Was ist Proof-of-Importance (POI) und wie funktioniert es?

Der Proof-of-Importance (POI) ist zwar einer der weniger bekannten Konsens-Algorithmen, aber dennoch nicht unbedeutend. In vielen Punkten kann er beliebte Systeme wie Proof-of-Stake und Proof-of-Work sogar überholen. Doch wie funktioniert dieser Beweis der Wichtigkeit und wer bestimmt eigentlich wer für das Netzwerk wichtig ist?

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Was ist Proof-of-Importance?

Der Proof-of-Importance (POI) ist ein Konsens-Algorithmus, der erstmals von der NEM Blockchain eingeführt und genutzt wurde. NEM ist ein Unternehmen, das ganz im Sinne der Blockchain-Revolution arbeitet. Sie zielen darauf ab, den Einzelnen zu stärken und dabei eine Ökonomie zu erschaffen, die auf den Grundsätzen der Dezentralisierung, Chancengleichheit und finanzielle Unabhängigkeit basiert. Dieser Idee sind sie auch bei dem Konsens-Algorithmus für ihre Blockchain treu geblieben.

Konsens-Algorithmen sind in einer Blockchain wichtig, da sie dabei helfen die richtige Reihenfolge von Transaktionsblöcken einzuhalten und vor Manipulation und Doppelten Ausgaben schützen. Der Proof-of-Importance, frei übersetzt Beweis der Wichtigkeit, ist in seiner Funktionsweise in einigen Punkten dem Proof-of-Stake (POS) sehr ähnlich. Der POS ist neben dem Proof-of-Work (POW) einer der bekanntesten Konsens-Algorithmen. In einigen entscheidenden Punkten unterscheidet sich der POI jedoch vom POS.

Proof-of-Importance (POI)
Proof-of-Importance (POI) @nem.io

Wie funktioniert Proof-of-Importance?

Wie beim Proof-of-Stake Konsens muss ein Nutzer, der einen Knoten betreiben möchte, ebenfalls eine Mindestzahl an Coins in seinem Wallet führen. Bei NEM sind mindestens 10.000 XEM nötig. Im Fall von POS hätte jedoch nun der Stakeholder mit den meisten Coins, die größten Chancen den nächsten Block zu generieren. Bei POI ist das jedoch nur die Grundvoraussetzung, um überhaupt in Frage zu kommen. Das System verwendet einen Importance Score, der die Wichtigkeit des Nutzers für das System, beurteilt. Je höher dieser Wert ist, desto häufiger kann der Knotenbetreiber zur Erstellung eines neuen Blocks ausgewählt werden. Doch wie wird dieser Wert genau bestimmt?

Der Importance Score setzt sich aus verschiedenen Faktoren zusammen, die zur Berechnung einkalkuliert werden. Dazu gehören:

1. Finanzieller Status: 

  • Der Nutzer muss die festgelegte Mindestmenge an Coins besitzen. In diesem Punkt stimmt das Konzept mit POS überein. Der Knotenbetreiber erhält in dieser Kategorie mehr Punkte, je mehr Coins er besitzt.
  • Dabei wird nicht einfach die Gesamtmenge an Coins gezählt. Beim POI zählen Coins erst, wenn sie eine festgelegte Zeit im Wallet waren.
  • Dieser Prozess wird als Vesting bezeichnet. Kauft ein Nutzer erstmals XEM, dann bezeichnet man diese als unvested, sie werden bei der Bewertung nicht berücksichtig. Alle 24 Stunden werden 10 % dieser unvested Coins in vested Coins umgewandelt.
  • Wenn der Nutzer Coins ausgibt, werden unvested und vested Coins im gleichen Verhältnis aus dem Wallet entnommen, damit das Gleichgewicht erhalten bleibt.

2. Anzahl der Transaktionspartner und Aktivität

  • Je mehr Transaktionen der Nutzer mit anderen innerhalb des Netzwerks tätigt, desto besser ist seine Bewertung.
  • Der Algorithmus wertet dabei nicht einfach nur die Häufigkeit der Transaktionen, sondern die Netto-Übertragung im Laufe der Zeit. Denn sonst könnte ein Nutzer einfach mehrere Konten anlegen und seine eigenen Coins ständig von einem Wallet auf das andere übertragen, um seinen Wert künstlich hochzuschrauben.

3. Qualität der Transaktionen in den letzten 30 Tagen

  • Neben der Häufigkeit spielt auch die Qualität der einzelnen Transaktionen eine entscheidende Rolle bei der Bewertung der Wichtigkeit eines Nutzers. Abgesehen von der Häufigkeit, ist auch die Größe der Transaktionen ausschlaggebend. Diese werden als Quality Transactions bezeichnet.
  • Eine Quality Transaction im Proof-of-Stake ist jede Transaktion die mindestens 1.000 XEM beträgt. Diese muss an einen anderen Nutzer getätigt werden, der sich zum Harvesting qualifiziert hat, also mindestens 10.000 XEM besitzt.
  • Größere und häufigere Transaktionen haben eine entsprechend höhere Gewichtung im POI Bewertungssystem.
Proof of Work - Proof of Stake
Proof of Work – Proof of Stake @nem.io

Vorteile und Nachteile gegenüber anderen Algorithmen

NEM entwickelte den Proof-of-Importance mit ganz konkreten Absichten:

  1. Die Anwendung und den Geldfluss anregen. Denn XEM sollte ein aktiv genutztes Zahlungsmittel werden.
  2. Chancengleichheit schaffen. Geld verdienen durch Mining und Staking sollte nicht nur den Reichen vorbehalten sein.

Der POI hat im Vergleich zum Proof-of-Work den Vorteil, dass es weniger Energie und Ressourcen beansprucht. Nutzer müssen keine komplexen Rechenaufgaben lösen und brauchen auch kein teures Equipment. Da keine zeitraubende Berechnung nötig ist, können Blöcke außerdem schneller generiert werden. Der Vergleich zum Proof-of-Stake ist jedoch wesentlich interessanter, da sich das sogenannte Harvesting des POI mit dem Staking am ehesten vergleichen lässt. Die Vorteile gegenüber des POS sind:

  1. Beim POS tendieren die Nutzer dazu Coins zu horten. Denn das erhöht ihre Chancen den nächsten Block generieren zu dürfen. Das führt jedoch zu einer Ausbremsung des Geldflusses. POI belohnt Nutzer für ihre Aktivität.
  2. Knotenbetreiber, die über mehr finanzielle Mittel verfügen werden bevorzugt. Dieses Konzept führt letztlich dazu, dass wohlhabende Nutzer immer reicher werden.
  3. Der Stakeholder setzt im POS keine Ressourcen, um einen Block zu erstellen. Das bedeutet, dass Nutzer im Falle einer Verzweigung weiterhin Blöcke an einer der Gabeln validieren können. Beim POI wird das verhindert.

Der Proof-of-Importance hat auch seine Schwachstellen. Denn der gesamte Konsens basiert auf dem fragilen Bewertungssystem. Es darf nicht zu komplex sein, aber auch nicht zu leicht zu durchschauen sein. Nutzer könnten sich mit verschiedenen Fake-Accounts ein Netzwerk aufbauen und damit ein Machtmonopol erschaffen. Zwar ist das nicht so einfach, wie sich bereits bei den ausschlaggebenden Faktoren gezeigt hat, doch es ist auch nicht unmöglich. Persönliche Anmerkung: Nach meiner Überzeugung werden wir in naher Zukunft mehr Blockchains das Proof-of-Importance Verfahren verwenden. Es ist zwar nicht so bekannt, aber der Konsens-Algorithmus hat mehr Vorteile als Nachteile.