Proof of Stake (PoS)

Proof-of-Stake: Das Wichtigste in Kürze

• Was ist Proof-of-Stake?
  Ein Konsensmechanismus, bei dem Teilnehmer Coins hinterlegen (staken), um Transaktionen zu bestätigen und neue Blöcke zu erzeugen. Je höher der Einsatz, desto größer die Chance, ausgewählt zu werden.
• Warum braucht man Proof-of-Stake?
  Weil es eine energieeffiziente Alternative zu Proof-of-Work bietet – mit dem Ziel, dezentrale Netzwerke sicher und nachhaltig zu betreiben.
• Wie funktioniert Proof-of-Stake?
  Validatoren werden anhand ihres Stakes ausgewählt, schlagen neue Blöcke vor und bestätigen sie gegenseitig. Ehrliches Verhalten wird belohnt, Fehlverhalten kann zum Verlust des Stakes führen.
• Was macht Proof-of-Stake sicher?
  Angreifer müssten hohe Geldbeträge riskieren, um das System zu manipulieren – und könnten dabei ihren Einsatz verlieren. Die ökonomischen Anreize sorgen für Stabilität und Sicherheit.
• Welche Kryptowährungen nutzen Proof-of-Stake?
  Zu den bekanntesten gehören Ethereum, Cardano, Polkadot, Tezos und Solana. Sie setzen auf unterschiedliche PoS-Varianten, um Sicherheit, Effizienz und Skalierbarkeit zu kombinieren.

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

Proof-of-Stake (PoS) ist ein Konsensverfahren, das in vielen modernen Blockchains eingesetzt wird. Es sorgt dafür, dass sich alle Teilnehmer im Netzwerk auf den aktuellen Stand der Blockchain einigen – also darauf, welche Transaktionen gültig sind. Statt auf energieintensives Rechnen wie beim Proof-of-Work setzt PoS auf den Besitz („Stake“) von Coins, um Blöcke zu validieren.

Teilnehmer, die eine bestimmte Menge an Coins hinterlegen, werden als sogenannte Validatoren ausgewählt. Sie dürfen neue Blöcke vorschlagen und bestätigen – und erhalten dafür Belohnungen. Dieses Verfahren ist deutlich energieeffizienter und ermöglicht schnelle, sichere Transaktionen im dezentralen Netzwerk.

Wer hat Proof-of-Stake erfunden?

Das Konzept von Proof-of-Stake wurde erstmals 2011 von einem Nutzer namens QuantumMechanic in einem Forum vorgeschlagen. Die erste praktische Umsetzung erfolgte 2012 durch die Kryptowährung Peercoin, die PoS mit einem Proof-of-Work-Ansatz kombinierte. Seitdem wurde das Verfahren stetig weiterentwickelt und ist heute fester Bestandteil vieler großer Blockchains – darunter Ethereum seit dem Merge im Jahr 2022.

Während das grundlegende Konzept von Proof-of-Stake 2011 von „QuantumMechanic“ vorgeschlagen wurde, war BCNext (Sergey Ivancheglo) maßgeblich an der technischen Umsetzung beteiligt. Er war eine zentrale Figur hinter Nxt, das 2013 als erste Kryptowährung startete, die ausschließlich auf Proof-of-Stake setzte – also ganz ohne Proof-of-Work-Anteil.

Was bedeutet Stake bei Proof-of-Stake?

Der Begriff „Stake“ bezeichnet die Menge an Coins, die ein Teilnehmer im Netzwerk hinterlegt, um am Validierungsprozess teilzunehmen. Je höher der Einsatz, desto größer ist die Chance, ausgewählt zu werden und Belohnungen zu erhalten. Der Stake dient dabei gleichzeitig als Sicherheit – wer sich falsch verhält, riskiert, einen Teil davon zu verlieren.

Wie funktioniert Proof-of-Stake?

Nachdem wir nun verstanden haben, was Proof-of-Stake grundsätzlich ist, werfen wir im nächsten Schritt einen genaueren Blick auf den Ablauf in der Praxis. Denn auch hier greifen verschiedene Elemente ineinander – von den Transaktionen, die ins Netzwerk eingespeist werden, bis zur Auswahl und Belohnung der Validatoren.

• Beteiligte
  Im Proof-of-Stake-System gibt es unterschiedliche Rollen: Nutzer, die Transaktionen anstoßen, Validatoren, die Blöcke vorschlagen, und weitere Validatoren, die diese Vorschläge prüfen und bestätigen. Doch wer übernimmt genau welche Aufgaben? Und was unterscheidet die Rollen voneinander?
• Prozesse
  Von der Entstehung einer Transaktion bis hin zur Aufnahme eines neuen Blocks in die Blockchain läuft ein klar definierter Prozess ab – Schritt für Schritt. Dabei stellen sich zentrale Fragen: Wie wird entschieden, wer den nächsten Block vorschlagen darf? Und wann gilt ein Block als endgültig bestätigt?

Transaktion

Alles beginnt mit einer einfachen Aktion: Jemand möchte eine Transaktion durchführen. Ob es um den Versand von Kryptowährungen geht, um den Abschluss eines Smart Contracts oder eine andere Interaktion mit der Blockchain – am Anfang steht immer die Entscheidung eines Nutzers oder einer Anwendung, eine bestimmte Aktion ins Netzwerk zu bringen.

Dazu wird die Transaktion digital signiert, um sicherzustellen, dass sie auch wirklich vom Absender stammt. Anschließend wird sie an das Netzwerk übermittelt – genauer gesagt an sogenannte Nodes, also Rechner, die am Blockchain-Netzwerk teilnehmen und Daten weiterleiten.

Doch bevor diese Transaktion überhaupt eine Chance hat, in die Blockchain zu gelangen, muss sie zunächst gesammelt und zwischengespeichert werden. An dieser Stelle kommt der nächste zentrale Bestandteil ins Spiel: der Mempool.

Mempool

Sobald eine Transaktion im Netzwerk angekommen ist, wird sie nicht sofort verarbeitet. Stattdessen landet sie zunächst im sogenannten Mempool – dem „Memory Pool“. Man kann sich diesen wie eine Art Warteschlange vorstellen: Alle gültigen, aber noch nicht bestätigten Transaktionen sammeln sich hier und warten darauf, in einen neuen Block aufgenommen zu werden.

Jeder Node im Netzwerk führt seinen eigenen Mempool, wobei sich die Inhalte in der Regel stark ähneln, da Transaktionen ständig untereinander ausgetauscht und synchronisiert werden. Wichtig dabei: Nicht jede Transaktion schafft es in den nächsten Block. Meist entscheidet die Gebühr, die der Absender bereit ist zu zahlen, darüber, wie schnell die Transaktion verarbeitet wird – ähnlich wie beim Versand per Post: Wer mehr zahlt, wird bevorzugt.

Doch wer entscheidet nun eigentlich darüber, welche Transaktionen tatsächlich in den nächsten Block aufgenommen werden? Genau hier beginnt die eigentliche Arbeit der Validatoren – die zentrale Instanz im Proof-of-Stake-System.

Auswahl des Validators

Im Proof-of-Stake-System übernimmt nicht irgendein Computer im Netzwerk die Aufgabe, den nächsten Block zu erstellen – sondern ein speziell ausgewählter Validator. Anders als bei Proof-of-Work, wo Rechenleistung entscheidet, spielt hier der Einsatz (Stake) die zentrale Rolle: Je mehr Coins ein Teilnehmer „gestaked“, also im System hinterlegt hat, desto größer ist seine Chance, zum Blockproduzenten gewählt zu werden.

Diese Auswahl erfolgt nicht komplett zufällig. Die genauen Regeln variieren je nach Blockchain-Protokoll (z. B. Ethereum, Cardano, Polkadot), aber das Grundprinzip bleibt gleich: Der Algorithmus wählt einen Validator aus dem Pool aller berechtigten Teilnehmer aus – oft unter Berücksichtigung zusätzlicher Faktoren wie Zufall, Rotationsprinzipien oder Alter des Stakes.

Wurde ein Validator ausgewählt, beginnt seine aktive Phase: Er stellt einen neuen Block zusammen. Doch bevor das geschieht, wirft er zuerst einen Blick in den Mempool – dorthin, wo die wartenden Transaktionen darauf hoffen, in genau diesen Block zu gelangen.

Blockvorschlag durch den Validator

Sobald der Validator ausgewählt wurde, beginnt seine eigentliche Aufgabe: Er erstellt den nächsten Block für die Blockchain. Dafür wählt er aus dem Mempool eine bestimmte Anzahl an Transaktionen aus – oft orientiert an Faktoren wie Transaktionsgebühren (höher priorisiert), Gültigkeit und Reihenfolge.

Zusätzlich zur Auswahl der Transaktionen muss der Validator auch weitere Informationen in den Block einfügen, z. B. einen Verweis auf den vorherigen Block (die sogenannte Parent-Hash), einen Zeitstempel und eine digitale Signatur, mit der er sich als legitimer Ersteller des Blocks ausweist.

Ist der Block fertig zusammengestellt, wird er noch nicht sofort in die Blockchain geschrieben. Denn bevor das passiert, braucht es die Bestätigung anderer Teilnehmer im Netzwerk. Diese Aufgabe übernehmen weitere Validatoren – man nennt sie Attestierer oder Committer, je nach Protokoll.

Prüfende Validatoren

Ein vorgeschlagener Block ist noch kein gültiger Block. Damit er offiziell Teil der Blockchain wird, muss er von anderen Validatoren bestätigt werden. Diese Gruppe wird je nach Protokoll Attestierer, Committer oder einfach prüfende Validatoren genannt.

Ihre Aufgabe ist klar: Sie überprüfen, ob der vorgeschlagene Block korrekt ist – also ob alle enthaltenen Transaktionen gültig sind, die Signatur des Blockerstellers stimmt und keine Regeln verletzt wurden. Ist das der Fall, geben sie ihre Zustimmung in Form einer digitalen Signatur ab. Je nach Netzwerk braucht es eine bestimmte Anzahl an Bestätigungen oder eine bestimmte Quote, damit der Block als akzeptiert gilt.

Dieser Schritt ist entscheidend für die Sicherheit und Integrität des Netzwerks. Denn nur wenn eine breite Mehrheit unabhängiger Validatoren zustimmt, kann der Block weiter verarbeitet werden. Und genau das führt uns zum nächsten Schritt im Prozess: der Finalisierung – also dem Moment, ab dem der Block als unumkehrbar gilt.

Finalisierung

Ein Block, der von einem Validator vorgeschlagen und von den Attestierern bestätigt wurde, ist zwar im Netzwerk bekannt – aber er gilt noch nicht als endgültig. In Proof-of-Stake-Systemen braucht es einen weiteren Schritt, um sicherzustellen, dass dieser Block unumstößlich Teil der Blockchain wird. Dieser Vorgang wird Finalisierung genannt.

Finalisierung bedeutet, dass das Netzwerk sich endgültig auf diesen Block geeinigt hat – und keine konkurrierende Kette mehr als glaubwürdig akzeptiert würde. Je nach PoS-Variante (z. B. Ethereum mit seinem „Casper FFG“) geschieht das durch zusätzliche Abstimmungen in nachfolgenden Zeitfenstern, sogenannte „Epochs“. Validatoren setzen dabei auf bestimmte Blöcke und signalisieren, dass sie diese als final betrachten.

Sobald ein Block finalisiert ist, kann man sich darauf verlassen: Er wird nicht mehr ersetzt oder überschrieben. Für Nutzer bedeutet das: Die eigene Transaktion, wenn sie darin enthalten war, ist damit endgültig abgeschlossen.

Blockbelohnung

Warum beteiligen sich aber überhaupt so viele Validatoren an diesem aufwändigen Prozess? Die Antwort ist einfach: Es gibt etwas zu verdienen. Sobald ein Block finalisiert wurde, erhält der ursprünglich ausgewählte Validator eine Blockbelohnung. Diese setzt sich meist aus zwei Teilen zusammen:

1. Transaktionsgebühren, die die Nutzer freiwillig gezahlt haben, um priorisiert zu werden
2. Netzwerk-Belohnungen, also neu geschaffene Coins, die vom Protokoll ausgegeben werden (je nach Blockchain unterschiedlich geregelt)

Auch die Attestierer, die zur Finalisierung beigetragen haben, bekommen in vielen Systemen eine kleinere Belohnung für ihre Mithilfe – als Anreiz, regelmäßig und korrekt zu validieren.

Doch PoS belohnt nicht nur gutes Verhalten, es bestraft auch absichtliche Regelverstöße. Wer als Validator betrügt oder fahrlässig handelt (z. B. durch doppelte Signaturen oder Inaktivität), riskiert, dass ein Teil seines Stakes eingezogen wird. Dieses Verfahren nennt sich Slashing – und sorgt dafür, dass Validatoren nicht nur auf Belohnungen hoffen, sondern auch echte Verantwortung tragen.

Damit schließt sich der Kreis: Von der ersten Transaktion bis zur Belohnung (oder Bestrafung) ist jeder Schritt im Proof-of-Stake-System so aufgebaut, dass Sicherheit, Fairness und Effizienz möglichst im Gleichgewicht bleiben.

Vorteile von Proof-of-Stake

Proof-of-Stake hat sich in den letzten Jahren als echte Alternative zu Proof-of-Work etabliert – vor allem, weil es viele der bekannten Schwächen klassischer Konsensverfahren gezielt vermeidet. Gerade in Zeiten wachsender ökologischer und ökonomischer Anforderungen bringt PoS entscheidende Vorteile mit sich, die es für moderne Blockchains attraktiv machen.

• Energieverbrauch drastisch reduziert
  Im Gegensatz zu Proof-of-Work braucht PoS keine energiehungrigen Rechenzentren. Die Auswahl von Validatoren erfolgt durch algorithmische Prozesse, nicht durch das „Wettrennen um Rechenleistung“. Dadurch sinkt der Energieverbrauch um ein Vielfaches – wie z. B. bei Ethereum, wo der Strombedarf nach dem Wechsel auf PoS um über 99 % gefallen ist. Mehr dazu in unserem Beitrag über den Stromverbrauch von Bitcoin.
• Niedrigere Einstiegshürden und breitere Teilnahme
  Da keine teure Mining-Hardware benötigt wird, können deutlich mehr Menschen am Netzwerk teilnehmen – theoretisch reicht ein Laptop und etwas Stake. Das fördert die Dezentralität und stärkt die Netzwerkvielfalt.
• Wirtschaftliche Anreize bleiben erhalten
  Wie bei PoW erhalten ehrliche Teilnehmer eine Belohnung – in Form von Netzwerkgebühren und neu geschaffenen Coins. Gleichzeitig drohen Sanktionen bei Fehlverhalten (z. B. Slashing), was die Integrität des Systems schützt.

Die zentrale Stärke von Proof-of-Stake liegt in seiner Balance aus Effizienz und Sicherheit. Durch den Verzicht auf rechenintensive Prozesse spart das System nicht nur Energie, sondern öffnet sich auch für eine breitere Beteiligung – ohne dabei die Sicherheit zu gefährden. Der ökonomische Druck, sich korrekt zu verhalten, ist hoch – denn wer betrügt, verliert im schlimmsten Fall seinen Einsatz.

Kritik an Proof-of-Stake

So vielversprechend Proof-of-Stake auch klingt – es gibt immer wieder fundierte Kritik am Modell. Die zentralen Einwände kommen dabei nicht nur aus technischer Perspektive, sondern auch aus einer wirtschaftlichen und systemischen Sicht.

• Fehlender realer Einsatz („kein Kostenanker“)
  Einer der zentralen Unterschiede zu Proof-of-Work: Bei PoS ist das Erstellen eines Blocks mit keinen realen Betriebskosten verbunden. Während Miner bei PoW reale Güter einsetzen (Strom, Hardware), basiert PoS auf rein digitalem „Einsatz“. Kritiker argumentieren daher, dass PoS keinen echten Wertanker in der realen Welt hat – was das System anfälliger für Manipulation und Angriffe machen könnte.
• Nothing-at-Stake-Problem
  Wenn das Erstellen von Forks kostenlos ist, gibt es keinen unmittelbaren Anreiz, sich nur auf eine Kette festzulegen. Im schlimmsten Fall validieren Teilnehmer einfach alle konkurrierenden Ketten gleichzeitig – denn sie riskieren nichts. Zwar versuchen PoS-Systeme das durch Slashing oder Bonding-Zeiten zu verhindern, doch diese Maßnahmen basieren selbst auf dem Konsens – der wiederum das Problem ist. Eine zirkuläre Logik, die von Gegnern als unsauber kritisiert wird.
• Schwierigkeiten bei Forks und Strafen
  Ein besonders heikler Punkt: Wie will man Angreifer bestrafen, wenn der „richtige“ Ledger nicht eindeutig bestimmbar ist? Ein Angreifer wird nie freiwillig eine Historie veröffentlichen, in der er selbst bestraft wird. Coins auf verschiedenen Forks sind nicht fungibel – sie existieren in getrennten Realitäten. Daher greifen Strafen nur, wenn alle sich auf dieselbe Geschichte einigen. In einem groß angelegten Angriff ist das nicht selbstverständlich.
• Weak Subjectivity und Informationsunsicherheit
  Um die Integrität einer Kette zu prüfen, müssen neue Teilnehmer meist auf externe Informationen zurückgreifen – etwa durch Googeln des aktuellen Block-Hashes oder das Vertrauen auf bestimmte Websites oder Knoten. Das Konzept der „weak subjectivity“, das u. a. in Ethereum diskutiert wird, verlässt sich auf soziale und infrastrukturelle Mittel, um technische Sicherheit zu gewährleisten – was wiederum neue Angriffsflächen schafft.
• Inflationäre Tendenzen bei PoS-Coins
  Da PoS-Systeme oft neue Coins verteilen, ohne reale Kosten als Gegenwert zu erzeugen, besteht die Gefahr einer inflationären Umverteilung – von Nicht-Validatoren hin zu Validatoren. Wer keinen Stake hinterlegt hat, wird durch diese Dynamik systematisch benachteiligt. Kritiker sehen hier langfristig das Risiko, dass PoS-Netzwerke in eine Art ökonomisches Ungleichgewicht kippen.

Proof-of-Stake bietet viele Vorteile – keine Frage. Doch Kritiker weisen zurecht darauf hin, dass das System auf Annahmen beruht, die nicht ohne Weiteres überprüfbar oder absicherbar sind. Die mangelnde physische Bindung an die Realität, potenziell zirkuläre Entscheidungsstrukturen und die schwierige Durchsetzung von Sanktionen werfen grundlegende Fragen auf. Ob Proof-of-Stake langfristig tragfähig ist, wird davon abhängen, wie robust diese offenen Punkte gelöst werden können – oder ob sie sich als systemimmanent herausstellen.

Alternativen zu Proof-of-Stake

Proof-of-Stake ist nicht gleich Proof-of-Stake. Im Laufe der Jahre sind zahlreiche Abwandlungen des Konzepts entstanden – teils als Optimierung, teils als Reaktion auf Schwächen des klassischen Modells. Außerdem gibt es weitere Alternativen:

• Proof of Work (PoW)
  Beim klassischen PoW konkurrieren Miner darum, durch aufwendige Rechenaufgaben einen neuen Block zu finden. Der erste, der die Aufgabe löst, darf den Block zur Blockchain hinzufügen und wird dafür belohnt. Dieses Verfahren gilt als besonders sicher, ist jedoch energieintensiv – bekannt durch Bitcoin oder Ethereum (vor dem Wechsel zu PoS).
• Delegated Proof of Stake (DPoS)
  Bei DPoS wählen die Halter der Token eine kleine Gruppe von Delegierten, die im Namen aller Blöcke erzeugen und validieren. Dadurch entsteht ein repräsentatives System mit deutlich höherer Transaktionsgeschwindigkeit, aber auch zentralisierungsanfälligeren Strukturen – zum Beispiel genutzt bei EOS oder TRON.
• Proof of History (PoH)
  PoH führt eine kryptografisch abgesicherte Zeitschiene ein, auf der jede Transaktion einen festen Platz erhält. Das ermöglicht extrem schnelle Validierungen und ist besonders für hochskalierende Netzwerke geeignet – Solana ist hier das bekannteste Beispiel.
• Proof of Activity (PoA)
  Ein Hybridmodell: Zuerst wird per Proof-of-Work ein Block-Header gefunden, dann übernehmen Stakeholder und signieren den fertigen Block. So verbindet PoA die Sicherheitsvorteile von PoW mit der Energieeffizienz von PoS – unter anderem bei Decred im Einsatz.
• Proof of Authority (PoA)
  Hier basiert das Vertrauen nicht auf Tokenbesitz, sondern auf der Identität der Validatoren. Nur bekannte, zugelassene Teilnehmer dürfen neue Blöcke erzeugen – ideal für private oder konsortiale Netzwerke, etwa im Unternehmenskontext.
• Proof of Burn (PoB)
  Um sich Validierungsrechte zu „erkaufen“, verbrennen Teilnehmer ihre Coins – also senden sie unwiderruflich an nicht zugängliche Adressen. Dadurch demonstrieren sie langfristiges Interesse am Netzwerk. Eine eher experimentelle Methode, die bewusst auf Opferbereitschaft statt Einsatzbindung setzt.

Kryptowährungen mit Proof-of-Stake

Proof-of-Stake hat sich in den letzten Jahren vom experimentellen Ansatz zur etablierten Alternative zu Proof-of-Work entwickelt – vor allem bei neueren Blockchains und bei bestehenden Projekten, die ihren Energieverbrauch reduzieren wollten. Mittlerweile setzen zahlreiche große Kryptowährungen ganz oder teilweise auf PoS – oft angepasst durch eigene Protokollvarianten.

Ethereum (ETH)

Seit dem sogenannten Merge im September 2022 nutzt Ethereum (ETH) nicht mehr Proof-of-Work, sondern ein reines Proof-of-Stake-System. Validatoren werden auf Basis ihres Stakes ausgewählt und bestätigen Blöcke in mehreren Runden. Slashing sorgt für Sicherheit bei Fehlverhalten, das Protokoll nennt sich Casper.

• Konsensmechanismus: Ethereum PoS („Casper“)
• Blockzeit: ~12 Sekunden
• Mindest-Stake: 32 ETH für Solo-Validatoren
• Besonderheit: Finalisierung über „Checkpoint“-System (Epochs & Slots)

Ethereum ist das bisher größte Netzwerk, das erfolgreich zu PoS gewechselt ist – ein entscheidender Schritt in Richtung Nachhaltigkeit und Skalierbarkeit. Mehr Informationen unter Ethereum Staking.

Cardano (ADA)

Cardano (ADA) nutzt eine eigene PoS-Variante namens Ouroboros, die auf mathematisch überprüfbarer Sicherheit basiert. Teilnehmer delegieren ihren Stake an sogenannte „Stake Pools“, die dann mit höherer Wahrscheinlichkeit Blöcke erzeugen.

• Konsensmechanismus: Ouroboros
• Blockzeit: ~20 Sekunden
• Delegiertes Staking möglich (ab wenigen ADA)
• Besonderheit: Fokus auf formale Verifikation und wissenschaftliche Entwicklung

Cardano kombiniert Nachhaltigkeit mit einem stark forschungsbasierten Entwicklungsansatz und richtet sich langfristig auf Governance und Smart Contracts aus. Mehr Informationen unter Cardano Staking.

Solana (SOL)

Solana (SOL) kombiniert Proof-of-Stake mit Proof of History – einer zusätzlichen Zeitschienen-Technologie, die hohe Geschwindigkeit ermöglicht. Das Netzwerk setzt auf sehr kurze Blockzeiten und hohe Transaktionskapazitäten.

• Konsensmechanismus: PoS + Proof of History
• Blockzeit: ~400 Millisekunden
• Tausende Transaktionen pro Sekunde möglich
• Besonderheit: Extrem hohe Performance, aber anspruchsvolle Hardware

Solana richtet sich an Anwendungen, die hohe Durchsatzraten brauchen – etwa dezentrale Börsen oder Games – und setzt dabei auf ein sehr performantes PoS-Modell. Mehr Informationen unter Solana Staking.