Was ist das Nothing-at-Stake-Problem und warum ist es wichtig, Blockchain-Geschäftsmodelle zu verstehen

Das Nichts-auf-dem-Einsatz-Problem argumentiert, dass Validatoren auf einer Blockchain mit a Revolution Anreize, bei jedem Fork abzubauen, stören den Konsens. Dies macht das System möglicherweise anfälliger für Angriffe. Dies ist ein Schlüsselproblem, das zugrunde liegende Blockchain-Protokolle ermöglicht, die auf Kernmechanismen wie a Pfandnachweis Konsens, ein zentrales Konsenssystem, das zusammen mit dem Proof-of-Work wichtige Protokolle wie z Bitcoin und Ethereum.

Aspekt	Erläuterung
Definition	Das Nothing-at-Stake-Problem ist ein Konzept in der Blockchain- und Kryptowährungstechnologie, das insbesondere mit PoS-Konsensalgorithmen (Proof of Stake) verbunden ist. Es bezieht sich auf eine Situation, in der Validatoren oder Teilnehmer keinen Anreiz haben, mehrere widersprüchliche Blockchain-Zweige während eines Fork- oder Konsensprozesses zu unterstützen. In einem PoS-System werden Validatoren ausgewählt, um neue Blöcke zu erstellen oder über vorgeschlagene Blöcke abzustimmen, basierend auf der Anzahl der Kryptowährungs-Tokens, die sie besitzen und bereit sind, als Sicherheit zu „stecken“. Das Nothing-at-Stake-Problem entsteht, wenn Validatoren mehrere Forks unterstützen können, ohne mit erheblichen finanziellen Einbußen oder Risiken konfrontiert zu werden, was möglicherweise zu Netzwerkinstabilität und Sicherheitslücken führt.
Key Concepts	- Pfahlnachweis (PoS): Das Nothing-at-Stake-Problem hängt eng mit PoS-Konsensalgorithmen zusammen, bei denen Validatoren neue Blöcke erstellen und das Netzwerk sichern, indem sie ihre Kryptowährungsbestände abstecken. – Gabelung: Forks treten auf, wenn im Netzwerk Uneinigkeit über die Gültigkeit eines Blocks oder einer Transaktion besteht. In einem Fork können vorübergehend zwei oder mehr Zweige der Blockchain existieren. – Verhalten des Validators: Das Problem dreht sich um das Verhalten von Validatoren, die ohne Strafen mehrere Forks gleichzeitig unterstützen können. – Sicherheitsrisiko: Das Nothing-at-Stake-Problem verdeutlicht die potenziellen Sicherheitsrisiken, die mit PoS-basierten Blockchains verbunden sind, wenn Validatoren ohne finanzielle Konsequenzen handeln können.
Eigenschaften	- Mangel an Fehlanreizen: Validatoren werden wirtschaftlich nicht dafür bestraft, dass sie während eines Konsensprozesses mehrere Forks unterstützen. – Netzwerkinstabilität: Das Problem kann zu Netzwerkinstabilität, Verwirrung und Schwierigkeiten bei der Konsensfindung führen. – Sicherheitsbedenken: Wenn Validatoren mehrere Forks unterstützen können, können böswillige Akteure dies ausnutzen, um die Netzwerksicherheit zu untergraben. – Risikofreie Strategie: Validatoren können eine „risikofreie“ Strategie verfolgen und alle potenziellen Forks unterstützen, die den beabsichtigten Konsensmechanismus stören könnten.
Folgen	- Netzwerksicherheit: Das Nothing-at-Stake-Problem wirft Bedenken hinsichtlich der Sicherheit von PoS-basierten Blockchain-Netzwerken auf, da Validatoren möglicherweise nicht genügend Anreize haben, im besten Interesse des Netzwerks zu handeln. – Fork-Auflösung: Es verkompliziert den Prozess der Auflösung von Forks in der Blockchain und kann möglicherweise zu Verzögerungen und Konflikten führen. – Böswilliges Verhalten: Böswillige Prüfer könnten das Problem ausnutzen, um das Netzwerk zu stören oder Double-Spending-Angriffe auszuführen. – Incentive-Design: Kryptowährungsnetzwerke müssen sorgfältig Anreize entwerfen, um das Nothing-at-Stake-Problem zu entschärfen und die Integrität der Blockchain sicherzustellen.
Vorteile	Es gibt keine inhärenten Vorteile des Nothing-at-Stake-Problems. Es gilt als Herausforderung und potenzielle Schwachstelle in PoS-basierten Blockchain-Systemen. Das Bewusstsein für das Problem hat jedoch zu Diskussionen und Untersuchungen darüber geführt, wie es angegangen und abgemildert werden kann, was zur Verbesserung der PoS-Konsensalgorithmen und der Netzwerksicherheit beigetragen hat.
Nachteile	- Sicherheitslücke: Der Hauptnachteil ist die Sicherheitslücke, die es für PoS-basierte Blockchain-Netzwerke darstellt. Validatoren verfügen möglicherweise nicht über ausreichende Anreize, Forks auf eine Weise zu verhindern oder aufzulösen, die dem Netzwerk zugute kommt. – Netzwerkinstabilität: Das Problem kann zu Netzwerkinstabilität und Schwierigkeiten bei der Konsensfindung führen. – Risiko doppelter Ausgaben: Böswillige Validatoren könnten möglicherweise Angriffe mit doppelten Ausgaben durchführen und die Integrität der Blockchain untergraben. – Komplexes Anreizdesign: Die Bewältigung des Nichts-auf-dem-Spiel-Problems erfordert komplexe Anreizstrukturen und -mechanismen, deren effektive Umsetzung schwierig sein kann.
Anwendungsbereich	Das Nothing-at-Stake-Problem ist insbesondere für Blockchain- und Kryptowährungsnetzwerke relevant, die Proof of Stake (PoS) oder ähnliche Konsensalgorithmen verwenden. Es handelt sich um ein Konzept, das Blockchain-Entwickler, -Forscher und -Validatoren beim Entwurf und der Sicherung von PoS-basierten Netzwerken berücksichtigen müssen.
Anwendungsbeispiele	- Ethereum 2.0: Ethereum, eines der größten Blockchain-Netzwerke, befindet sich im Umstellungsprozess auf Ethereum 2.0, das den PoS-Konsens nutzt. Die Bewältigung des Nichts-auf-dem-Spiel-Problems ist ein entscheidender Aspekt dieses Übergangs. – Tezos: Tezos ist eine Blockchain-Plattform, die PoS nutzt und das Nothing-at-Stake-Problem durch einen On-Chain-Governance-Mechanismus und Strafen für Fehlverhalten angeht. – Algorand: Algorand ist eine PoS-basierte Blockchain, die eine kryptografische Sortierung zur Auswahl von Validatoren integriert und so die Auswirkungen des Problems verringert. – Kosmos: Cosmos verwendet eine PoS-Variante namens Bonded Proof of Stake (BPoS), um das Nothing-at-Stake-Problem zu entschärfen. – Tupfen: Polkadot setzt Nominated Proof of Stake (NPoS) ein, um Validatoren zu ermutigen, sich im besten Interesse des Netzwerks zu verhalten und das Problem anzugehen.

Inhaltsverzeichnis

Verstehen des Nichts-auf-dem-Einsatz-Problems

Das Nothing-at-Stake-Problem beschreibt ein theoretisches Sicherheitsproblem in Proof-of-Stake-Konsenssystemen.

Pfandnachweis — Ein Proof of Stake (PoS) ist eine Form eines Konsensalgorithmus, der verwendet wird, um eine Einigung über eine verteilte Plattform zu erzielen Netzwerk. Als solches gehört es zusammen mit Proof of Work zu den wichtigsten Konsensalgorithmen für Blockchain-Protokolle (wie das Casper-Protokoll von Ethereum). Proof of Stake hat den Vorteil der Sicherheit, des reduzierten Zentralisierungsrisikos und der Energieeffizienz.

Dieses Problem kann erklärt werden, indem festgestellt wird, dass Blockersteller auf diesen Systemen nichts auf dem Spiel haben, wenn die Netzwerk Gabeln. Wenn ein Netzwerk wie Bitcoin-Forks, werden aktive Bergleute dazu angeregt, die Konsensmethode zu verwenden, um eine Kette auszuwählen.

Da eine Mining-Einheit nicht gleichzeitig Blöcke auf beiden Ketten erstellen kann, ist der Fork theoretisch gezwungen, sich aufgrund einer Knappheit an Hash-Power selbst aufzulösen. Die Realität eines Proof-of-Stake (PoS)-Protokolls sieht jedoch ganz anders aus.

Anstelle von Hash-Power ist Token Stake die knappe Blockproduktionsressource. Die Teilnehmer hinterlegen Token in einem Pool, aus dem ein „Gewinner“ ausgewählt wird, der den nächsten Block vorschlägt.

Forks treten jedoch manchmal aufgrund böswilliger Versuche zur Umkehrung von Transaktionen auf. In einigen Fällen werden zwei Gewinner aus dem ursprünglichen Pool ausgewählt.

In einer idealen Welt würden die Teilnehmer nur eine der beiden Ketten wählen. Aber viele Miner wählen beide Forks, da die ursprüngliche Einzahlung auf beiden Chains gültig ist. Das heißt, es kostet den Miner nichts mehr, beide Ketten zu validieren und die nachfolgenden Transaktionsgebühren und Belohnungen zu sammeln.

Das Nichts-auf-dem-Einsatz-Problem und die Opportunitätskosten

Gelegenheit kosten kann verwendet werden, um das Verhalten eines Bergmanns zu erklären und wie es zum Problem des Nichts-auf-dem-Einsatz-Problems beiträgt.

Im Allgemeinen kann der Bergmann beiden Ketten unbegrenzt folgen, ohne eine kosten. Tatsächlich ist dies das Optimum Strategie. Wenn sich der Miner für eine Kette entscheidet, riskiert er oder sie, die Transaktionsgebühren von der verwaisten Kette zu verlieren.

Wählt der Miner beides, muss er nichts weiter tun, als darauf zu warten, dass eine Kette zum Gewinner wird. Die Belohnungen werden natürlich so oder so eingesammelt.

Der Gelegenheit kosten Hier unterscheiden sich die Kosten beispielsweise stark von den Kosten, die mit der Kündigung eines Arbeitsplatzes verbunden sind. Eine Person, die beschließt, ihren Job zu kündigen, verpasst möglicherweise eine bevorstehende Gehaltserhöhung oder einen Bonus. Proof-of-Stake ermöglicht es dieser Person effektiv, zwei Vollzeitjobs ohne Kosten zu haben. Wenn sie im ersten Job nicht befördert werden, werden sie es im zweiten tun. Es gibt nichts zu verlieren, was dem Nothing-at-stake-Problem seinen Namen gibt.

Auswirkungen des Problems, dass nichts auf dem Spiel steht

Das Problem, dass nichts auf dem Spiel steht, ähnelt der Tragödie der Gemeingüter, einer Wirtschaftstheorie, die argumentiert, dass Einzelpersonen, die in ihrem Eigeninteresse handeln, das Wohl der Gesellschaft vernachlässigen.

Wenn ein Bergmann beide Ketten auswählt, um seine Erträge zu maximieren, wird die Integrität jeder Kette und der Netzwerk insgesamt kompromittiert. Ein böswilliger Akteur kann die Kette absichtlich forken und Tokens auf sehr subtile und verdeckte Weise doppelt ausgeben.

Erstens validiert der Akteur weiterhin beide Ketten wie alle anderen auch. Dann warten sie auf die Bestätigung einer fehlerhaften Transaktion und beenden die Validierung der ersten Kette. Das Gleichgewicht der Stimmrechte verschiebt sich dann und die zweite Kette beginnt, die ursprüngliche zu überflügeln. Schließlich wird die Kette mit der schlechten Transaktion offiziell akzeptiert, während die erste verwaist ist.

Die zentralen Thesen:

Das Nothing-at-Stake-Problem beschreibt ein Szenario, in dem Blockersteller auf generischen Proof-of-Stake-Protokollen nichts zu verlieren haben, wenn die Netzwerk Gabeln.
Das Nothing-at-Stake-Problem kann erklärt werden durch Gelegenheit kosten. Bergleute können beiden Ketten folgen und die Belohnungen ohne zusätzliche Kosten ernten kosten zu ihrer ursprünglichen Einzahlung.
Das Nothing-at-Stake-Problem hat einige Ähnlichkeiten mit der modernen Wirtschaftstheorie. Wenn jeder Bergmann in seinem eigenen Eigeninteresse handelt, vernachlässigt er die Integrität und Sicherheit der Netzwerk als Ganzes.