jede nachfolgende Runde gehasht wird, bis der erforderliche Wert angegeben ist. Wenn P schafft es, eine Lösung für das PoW zu finden, senden sie ihren Block an den Rest des Netzwerks, wo er dann genehmigt wird, wenn keine der Transaktionen innerhalb des Zeitstempels bereits ausgegeben wurde. P erhält dann eine Belohnung in Bitcoin als Entschädigung für die Menge an Rechenleistung, die sie aufgewendet haben, um den nächsten Transaktionsblock zu validieren.

Mining in Bitcoin ist in Wirklichkeit der Einsatz einer bestimmten Menge an Rechenressourcen für den alleinigen Zweck, rechenintensive Probleme zu lösen und neue Blöcke zu validieren. Je mehr Rechenleistung ein einzelner Knoten hat, desto wahrscheinlicher ist es, einen korrekten Wert für den SHA-256-Hash zu finden und somit den kryptografischen Hash zu lösen, der mit dem PoW dieses bestimmten Blocks verbunden ist. PoW ermöglicht es Bitcoin, sowohl vollständig dezentralisiert als auch vollständig sicher zu sein. Jeder kann am Mining-Prozess teilnehmen, ohne vorher eine bestimmte Anzahl von Bitcoins besitzen zu müssen. Tatsächlich ist es völlig unbekannt, wer der Gewinner der nächsten Mining-Belohnung zu einem bestimmten Zeitpunkt sein wird, wobei zusätzliche Rechenleistung nur dazu dient, die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, dass ein einzelner Knoten erfolgreich ist. Darüber hinaus bietet der Mining-Prozess auch einen Anreiz für Nodes, ehrlich zu handeln, da die Belohnungen mit dem Senden des richtigen Blocks verbunden sind. Dies bedeutet, dass ein böswilliger Angreifer, um das Netzwerk zu übernehmen, über 51 % der Rechen-/Hashing-Leistung im Netzwerk kontrollieren und die Validierung legitimer Blöcke verhindern muss. Dies wird allgemein als „51 %-Angriff“ bezeichnet. Aufgrund der aktuellen Größe des Bitcoin-Netzwerks sind die wirtschaftlichen Kosten für die Ansammlung von über 51% der derzeit im Netzwerk vorhandenen Hashing-Leistung hoch und daher äußerst schwierig.

Der zweite Teil des Nakamoto Consensus hat es Bitcoin ermöglicht, die erste skalierbare BFT-Währungsplattform zu sein. Nakamoto Consensus legt großen Wert auf die längste Kette und argumentiert, dass die längste Kette, die auch nach Zeitstempeln gültig ist (keiner der Blöcke ist beispielsweise aufgrund von doppelt ausgegebenen Transaktionen ungültig), die legitimste ist, da sie die größte hatte Menge an Rechenressourcen, die dafür vorgesehen sind. Dies führt zu Vertrauen in ein ansonsten vertrauenswürdiges System und ermöglicht so, dass das Bitcoin-Netzwerk ohne eine zentralisierte Autorität funktioniert. Wenn ein Teilnehmer beispielsweise inaktiv war oder neu beigetreten ist, kann er einfach die aktuell längste Kette als Beweis dafür akzeptieren, was zuvor im Netzwerk passiert ist. Sie müssen sich nicht auf einen Dritten oder eine Einrichtung verlassen; Stattdessen bauen sie einfach auf der längsten gültigen Kette auf und erhalten so die Möglichkeit, Belohnungen zu erhalten, indem sie einen rechentechnisch gültigen Block vorschlagen. Tatsächlich ermöglichte die „längste Kettenregel“, wie sie von der Kryptowährungsgemeinschaft genannt wurde, Bitcoin erfolgreich zu sein, wo frühere digitale PoW-Währungen gescheitert waren. Es ermöglichte den Teilnehmern, Vertrauen in das Netzwerk zu haben, und setzte auch einen Standard, durch den Bergleute nach Belieben ein- und aussteigen konnten, ohne sich einer Autorität unterwerfen zu müssen. Die längste Kettenregel wurde von zahlreichen digitalen Asset-Systemen und Blockchains übernommen, die nach Bitcoin kamen.

Nakamoto Consensus revolutionierte letztendlich sowohl die digitale Währung als auch die moderne Kryptographie durch die Einführung einer skalierbaren BFT-Lösung, die es Bitcoin ermöglichte, als vertrauenswürdiges Peer-to-Peer-Transaktionssystem erfolgreich zu sein. Konkret ist es Nakamoto Consensus gelungen, einen Messstandard für die Gültigkeit der Blockchain zu schaffen: die Menge der dafür aufgewendeten Rechenressourcen. Obwohl das Nakamoto-Konsensmodell viel Kritik erfahren hat, vor allem aufgrund seiner Tendenz, die Kette spalten zu lassen, bleibt es einer der effizientesten und erfolgreichsten Konsensmechanismen unter dezentralen Netzwerken. Durch das Anhängen einer knappen Ressource (Rechenleistung) an die Blockchain verleiht Nakamoto Consensus Bitcoin impliziten Wert, Sicherheit und Vertrauen gegenüber anderen Währungssystemen.

Dies ist ein Gastbeitrag von Archie Chaudhury. Die geäußerten Meinungen sind ausschließlich ihre eigenen und spiegeln nicht unbedingt die von BTC Inc. wider Bitcoin-Magazin.

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