Konsensverfahren (PoW/PoS & Co.)

Ein Konsensverfahren beantwortet eine einzige Frage: Wer darf den nächsten Eintrag schreiben, und warum sollten die anderen ihn akzeptieren? Die drei gebräuchlichen Antworten unterscheiden sich nicht in dem, was sie leisten, sondern in der Währung, in der sie bezahlt werden — Strom, Kapital oder Vertrag.

Wogegen das Verfahren schützt

Digitales Geld hat ein Grundproblem, das Bargeld nicht kennt: Eine Datei lässt sich kopieren. Ohne eine Stelle, die den Kontostand führt, könnte derselbe Betrag zweimal ausgegeben werden. In einer Blockchain oder einem anderen verteilten Register muss deshalb die Reihenfolge der Vorgänge verbindlich werden — und zwar so, dass sie sich nachträglich nicht billig umschreiben lässt.

Alle Verfahren lösen das über eine Mehrheitsannahme. Die BIS beschreibt die Bedingung für offene Netze nüchtern: Das System funktioniert, solange ehrliche Knoten die Mehrheit der Rechenleistung kontrollieren. Was sich zwischen den Verfahren ändert, ist die Frage, worin diese Mehrheit gemessen wird — und wie teuer es ist, sie zu kaufen.

Proof of Work: Sicherheit, die als Strom bezahlt wird

Beim Arbeitsnachweis konkurrieren Teilnehmer darum, eine rechenintensive Aufgabe zuerst zu lösen. Wer sie löst, darf den nächsten Block schreiben. Ein Angriff auf die Vergangenheit müsste die aufgewendete Rechenarbeit erneut aufbringen — die Sicherheit des Registers ist also unmittelbar an einen physischen Aufwand gekoppelt.

Das ist die Stärke des Verfahrens und zugleich seine Rechnung: Die Sicherheit entsteht durch Energieverbrauch, nicht nebenbei, sondern als Konstruktionsprinzip. Wer wissen will, wie hoch dieser Verbrauch tatsächlich ist, findet beim Cambridge Centre for Alternative Finance eine laufend fortgeschriebene Schätzung für das Bitcoin-Netz — nützlich, wenn im Haus jemand eine belastbare Zahl statt einer Zeitungsmeldung braucht.

Proof of Stake: Sicherheit, die als Kapital hinterlegt wird

Beim Anteilsnachweis wird nicht gerechnet, sondern hinterlegt. Wer Blöcke vorschlagen und bestätigen will, sperrt eigenes Vermögen im Netz. Verhält er sich regelwidrig, wird ein Teil davon eingezogen. Die Sicherheit hängt damit nicht mehr an Stromkosten, sondern am Kapital, das bei Fehlverhalten verloren geht.

Was das an der Energierechnung ändert, lässt sich an einem Umstieg ablesen, den es tatsächlich gegeben hat. Das Ethereum-Netz hat im September 2022 von Arbeits- auf Anteilsnachweis gewechselt. Die Ethereum Foundation beziffert den Stromverbrauch davor auf rund 21 Terawattstunden im Jahr und danach auf etwa 0,0026 — ein Rückgang um mehr als 99,9 Prozent. Die Begründung ist die des Verfahrens selbst: Es sichert das Netz mit hinterlegtem Vermögen statt mit Rechenarbeit.

Der Preis liegt woanders. Wer viel hinterlegen kann, bekommt mehr Gewicht, und die Frage nach der Machtverteilung verschiebt sich von der Stromrechnung zur Kapitalausstattung.

Berechtigte Verfahren: Sicherheit, die auf Verträgen ruht

In einem berechtigten Netz ist der Kreis der Schreibberechtigten bekannt. Dann braucht es weder Rechenwettbewerb noch hinterlegtes Vermögen: Eine festgelegte Mehrheit benannter Teilnehmer stimmt ab, und ein Eintrag gilt, sobald diese Mehrheit ihn trägt. Solche Verfahren sind schnell, sparsam und geben eine harte Aussage über den Zeitpunkt der Finalität — sie ist erreicht, wenn die Mehrheit gezeichnet hat, nicht wahrscheinlich nach einigen Blöcken.

Die Sicherheit ruht dafür nicht auf Physik oder Kapital, sondern auf Verträgen und Auswahl: Wer im Kreis ist, wer ihn erweitert, was bei Fehlverhalten passiert. Das ist kein Nachteil, aber eine andere Art von Risiko — es ist rechtlich und organisatorisch, nicht rechnerisch.

Was ein Unternehmen davon merkt

Ein Zulieferer, der monatlich rund sechzig Auslandszahlungen leistet, trifft diese Entscheidung nicht als Grundsatzfrage, sondern beim Aufsetzen des Zahlungsweges — und merkt sie an drei Stellen. Erstens an der Zeit: Wie lange dauert es, bis eine Zahlung als endgültig gelten darf, und passt das zur Warenfreigabe? Zweitens an den Kosten: In offenen Netzen schwankt die Netzgebühr mit der Auslastung, was für die Kalkulation kleiner Beträge unangenehmer ist als die absolute Höhe. Drittens an der Auskunftsfähigkeit: Fragt die Bank, der Wirtschaftsprüfer oder die eigene Nachhaltigkeitsberichterstattung nach dem Energieprofil des genutzten Netzes, ist die Antwort eine Eigenschaft des Konsensverfahrens — und sollte nicht erst dann recherchiert werden.

Das eigentliche Risiko ist weniger technischer Natur. Die Wahl eines Netzes bindet: Adressen, Freigaben, Buchungslogik und die Gegenparteien richten sich daran aus, und ein späterer Wechsel ist kein Konfigurationsschritt, sondern ein Projekt. Deshalb gehört die Frage nach dem Verfahren an den Anfang der Auswahl und nicht in die technische Feinplanung — auch wenn sie im Gespräch mit Anbietern selten von selbst gestellt wird.

Was daraus folgt

Kein Verfahren ist grundsätzlich überlegen. Jedes verschiebt dieselbe Frage — wer sich im Zweifel durchsetzt — auf eine andere Grundlage: auf Energie, auf Kapital oder auf einen Vertrag. Welche Grundlage passt, entscheidet sich am Anwendungsfall und an der Frage, welcher Art von Zusage man im Streitfall vertrauen möchte.

Wie der Ablauf einer einzelnen Zahlung in einem solchen Netz aussieht, steht in Wie funktioniert eine Blockchain?; ob überhaupt ein gemeinsames Register das richtige Werkzeug ist und ob es offen oder berechtigt sein sollte, behandelt Blockchain & DLT – Grundlagen.

Für die eigene Auswahl ist deshalb weniger interessant, welches Verfahren ein Netz nutzt. Interessanter ist, welche Zusage über Endgültigkeit, Kosten und Energieprofil man daraus ableiten kann — und ob der Anbieter diese Zusage schriftlich wiederholt.