Proof of Work, Energie und Ergo

Einführung

Proof of Work (PoW) wurde im ursprünglichen Bitcoin Whitepaper als bestehend aus zwei Teilen beschrieben. Der erste Teil sind digitale Signaturen. Der zweite Teil ist ein Peer-to-Peer-Netzwerk, das Transaktionszeitstempel auf eine unveränderliche Blockchain hashiert.

Sicherheit ist ein Merkmal von Rechenleistung und Kettenlänge. Das Bitcoin-Whitepaper beschreibt es so: „Die längste Kette dient nicht nur als Beweis für die Reihenfolge der beobachteten Ereignisse, sondern auch als Beweis, dass sie aus dem größten Pool von CPU-Leistung stammt.“ Die Größe des Mining-Pools und die geleistete Arbeit sichern die Blockchain gegen Doppelspenden.

Die Marktkapitalisierung von Bitcoin überschritt am 27. März 2013 die 1-Milliarde-Dollar-Marke und hat am 19. Februar 2021 die 1-Billion-Dollar-Marke überschritten. Mit steigendem Wert nehmen die Sicherheitsbedenken zu. Infolgedessen steigen Rechenleistung und Stromverbrauch, um die Blockchain zu sichern. Wie viel Energie ist das?

Bitcoins Energieverbrauch

Der Cambridge Bitcoin Electricity Consumption Index verfolgt den Stromverbrauch von Bitcoin. Von der Einführung bis Februar 2022 verbrauchte Bitcoin 320,34 Terawattstunden (TWh) Strom. Bei der Berücksichtigung der Strompreise für verschiedene Regionen können die Betriebskosten des Minings stark variieren. Ein Kilowatt pro Stunde (kWh) reicht von 0,03 $ in Katar bis 0,37 $ in Deutschland.

Unter Verwendung der obigen Zahlen liegen die Stromkosten von Bitcoin zwischen 30 Millionen und 370 Millionen Dollar pro TWh. Die Gesamtkosten für Strom lagen zwischen 10,8 und 118,5 Milliarden Dollar. Bitcoin-Miner neigen dazu, an Orten mit günstigeren Strompreisen zu operieren. Zum Beispiel ist ein abgelegener Ort mit reichlich Wasserkraft eine gute Lage für das Bitcoin-Mining. Daher liegen die kWh-Strompreise wahrscheinlich näher am unteren Ende der Spanne.

Im Jahr 2021 verbrauchte Bitcoin 86,36 TWh Strom. Infolgedessen lagen die Kosten zur Sicherung der Bitcoin-Blockchain für das Jahr zwischen 2,6 Milliarden und 136,9 Milliarden Dollar. Um die Größe dieser Menge an Strom zu verstehen, hilft es, sie mit etwas Ähnlichem zu vergleichen.

Die Vereinigten Staaten erzeugen jedes Jahr über 4.000 Milliarden Kilowattstunden (BkWh) Strom. Ein TWh entspricht BkWh, also betrachten Sie diese Tatsache von der U.S. Energy Information Administration:

„Der kommerzielle Sektor, der gewerbliche und institutionelle Gebäude sowie öffentliche Straßen- und Autobahnbeleuchtung umfasst, verbrauchte 2021 etwa 152 Milliarden kWh für Beleuchtung, was etwa 11 % des gesamten Stromverbrauchs des kommerziellen Sektors und etwa 4 % des gesamten Stromverbrauchs der USA im Jahr 2021 entspricht.“

Wird der Strom, der zur Beleuchtung öffentlicher Straßen und Autobahnen in den Vereinigten Staaten verwendet wird, verschwendet? Straßenlaternen verringern das Risiko von Verkehrsunfällen und Kriminalität. Aber städtische Bewohner sind bereitwilliger zu zahlen für Straßenlaternen als ländliche Bewohner.

Der Grund ist klar. Orte mit niedrigerer Bevölkerungsdichte haben weniger Verkehrsunfälle und Kriminalität. Es gibt viel weniger Bedarf an Straßenlaternen in ländlichen Gebieten.

Es gibt eine ähnliche, aber gegensätzliche Dynamik bei Kryptowährungen. Wenn eine Gemeinschaft bereits Straßenlaternen hat, müssen alle Änderungen an diesen Lichtern etwas Besseres sein.

Vorteile von Blockchains

Einige gehen sogar so weit zu sagen, dass Bitcoin schlechter ist. Es hat keinen Wert. Dennoch hat Bitcoin eine Marktkapitalisierung von einer Billion Dollar, und Bitcoin-Nutzer zahlen Transaktionsgebühren, um die Blockchain zu nutzen. Für die Nutzer von Bitcoin hat es Wert.

In einigen Metriken ist Bitcoin besser als bestehende Systeme. Bitcoin-Transaktionsbestätigungen erfolgen in zwanzig Minuten. Automated Clearing House (ACH)-Transaktionen sind elektronische, bankübergreifende Geldtransfers, die fünf Tage dauern. Was sind die Stromkosten von ACH-Überweisungen? Wenn wir die Hauptrechner, Geldautomaten, Websites usw. berücksichtigen, sind Banken energieeffizienter? Könnte das Argument gemacht werden, dass es sich lohnt, mehr Strom für schnellere Transaktionszeiten zu verwenden? Es ist schwierig, einen direkten Vergleich zu ziehen, aber es ist plausibel zu behaupten, dass Bitcoin weniger teuer und eine bessere Option ist.

Blockchains bringen auch neue Möglichkeiten. Mit Smart Contracts ist es möglich, Teile der Weltwirtschaft zu automatisieren. Sind diese Innovationen den Strom- und andere Kosten des Bitcoin- und anderer PoW-Blockchains wert?

Energieeffizienz

Eine wichtige Diskussion rund um Proof of Work-Blockchains befasst sich mit der Effizienz. Können die Vorteile der Blockchain-Technologie genutzt werden, ohne so hohe Energiekosten zu zahlen?

Bitcoin wurde 2009 als Proof of Concept eingeführt. Kryptowährungen funktionieren, aber wir müssen sie besser verstehen. Obwohl die Forschung fortschreitet und Menschen neue Konsensmechanismen, Algorithmen und andere Blockchain-Designs entdeckt haben, ist es immer noch eine aufstrebende Branche. Die besten Anwendungen und Einschränkungen dieser neuen Möglichkeiten sind noch nicht vollständig erkannt.

Zum Beispiel ist Proof of Stake (PoS) ein Konsensmechanismus, der 2012 erstmals in Peercoin implementiert wurde. PoS erfordert den Besitz der Währung der Blockchain, um die Sicherung der Blockchain zu incentivieren. PoS hat einen viel geringeren Energieverbrauch als PoW, aber ist es so sicher wie PoW? Die Antwort ist unbekannt und nur die Zeit wird es zeigen. Es kann argumentiert werden, dass PoW sicherer ist, weil die TWh an Arbeit, die geleistet wurde, eine Sicherheitsgarantie bietet, die PoS nicht hat.

Einige Menschen glauben, dass PoS PoW ersetzen kann, aber die Realität ist, dass unterschiedliche Vorgehensweisen unterschiedliche Kompromisse haben. PoS und PoW sind nicht dasselbe und das eine ist kein direkter Ersatz für das andere.

Es gibt Smart Contracts, die möglicherweise die Funktionen von PoW benötigen. Für andere könnte die Geschwindigkeit von PoS besser geeignet sein. Es gibt keinen richtigen Weg, Dinge zu tun - unterschiedliche Probleme erfordern unterschiedliche Lösungen.

Ergos Fähigkeiten

Jede Blockchain hat einzigartige Merkmale, die aus unterschiedlichen Designentscheidungen resultieren. Bei Ergo umfassen bedeutende Designentscheidungen:

• Sigma-Protokolle: Effiziente und zusammensetzbare Wissensnachweisprotokolle, die notwendig sind, um einige Arten von dApps zu erstellen.
• Autolykos: PoW-Algorithmus mit effizientem Stromverbrauch. Es ist ASIC-resistent, was die Dezentralisierung des Minings verbessert.[1]
• eUTXO: Erweiterte nicht ausgegebene Transaktionsausgaben beseitigen die Notwendigkeit, den Blockchain-Zustand aufrechtzuerhalten. Es ermöglicht auch eine Kostenvorhersehbarkeit.
• Non-Interactive Proofs of Proof-of-Work (NIPoPoW): Ein Index zu einer PoW-Blockchain, der einzelne Transaktionen schnell verifizieren kann. Es unterstützt leichte Clients und einige Sidechain-Implementierungen.
• Storage Rent: Hält Münzen im Umlauf, reduziert die Größe der Kette und incentiviert Miner, indem alle vier Jahre eine kleine Gebühr für die Speicherung erhoben wird.

Ergo ist eine PoW-Blockchain, die darauf ausgelegt ist, energieeffizienter als Bitcoin zu sein. Aber wie viel Effizienz ist genug? Einige Funktionen, wie das eUTXO-Modell, können mit einer Vielzahl von Konsensmechanismen arbeiten, einschließlich PoW und PoS.

Dennoch sind andere Funktionen einzigartig für PoW. Inwieweit sollte Energieeffizienz eine sekundäre Überlegung sein? Sollten Funktionen wie NIPoPoWs, Storage Rent usw. verworfen werden, weil Energiekosten die wichtigste Überlegung sind? Jede Designentscheidung muss die Kosten und Vorteile der Implementierung berücksichtigen. Die eigene Bewertung hängt davon ab, was man wertschätzt.

Fazit

Blockchain-Technologien werden das Management von Lieferketten, die Identitätsverifizierung und viele andere Bereiche des modernen Lebens revolutionieren. Es ist ein neues Rechenparadigma mit einer Bedeutung, die mit dem Aufstieg des globalen Internets rivalisiert. Wie das Internet wird es sich auf Weisen entwickeln, die wir uns derzeit nicht vorstellen können.

Bitcoin wird in den kommenden Jahrzehnten eine Rolle im Kryptowährungs-Ökosystem spielen. Allerdings könnte eine noch energieeffizientere PoW-Blockchain, wie Ergo (die viele zusätzliche Fähigkeiten hat), das richtige Gleichgewicht zwischen Energieverbrauch und Funktionalität finden, das PoW effizienter machen, zusätzliche Funktionen bieten und einige der Einschränkungen von Bitcoin überwinden kann.

Jede Lösung erfordert eine sorgfältige Abwägung ihrer Kosten, Vorteile und Risiken. Blockchains sind ein großer Zelt. Es gibt Platz für alle. Allerdings bieten PoW NIPoPows und ketten spezifische Funktionen wie Ergos Storage Rent einzigartige Funktionalität, die für einige Blockchain-Anwendungen die zusätzlichen Energiekosten wert ist.