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Michael Sutton
Informatik, Graphentheorie, Parallelität, Konsens; Kaspa auf die nächste Stufe heben
Das Argument für die Einzigartigkeit von schnellem PoW
tl;dr
Finalität hat zwei bewegliche Teile: (i) schnelle Einbeziehung (= hohe bps, wie schnell eine Transaktion in einen Block gelangt) und (ii) schnelle Bestätigungen (= wie schnell diese Transaktion unwiderruflich wird). Jedes System mit schneller Blockproduktion kann das erste erreichen. Das zweite ist der Punkt, an dem die Spannung sichtbar wird: In PoS stehen schnelle Bestätigungen direkt gegen die Dezentralisierung. In schnellem PoW sind die beiden Eigenschaften entkoppelt.
Prolog
Vor ein paar Wochen stieß ich auf die Aussage des Gründers von Solana: „Solana ist das schnellste monetäre System der Welt“. Da Kaspa bereits mit einer schnelleren Blockrate läuft, war ich neugierig, die Finalitätszeiten von Solana zu überprüfen. Diese Neugier wies mich schnell auf ein tieferes Problem hin: nicht rohe Geschwindigkeit, sondern wie Geschwindigkeit mit Dezentralisierung interagiert.
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Die Spannung ist strukturell. In PoS bedeutet Finalität, dass gestakte Stimmen akkumuliert werden, und je dezentraler die Verteilung des Stakes ist, desto mehr Zeit wird benötigt, um die Finalität zu erreichen. Hier spreche ich nicht über Hardwareanforderungen oder Validatorenspezifikationen. Die Achse, die ich bespreche, ist die Zentralisierung rund um den Sicherheitsmechanismus selbst: Stake in PoS vs. Hardware in PoW. Um sicher zu sein, muss ein Block von einer Supermehrheit bestätigt werden – typischerweise >66,7 % des gesamten wirtschaftlichen Stakes. In einem wirklich dezentralen Netzwerk, in dem n Staker mit einheitlichem Anteil ohne Grenze wächst, wird die Zeit, um diese Supermehrheit zu koordinieren, zu einem echten Engpass.
PoW funktioniert anders. Es beprobt den Hardwarebereich, ohne dass das Protokoll explizit Beweise von einer Mehrheit der Miner sammeln muss. Jeder Block ist selbst ein statistischer Beweis, dass der Finder die gesamte Hash-Power des Netzwerks übertroffen hat. Dieser Prozess – und sein Timing – bleibt unabhängig davon, wie viele einzelne Miner teilnehmen.
Die Forscher von Ethereum verstanden dies, als sie zu PoS wechselten. Im Gegensatz zu Solana, das Konzentration toleriert, um eine ~13-sekündige Finalität zu erreichen, konnten die Designer von Ethereum diesen Kompromiss nicht akzeptieren. Ihre Lösung war die Einführung rotierender Komitees. Ein rotierendes Komitee ist eine kleinere Teilmenge von Validatoren, die zufällig aus der Gesamtheit ausgewählt wird und im Namen aller anderen abstimmt.
Aber das bringt ein anderes Sicherheitsmodell mit sich, das in der Literatur als Exposition gegenüber einem BFT-adaptiven Angreifer bekannt ist. Das Komitee wird zuerst ausgewählt und stimmt dann ab. Diese „wählen-dann-arbeiten“-Sequenz ist theoretisch anfällig für adaptive Angreifer, da die Mitglieder im Voraus bekannt sind. PoW hingegen ist „arbeiten-dann-wählen“: Der Gewinner wird erst bekannt, nachdem die Arbeit erledigt ist. Man kann es sich so vorstellen: In PoS weißt du, wer die Schiedsrichter sind, bevor das Spiel beginnt, was einem Angreifer Zeit gibt, Druck auf sie auszuüben. In PoW erfährst du erst, wer gewonnen hat, nachdem die Arbeit bereits erledigt ist, was diese Angriffsfläche entfernt. So bieten n Bestätigungen konsistente Sicherheit, unabhängig von der Granularität der Miner, und das System bleibt auch unter adaptivem Targeting sicher.
Über die Angriffsdetails hinaus ist das eigentliche Problem das wirtschaftliche Gewicht. Wenn ich eine Überweisung in Höhe von einer Milliarde Dollar in einem PoS-System sende, ist die Frage, die mich interessiert, einfach: Wie viel Stake sichert sie tatsächlich? Eine Abstimmung des Komitees bietet starke statistische Beweise, aber nur eine wahre Supermehrheit stellt den gesamten wirtschaftlichen Stake des Netzwerks hinter meiner Bestätigung. Mit anderen Worten, ein beprobtes Komitee mag mich überzeugen, dass die Dinge wahrscheinlich sicher sind, aber nur das Gewicht des gesamten Stakes bietet eine überwältigende Garantie. Und genau hier glänzt PoW: Jede Bestätigung ist nicht nur eine Wahrscheinlichkeitsabschätzung, sondern ein direkter Beweis für die geleistete Arbeit gegen die gesamte Hash-Power des Netzwerks, egal wie viele Miner es gibt.
Schlussbemerkung
Ich behaupte nicht, alle technischen Details von Ethereum oder Solana zu kennen. Aber ich bin überzeugt, dass das Grundprinzip gilt.
Ich werde es einfach ausdrücken: Schnelles PoW ermöglicht einzigartig schnelle Finalität, ohne einen Kompromiss bei der Dezentralisierung einzugehen.
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