Proof-of-Activity (PoA)

Proof-of-Activity: Das Wichtigste in Kürze

• Was ist Proof-of-Activity (PoA)?
  Ein Konsensmechanismus, der Proof-of-Work und Proof-of-Stake kombiniert. Miner starten den Prozess, Stakeholder vollenden ihn durch Signaturen.
• Wie funktioniert Proof-of-Activity?
  Zuerst wird ein Block-Header durch Mining erstellt. Danach wählen sich Stakeholder ein, um den Block zu signieren und finalisieren.
• Was unterscheidet PoA von PoW?
  Bei PoA endet der Prozess nicht mit dem Mining – erst durch die Bestätigung durch Stakeholder wird der Block gültig. Das sorgt für zusätzliche Sicherheit.
• Welche Blockchains nutzen Proof-of-Activity?
  Nur wenige – vor allem Decred ist ein bekanntes Beispiel. Espers experimentierte ebenfalls mit diesem Modell, wurde aber nicht weit verbreitet.

Was ist Proof-of-Activity? - Definition & Erklärung

Proof-of-Activity (PoA) ist ein hybrider Konsensmechanismus, der Elemente von Proof-of-Work und Proof-of-Stake kombiniert. Zunächst wird ein leerer oder unvollständiger Block durch Mining (PoW) erzeugt, anschließend wird er durch signierende Stakeholder (PoS) vervollständigt und bestätigt. So verbindet PoA die Sicherheitsvorteile von Rechenleistung mit der Energieeffizienz und Beteiligungsstruktur von Stakeholdern.

Idee hinter Proof-of-Activity

Die Grundidee von Proof-of-Activity ist es, die Stärken zweier etablierter Mechanismen zu vereinen: die Sicherheit durch hohen Energieaufwand bei Proof-of-Work und die Beteiligungsmöglichkeiten durch Kapitalbindung bei Proof-of-Stake. PoA wurde entwickelt, um typische Schwächen wie Energieverschwendung (bei PoW) oder das Nothing-at-Stake-Problem (bei PoS) abzufedern.

Wer hat Proof-of-Activity erfunden?

Die Idee zu Proof-of-Activity wurde 2014 von einer Gruppe rund um die Forscher und Entwickler Iddo Bentov, Charles Lee (bekannt als Gründer von Litecoin), Alex Mizrahi und Meni Rosenfeld vorgestellt. In ihrer Veröffentlichung kombinierten sie gezielt Elemente aus Proof-of-Work und Proof-of-Stake, um ein robusteres und flexibleres Konsensmodell zu schaffen.

Wie funktioniert Proof-of-Activity?

Proof-of-Activity folgt einem zweistufigen Ablauf, bei dem sowohl Miner als auch Stakeholder aktiv beteiligt sind. Zunächst beginnt der Prozess wie bei Proof-of-Work – doch statt den Block direkt zu füllen, übernimmt im zweiten Schritt ein ausgewählter Kreis von Stakeholdern die Finalisierung. In diesem Abschnitt schauen wir uns den Prozess im Detail an.

Start durch Proof-of-Work

Der Ablauf beginnt wie bei klassischen Blockchains mit Proof-of-Work: Miner treten gegeneinander an, um einen gültigen Block-Header zu finden. Dabei lösen sie eine kryptografische Rechenaufgabe, die wie gewohnt mit Rechenleistung und Energieeinsatz verbunden ist. Anders als bei Bitcoin enthält dieser Block-Header zunächst keine vollständigen Transaktionen – er dient lediglich als Ausgangspunkt. Sobald ein gültiger Header gefunden wurde, wird er an das Netzwerk weitergeleitet, um die nächste Phase einzuleiten.

Wahl aktiver Stakeholder

Nach dem erfolgreichen Mining des Block-Headers kommt der Proof-of-Stake-Teil ins Spiel: Das System wählt eine Gruppe von Stakeholdern aus, die am weiteren Blockaufbau beteiligt werden. Diese Auswahl erfolgt zufällig, aber gewichtet nach dem hinterlegten Stake – wer mehr Coins im System gebunden hat, hat eine höhere Chance, gezogen zu werden.

Die ausgewählten Teilnehmer übernehmen nun die Verantwortung, den Block zu signieren und mit Transaktionen zu vervollständigen. Dadurch wird sichergestellt, dass auch ökonomisches Risiko mitentscheidet, welche Kette gültig ist.

Signierung durch ausgewählte Teilnehmer

Die ausgewählten Stakeholder erhalten den vom Miner vorbereiteten Block-Header und ergänzen ihn durch ihre digitalen Signaturen. Erst durch diese Signierungen wird der Block gültig und konsensfähig im Netzwerk. Je nach System müssen eine bestimmte Anzahl an Unterschriften (z. B. Mehrheiten oder Quoren) gesammelt werden, bevor der Block akzeptiert werden kann.

Dieses Verfahren bringt einen zusätzlichen Prüfmechanismus ins Spiel – es reicht nicht, nur einen Block zu minen, auch die Stakeholder müssen ihn aktiv mittragen.

Finalisierung des Blocks

Sobald genügend Stakeholder den Block signiert haben, gilt er als finalisiert und kann der Blockchain hinzugefügt werden. Dieser Abschlussschritt markiert den Moment, in dem der Block für alle Teilnehmer im Netzwerk (Nodes) als gültig anerkannt wird.

Die Kombination aus rechnerischem Aufwand (PoW) und ökonomischer Bestätigung (PoS) sorgt dabei für eine zweifache Absicherung: Ein Angreifer müsste sowohl die Rechenleistung für den Header aufbringen als auch die Mehrheit der Signaturen manipulieren – was das System besonders resistent gegen Angriffe macht.

Verteilung von Belohnungen

Die Blockbelohnung wird bei Proof-of-Activity zwischen zwei Gruppen aufgeteilt: Dem Miner, der den Block-Header gefunden hat, und den Stakeholdern, die ihn signiert haben. Wie genau die Aufteilung aussieht, hängt vom jeweiligen Protokoll ab – in vielen Fällen erhalten die Signierer einen festen Anteil oder werden anteilig nach Stake vergütet.

Dieses Belohnungssystem schafft Anreize für beide Seiten, aktiv und ehrlich am Netzwerk teilzunehmen. Gleichzeitig wird so das Gleichgewicht zwischen Rechenleistung und Kapitalbindung gewahrt.

Vorteile von Proof-of-Activity

Proof-of-Activity wurde mit dem Ziel entwickelt, die jeweiligen Schwächen von Proof-of-Work und Proof-of-Stake abzumildern. Entstanden ist ein hybrides System, das mehrseitige Sicherheit, Beteiligung und Anreizstrukturen kombiniert.

• Doppelte Sicherheitsbasis
  Angreifer müssten sowohl den PoW-Teil manipulieren als auch Kontrolle über einen ausreichenden Stake gewinnen. Das macht Angriffe deutlich teurer und komplexer.
• Kombinierte Anreize für zwei Teilnehmergruppen
  Sowohl Miner als auch Stakeholder erhalten Belohnungen, was das Engagement auf beiden Seiten fördert und die Netzwerkaktivität erhöht.
• Reduzierte Energiebelastung im Vergleich zu reinem PoW
  Da nicht jede Transaktion einzeln berechnet wird und die Blockvervollständigung durch PoS erfolgt, sinkt der Gesamtenergieverbrauch – ohne Sicherheitseinbußen.
• Hohe Netzwerksicherheit bei geringerer Zentralisierung
  Durch die Trennung von Rollen zwischen Minern und Stakeholdern verteilt sich Macht und Verantwortung gleichmäßiger.
• Besserer Schutz gegen typische PoS-Schwächen
  Probleme wie „Nothing-at-Stake“ werden entschärft, da die Beteiligung echte Kosten (PoW) mit sich bringt.

Der wohl größte Vorteil von Proof-of-Activity liegt in seiner kombinierten Sicherheitslogik. Da sowohl Rechenleistung als auch ökonomischer Einsatz notwendig sind, ist das System schwerer angreifbar als reine PoW- oder PoS-Netzwerke. Ein Angreifer müsste parallel zwei Mechanismen überwinden: die Kontrolle über die Mining-Kapazität sowie über den notwendigen Stake im Netzwerk. Diese doppelte Hürde macht Manipulationsversuche wirtschaftlich unattraktiv und technisch aufwendig – und stärkt so das Vertrauen in das System.

Kritik an Proof-of-Activity

Trotz seines hybriden Ansatzes hat sich Proof-of-Activity bisher nicht als Standard-Konsensmechanismus durchgesetzt. Das liegt nicht nur an der Komplexität des Modells, sondern auch an praktischen und wirtschaftlichen Herausforderungen.

• Komplexität der Umsetzung
  Die Kombination zweier Mechanismen macht das System technisch anspruchsvoller. Die Abstimmung zwischen Mining und Signierung erfordert zusätzliche Infrastruktur und Protokolllogik.
• Abhängigkeit von Proof-of-Work bleibt bestehen
  Auch wenn der Energieverbrauch reduziert wird, bleibt der energieintensive Mining-Teil bestehen. Damit entfällt einer der Hauptvorteile, den reine PoS-Systeme bieten.
• Langsamere Blockerstellung durch zwei Phasen
  Da nach dem Mining noch Stakeholder-Signaturen eingeholt werden müssen, kann sich die Finalisierung von Blöcken verzögern – besonders bei geringer Beteiligung.
• Geringe wirtschaftliche Attraktivität für Miner
  Die Belohnung muss geteilt werden, was die Erträge pro Miner reduziert. Das kann dazu führen, dass weniger Rechenleistung ins Netzwerk fließt – und damit sinkt die Sicherheit.

Trotz der theoretischen Stärken hat sich Proof-of-Activity in der Praxis nicht durchgesetzt. Es existieren kaum bekannte Blockchain-Projekte, die dieses Modell aktiv nutzen – viele greifen lieber zu reinen PoS- oder dPoS-Systemen, weil sie einfacher, skalierbarer und wirtschaftlich klarer strukturiert sind. PoA wirkt im Vergleich oft wie ein Kompromiss, der zwar zwei Welten verbinden will, dabei aber nicht ganz in beiden überzeugt. In der Weiterentwicklung von Konsensmechanismen wurde das Modell daher schnell von moderneren Lösungen überholt.

Alternativen zu Proof-of-Activity

Proof-of-Activity ist nur eine von vielen Möglichkeiten, Konsens in einer Blockchain zu erreichen. Die meisten Netzwerke setzen heute auf spezialisierte Mechanismen, die entweder auf Rechenleistung, Kapitalbindung oder Identität basieren – je nach Anwendungsfall und Zielsetzung.

• Proof-of-Work (PoW)
  Der klassische Konsensmechanismus, bekannt durch Bitcoin. Miner lösen komplexe Rechenaufgaben, um neue Blöcke zu erstellen – sicher, aber sehr energieintensiv.
• Proof-of-Stake (PoS)
  Validatoren werden auf Basis ihres Einsatzes („Stake“) ausgewählt. Kein Mining nötig, deutlich energieeffizienter als PoW – heute oft der Standard bei neuen Blockchains.
• Delegated Proof-of-Stake (dPoS)
  Nutzer wählen Delegierte, die stellvertretend Blöcke validieren. Sehr schnell und skalierbar, aber anfälliger für Zentralisierung und Machtkonzentration.
• Proof-of-Authority (PoA)
  Nur bekannte, autorisierte Teilnehmer dürfen Blöcke erzeugen. Besonders geeignet für private oder konsortiale Netzwerke mit klar definierten Akteuren.
• Proof-of-History (PoH)
  Kombiniert mit PoS (z. B. bei Solana), um eine verifizierbare Zeitstruktur zu schaffen. Dadurch werden extrem kurze Blockzeiten und hoher Durchsatz möglich.
• Proof-of-Burn (PoB)
  Teilnehmer verbrennen Coins, um Blockrechte zu erhalten. Die „Opferung“ soll langfristiges Interesse am Netzwerk zeigen – eher experimentell.

Auch wenn Proof-of-Activity ein spannender Versuch war, die Vorteile von Proof-of-Work und Proof-of-Stake zu vereinen, hat sich das Modell in der Praxis kaum durchgesetzt. Stattdessen dominieren heute spezialisierte Konsensmechanismen, die jeweils gezielt auf bestimmte Anforderungen wie Effizienz, Sicherheit oder Governance zugeschnitten sind. Während PoW weiterhin für maximale Sicherheit steht und PoS sich als energieeffizienter Standard etabliert hat, bleibt PoA eher eine theoretisch interessante Brückenlösung, die zwischen den Ansätzen steht – aber von beiden Seiten überholt wurde.

Kryptowährungen mit Proof-of-Activity

Obwohl Proof-of-Activity ein interessantes Hybridmodell ist, hat sich der Mechanismus nur in wenigen Projekten jemals durchgesetzt. Die meisten Blockchains bevorzugen klar strukturierte Konsensverfahren wie PoW, PoS oder dPoS – was PoA zu einer selten genutzten Ausnahme macht.

Decred (DCR)

Decred ist eine Open-Source-Kryptowährung, die seit 2016 existiert und sich besonders durch ihren Fokus auf dezentrale Governance auszeichnet. Das Projekt wurde mit dem Ziel gegründet, die besten Eigenschaften von Bitcoin mit zusätzlichen Mitbestimmungsfunktionen zu kombinieren – unter anderem durch ein integriertes Abstimmungssystem und Community-orientierte Entwicklung.

Decred verwendet eine modifizierte Form von Proof-of-Activity, die PoW und PoS auf clevere Weise miteinander verbindet. Miner generieren Block-Header per Proof-of-Work, doch bevor ein Block als gültig gilt, müssen zufällig ausgewählte Stakeholder (PoS-Teilnehmer) diesen bestätigen. So entsteht eine doppelte Absicherung, bei der beide Parteien für die Sicherheit und Integrität des Netzwerks verantwortlich sind – mit jeweils anteiligen Belohnungen.

Espers (ESP)

Espers war ein experimentelles Blockchain-Projekt, das 2016 gestartet wurde und sich auf vielseitige Anwendungsbereiche wie Website-Integration, Messaging und Datenschutz fokussieren wollte. Im Gegensatz zu klassischen Kryptowährungen setzte Espers auf ein sehr breites, fast modulares Design – inklusive mehrerer Konsensmodelle.

Das Projekt kombinierte Proof-of-Work, Proof-of-Stake und Proof-of-Activity in einem hybriden Ansatz. Die genaue Rolle von Proof-of-Activity war dabei nicht immer klar dokumentiert, doch das Konzept sah vor, dass Blöcke zunächst gemined und anschließend durch Stakeholder abgesichert werden. Trotz der interessanten Idee konnte sich Espers weder technologisch noch wirtschaftlich durchsetzen und ist heute de facto inaktiv.