Analysis of consensus mechanisms of smart contract platforms

Abstract

Die Blockchain Technologie hat das Potential die Wirtschaft im Zeitalter der Digitalisierung zu revolutionieren. In zentralisierten Organisationen werden die Entscheidungen von einem Verantwortlichen oder einer Gruppe getroffen. In der Blockchain gibt es keinen bestimmten Entscheidungsträger. Um eine Entscheidung zu treffen, muss ein Konsens erreicht werden. Um diesen Konsens zu erreichen, wird von jeder Blockchain Plattform ein so genannter Konsens-Mechanismus eingesetzt. Damit Blockchains ihr volles ökonomisches Potential ausschöpfen können, muss eine gute Skalierbarkeit gegeben sein. Doch dazu müssen Kompromisse in anderen Bereichen eingegangen werden. Das Blockchain-Trilemma besagt, dass man die drei Haupteigenschaften Skalierbarkeit, Sicherheit und Dezentralität immer zulasten der anderen erreicht, bzw. dass alle drei Eigenschaften nicht gleichzeitig maximiert werden können. Die implementierten Konsens-Mechanismen versuchen dieses Dilemma mit unterschiedlichen Ansätzen zu lösen. Daher sind sie einer der wichtigsten Aspekte sowie Unterscheidungsmerkmale der Blockchain Plattformen. Diese Arbeit bietet einen Überblick sowie eine technische Analyse über die zur Zeit existierenden Konsens-Mechanismen. Darüber hinaus werden Smart Contract Plattformen analysiert und die dort eingesetzten Konsens-Mechanismen detailliert beleuchtet. Außerdem wird die Umstellung des Konsens-Mechanismus von Proof of Work zu Proof of Stake in der Ethereum-Plattform anhand Ihres Einflusses auf zukünftige Smart Contracts analysiert. Die Analyse liefert einen Überblick über 62 Konsens-Mechanismen und 21 Smart Contract-Plattformen die im Moment eingesetzt werden. Weiter werden Kriterienkataloge vorgestellt, welche für den Vergleich von Smart Contract-Plattformen sowie deren Konsens-Mechanismen eingesetzt werden können.