Proof of Work vs. Proof of Stake: was ist der Unterschied?

Das Wichtigste in Kürze

• Proof of Work und Proof of Stake sind zwei Verfahren, mit denen sich ein Netzwerk aus Fremden ohne zentrale Instanz auf ein gemeinsames Hauptbuch einigt.
• Bei Proof of Work müssen die Teilnehmer Rechenleistung und Strom aufwenden. Bei Proof of Stake sperren sie Coins als Einlage, die ihnen bei Betrug weggenommen werden kann.
• Bitcoin nutzt Proof of Work. Ethereum nutzte Proof of Work bis September 2022 und wechselte dann zu Proof of Stake.
• Jedes Verfahren hat Abwägungen bei Energieverbrauch, Hardware, Vermögenskonzentration und den Annahmen, auf denen seine Sicherheit beruht.
• Hier wird keines für besser erklärt. Was wichtiger ist, hängt davon ab, was Sie an einem Netzwerk schätzen.

Welches Problem lösen beide?

Beide Mechanismen lösen dasselbe Problem: Sie entscheiden, wer den nächsten Block von Transaktionen anfügen darf, und sie machen Betrug teuer. Ein Netzwerk ohne zentralen Betreiber braucht eine Regel, die verhindert, dass jemand das Hauptbuch einfach zu seinen Gunsten umschreibt.

Die gemeinsame Idee ist, Betrug mit realen Kosten zu verbinden. Wer ehrlich spielt, wird belohnt, und wer das System betrügen will, verliert etwas Wertvolles. Proof of Work und Proof of Stake unterscheiden sich darin, was dieses Wertvolle ist. Im einen Fall ist es bereits aufgewendete Energie, im anderen riskiertes Kapital. Die Grundlagen zu Blöcken und Transaktionen finden Sie in Wie funktioniert Bitcoin?.

Wie funktioniert Proof of Work?

Bei Proof of Work wetteifern die Miner darum, immer wieder eine Hashfunktion auszuführen, bis einer von ihnen ein Ergebnis unterhalb eines Zielwerts findet. Das Finden erfordert riesige Mengen an Versuchen, das Prüfen dagegen nur eine einzige Berechnung. Der Gewinner veröffentlicht den nächsten Block und erhält die Blockbelohnung.

Die Kosten liegen außerhalb des Systems. Miner kaufen spezialisierte Maschinen und bezahlen Strom, und sie verdienen nur dann Belohnungen, wenn sie die Regeln befolgen, denn jeder Node lehnt ungültige Blöcke ab, und die Arbeit wäre umsonst gewesen. Um alte Geschichte umzuschreiben, müsste ein Angreifer die Arbeit für diese Blöcke wiederholen und danach das ehrliche Netzwerk überholen. Die Einzelheiten, darunter Schwierigkeit und Hardware, stehen in Bitcoin-Mining von innen.

Eine wichtige Eigenschaft ist, dass die Arbeit in der physischen Welt verankert ist. Niemand kann Rechenleistung aus dem Nichts erschaffen, und Ihr Einfluss hängt von den Maschinen und dem Strom ab, die Sie tatsächlich einbringen können. Eine weitere ist, dass vorab nichts gesperrt werden muss: Ein neuer Miner kann allein mit Hardware und Strom einsteigen, und die Geschichte der Chain lässt sich von jedem ab dem ersten Block überprüfen.

Wie funktioniert Proof of Stake?

Bei Proof of Stake sperren Teilnehmer, sogenannte Validatoren, Coins als Einlage, den sogenannten Stake. Das Protokoll wählt Validatoren aus, die Blöcke vorschlagen und bestätigen, und die Chance, gewählt zu werden, wächst im Allgemeinen mit dem eingesetzten Stake. Validatoren verdienen Belohnungen für ehrliche Arbeit.

Abschreckend wirkt die Einlage. Verstößt ein Validator gegen die Regeln, etwa indem er zwei widersprüchliche Versionen der Geschichte signiert, kann das Protokoll einen Teil seines Stakes vernichten, eine Strafe, die oft Slashing genannt wird. Ein Validator, der lediglich offline ist, kann kleinere Beträge verlieren. Betrug hat also direkte Kosten, die in der eigenen Währung des Netzwerks anfallen.

Weil niemand Maschinen im Wettlauf betreiben muss, kann ein Validator mit bescheidener Hardware arbeiten. Die Kosten verlagern sich vom Strom zum Kapital: Man braucht Coins zum Staken, und dieses Kapital trägt Risiko und kann während der Sperre nicht anderweitig genutzt werden.

Wie schneiden die beiden im Vergleich ab?

Frage	Proof of Work	Proof of Stake
Was setzt man ein?	Hardware und Strom	Coins, die als Einlage gesperrt werden
Was ist die Strafe für Betrug?	Vergeudete Arbeit und entgangene Einnahmen	Ein Teil des Stakes kann vernichtet werden
Energieverbrauch	Hoch, konstruktionsbedingt	Deutlich niedriger
Wer bekommt mehr Einfluss?	Wer mehr Rechenleistung hat	Wer mehr Stake hat
Einstieg ins Netzwerk	Hardware kaufen oder mieten	Coins erwerben und sperren
Netzwerke, die es nutzen	Bitcoin	Unter anderem Ethereum seit 2022

Diese Tabelle ist eine Vereinfachung, und reale Netzwerke fügen viele Einzelheiten hinzu. Sie erfasst aber den Kernunterschied: Das eine verankert die Sicherheit in äußeren Ressourcen, das andere in der eigenen Währung des Netzwerks.

Und die Energie?

Die Energie ist der sichtbarste Unterschied. Proof of Work verbraucht viel Strom, weil der Aufwand die Sicherheit ausmacht. Proof of Stake braucht das nicht und verbraucht deshalb nur einen kleinen Bruchteil davon. Als Ethereum 2022 den Wechsel vollzog, sank sein Energieverbrauch stark, ein weithin berichtetes Ergebnis des Merge.

Ob der Energieaufwand von Proof of Work vertretbar ist, ist ebenso eine Wertefrage wie eine technische. Kritiker verweisen auf Emissionen und Folgen vor Ort. Befürworter argumentieren, Miner suchten günstigen und oft ansonsten verschwendeten Strom, und der Aufwand erkaufe ein Sicherheitsmodell ohne Insider. Diese Behauptungen werden im oben verlinkten Mining-Artikel weiter behandelt, und die Schlagzeilenzahlen keiner Seite sind gesichert.

Welche Sicherheitsannahmen gelten?

Beide Systeme gehen davon aus, dass ein Angreifer nicht genug von der knappen Ressource zusammenbringen kann, um die Kontrolle zu übernehmen. Bei Proof of Work ist diese Ressource Rechenleistung. Bei Proof of Stake sind es gestakte Coins. Die Angriffe und Abwehrmaßnahmen unterscheiden sich.

Proof of Work. Wer die Mehrheit der Hashrate kontrolliert, könnte jüngste Blöcke umordnen oder bestimmte Transaktionen blockieren, aber keine Coins von Adressen stehlen, die er nicht kontrolliert. Diese Leistung zusammenzubringen würde enorme Ausgaben erfordern und wäre sichtbar. Das Sicherheitsbudget wird fortlaufend durch Belohnungen und Gebühren bezahlt.

Proof of Stake. Wer einen großen Anteil des Stakes kontrolliert, könnte das Netzwerk stören, riskiert damit aber durch Slashing die eigenen Coins, und die Gemeinschaft kann darauf reagieren, indem sie die Regeln ändert. Proof of Stake stützt sich auch offener auf soziale Abstimmung: Ein Node, der lange offline war, braucht einen aktuellen vertrauenswürdigen Bezugspunkt, um zu wissen, welche Chain die richtige ist. Forschende nennen diese Eigenschaft schwache Subjektivität (Weak Subjectivity).

Das sind unterschiedliche Wetten. Die eine setzt auf physische Kosten und eine lange Erfolgsbilanz, die andere auf sorgfältig entworfene Anreize und wirtschaftliche Strafen. Beide haben echte Netzwerke betrieben, und beide werden weiter untersucht.

Welche Kritik gibt es an beiden?

Fairness fällt leichter, wenn beide Seiten zu Wort kommen.

• Proof of Work wird kritisiert wegen des Energieverbrauchs, wegen der Konzentration der Hardwareherstellung bei wenigen Unternehmen und wegen der offenen Frage, ob Gebühren allein die Sicherheit finanzieren können, sobald die Block-Subsidy (Blocksubvention) ausläuft. Wie die Subvention schrumpft, steht in Was ist das Bitcoin-Halving?.
• Proof of Stake wird kritisiert, weil Inhaber von mehr Coins mehr Belohnungen verdienen und mehr mitzureden haben, was manche als Tendenz sehen, dass sich Vermögen selbst vermehrt. Kritiker verweisen außerdem auf die Abhängigkeit von Regeln und sozialer Abstimmung an den Rändern und darauf, dass die Sicherheit des Systems in demselben Vermögenswert gemessen wird, den es schützt.

Die Verteidiger beider Seiten antworten auf diese Punkte. Befürworter von Proof of Stake weisen darauf hin, dass jeder staken kann und dass Slashing eine starke Abschreckung ist. Befürworter von Proof of Work weisen darauf hin, dass Mining jedem mit Hardware und Strom offensteht und dass eine rein digitale Einlage keine physischen Kosten sind. Das sind echte Debatten unter sachkundigen Menschen.

Welche Netzwerke nutzen was?

Bitcoin nutzt Proof of Work, seit es 2009 gestartet ist. Ethereum, das 2015 an den Start ging, nutzte zunächst Proof of Work und wechselte im September 2022 mit einer Änderung, die als Merge bekannt ist, zu Proof of Stake. Andere Netzwerke nutzen das eine oder das andere oder Abwandlungen davon. Beide Ansätze wurden öffentlich von echten Netzwerken erprobt, die echte Werte halten, doch das ist keine Empfehlung für eines von beiden. Einen direkten Vergleich dieser beiden Netzwerke finden Sie in Bitcoin vs. Ethereum.

Wie Sie über die Wahl nachdenken können

Wählen Sie die Frage, die Ihnen wichtig ist. Wenn Sie physische Kosten außerhalb des Systems und eine lange Betriebsgeschichte gewichten, ist Proof of Work das Design, das dies leistet. Wenn Sie geringen Energieverbrauch und eine kapitalbasierte Abschreckung gewichten, ist es Proof of Stake. Keine der beiden Antworten ist neutral, denn jede spiegelt eine Sicht darauf wider, was Geld sicher macht.

Dieser Artikel urteilt nicht darüber, was besser ist, und macht keine Prognose über ihre Zukunft. Wenn Sie neu im Thema sind, bietet der Lernpfad Hier starten einen geordneten Einstieg in die Grundlagen, bevor Sie Designs vergleichen.

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