Proof of Stake (PoS): Wie Validatoren eine Blockchain absichern
Proof of Stake (PoS) ist ein Konsensmechanismus, bei dem Validatoren Coins hinterlegen, den sogenannten Stake, um am Hinzufügen von Blöcken zu einer Blockchain teilzunehmen. Ein Konsensmechanismus ist eine Regel, die es vielen Computern erlaubt, sich ohne eine zentrale Instanz auf ein gemeinsames Register zu einigen. Ein Validator ist ein Teilnehmer, der Transaktionsblöcke vorschlägt und prüft. Das bekannteste Beispiel für ein PoS-Blockchain-Netzwerk ist Ethereum, auf das wir uns in diesem Artikel weiter beziehen werden.
Was ist ein Validator, und was hinterlegt er?
Ein Validator ist ein Teilnehmer, der Transaktionsblöcke vorschlägt und prüft, indem er Software auf einem Node betreibt. Ein Node ist ein Computer, auf dem die Software einer Blockchain läuft, der sich mit anderen Computern verbindet und Blöcke verifizieren kann.
Ein Stake ist die Menge an Coins, die ein Validator als Voraussetzung für das Hinzufügen von Blöcken zu einer Blockchain hinterlegt. Der Begriff Stake bezeichnet diesen hinterlegten Betrag, und die Regeln der Blockchain legen fest, wie viel ein Validator mindestens hinterlegen muss.
Die Ethereum-Dokumentation legt den Mindest-Stake zur Aktivierung eines Validators auf 32 Coins fest. In diesem Design nimmt ein Validator, der aufhören möchte, an einem Austrittsprozess teil, und Austritte warten in einer Warteschlange. Wie lange ein Validator warten muss, hängt also davon ab, wie viele andere Validatoren gerade austreten.
Wie funktioniert Proof of Stake?
Im Proof-of-Stake-Design von Ethereum wählen die Regeln in jedem Slot einen aktiven Validator aus, der einen Block vorschlägt, und andere Validatoren bestätigen ihn anschließend. Ein Slot ist ein fester Zeitraum, in dem ein Block vorgeschlagen werden kann. Eine Attestierung ist eine Stimme, die ein Validator signiert und zugunsten seiner eigenen Sicht der Chain abgibt – also der Blockkette, wie dieser Validator sie sieht.
Die Auswahl erfolgt pseudozufällig, das heißt, ein Algorithmus innerhalb der Regeln trifft die Entscheidung. Die Wahrscheinlichkeit, ausgewählt zu werden, wird durch den effektiven Kontostand des Validators gewichtet – also den Stake-Betrag, den die Regeln anrechnen, bis zu einer von den Regeln festgelegten Obergrenze. Ein größerer Stake erhöht daher die Chance bis zu dieser Grenze, doch die Auswahl bleibt pseudozufällig, sodass ein größerer Stake nicht darüber entscheidet, welcher Validator den nächsten Block vorschlägt. Ein größerer Stake macht einen Inhaber auch nicht automatisch zum Validator: Das Hinterlegen mindestens des Mindest-Stakes ist Voraussetzung, um einer zu werden.
Der ausgewählte Validator, Proposer genannt, fasst Transaktionen in einem Block zusammen, signiert ihn mit einer digitalen Signatur und verbreitet ihn an andere Computer im Netzwerk. Jeder aktive Validator attestiert einmal pro Epoche, einer festen Gruppe von Slots. Die Validatoren, die in einem bestimmten Slot attestieren, bilden ein Komitee, eine Gruppe, die von den Regeln zufällig ausgewählt wird. Nodes im Netzwerk können den Block und die darin enthaltenen Transaktionen anschließend verifizieren.
Das dokumentierte Ethereum-Design für den PoS-Algorithmus verwendet Slots von 12 Sekunden und Epochen von 32 Slots. Eine Epoche dauert somit 384 Sekunden, also 6,4 Minuten: 32 Slots zu je 12 Sekunden.
Was passiert, wenn ein Validator gegen die Regeln verstößt?
Slashing ist eine Strafe, die einen Teil oder den gesamten Stake eines Validators entfernt. Bei Ethereum erzwingt Slashing zudem den Ausschluss des Validators aus dem Netzwerk. Die Regeln wenden Slashing bei bestimmten Verstößen an, etwa wenn für denselben Slot zwei unterschiedliche Blöcke signiert werden.
Ein Validator, der bestimmte Attestierungspflichten verpasst, kann eine kleinere Strafe als Slashing erhalten, wobei das Versäumnis, einen Block vorzuschlagen, für sich genommen keine Strafe nach sich zieht. Die Regeln jeder Blockchain legen die Höhe der Strafen und die jeweiligen Bedingungen fest.
Proof of Stake ist so konzipiert, dass das Hinzufügen eines Blocks voraussetzt, dass ein Ethereum-Validator ETH hinterlegt hat, die von den Regeln bestraft werden können.
Wie können Coin-Inhaber teilnehmen, ohne selbst einen Validator zu betreiben?
Delegation ist eine Möglichkeit, wie ein Coin-Inhaber teilnehmen kann, ohne selbst einen Validator zu betreiben. Delegation bedeutet, dass ein Teilnehmer einen Dienst oder eine gepoolte Vereinbarung in seinem Namen einen Validator betreiben lässt. Eine gepoolte Vereinbarung ist hier kein Mining-Pool. Stattdessen handelt es sich um eine Vereinbarung, bei der mehrere Inhaber kleinere Coin-Beträge zusammenlegen, um den Mindest-Stake zu erreichen.
Bei einem Dienst betreibt ein Anbieter den Validator, während der Inhaber die Coins bereitstellt. Bei einer gepoolten Vereinbarung betreibt ein Drittanbieter den Validator. In beiden Fällen ist der Inhaber auf die Partei angewiesen, die den Validator betreibt.
Bei einem Dienst hängt es von der jeweiligen Vereinbarung ab, ob der Inhaber oder der Anbieter die Withdrawal Keys behält – also die Schlüssel, die festlegen, wohin die hinterlegten Coins übertragen werden können.
Wie unterscheidet sich Proof of Stake von Proof of Work?
Proof of Work (PoW) und Proof of Stake sind Konsensmechanismen, die jeweils festlegen, welcher Teilnehmer den nächsten Block hinzufügen darf: Proof of Work knüpft dieses Recht an Rechenleistung, während PoS-Konsens es an Coins knüpft, die ein Validator hinterlegt.
Unterscheiden sich Proof-of-Stake-Designs von Blockchain zu Blockchain?
Ja. Proof of Stake ist eine Familie von Designs, und die Regeln für Mindest-Stake, Auswahl, Strafen und Austritte können sich von Blockchain zu Blockchain unterscheiden.
Die Slot-Länge, die Epochen-Länge und der Mindest-Stake sind Einstellungen der Regeln einer Blockchain und können sich ändern, wenn diese Regeln aktualisiert werden.
27. November 2025
