Ethereums Übergang zu Proof-of-Stake

Hamburg, 16. Mai 2025 – Ethereum, die größte Layer-1-Blockchain-Plattform mit Proof-of-Stake (PoS), durchlief im Jahr 2022 ein grundlegendes Upgrade: den Wechsel vom energieintensiven Proof-of-Work (PoW) hin zum effizienteren PoS-Konsensmechanismus. Diese entscheidende Veränderung, bekannt als „The Merge“, ging die Skalierungsprobleme von Ethereum an und verbesserte gleichzeitig Sicherheit und Dezentralisierung. Im Folgenden finden Sie eine eingehende Analyse, wie PoS Ethereum antreibt – und warum das von Bedeutung ist. Bitte beachten Sie, dass die Informationen in diesem Artikel den Stand von Ethereum vor dem Pectra-Upgrade widerspiegeln.

The Merge: Ein Paradigmenwechsel

Am 15. September 2022 führte Ethereum das sogenannte Paris-Upgrade durch, auch bekannt als „The Merge“, und vollzog damit den Übergang zu PoS. Das Ziel? Die Lösung des Blockchain-Trilemmas, bei dem Skalierbarkeit (mehr Transaktionen bewältigen), Sicherheit (Netzwerkschutz) und Dezentralisierung (Verteilung der Kontrolle) oft miteinander in Konflikt stehen.
Proof-of-Work (PoW), Ethereums ursprünglicher Mechanismus, basierte auf dem Lösen rechnerischer Aufgaben durch Miner zur Validierung von Transaktionen – ein Verfahren mit hohem Energieverbrauch und eingeschränkter Skalierbarkeit. PoS kehrt dieses Modell um: Miner werden durch Validatoren ersetzt, die ihre ETH einsetzen (staken), um das Netzwerk abzusichern – was es nachhaltiger und besser planbar macht.

Ethereum trennt im PoS-Betrieb seine Abläufe in zwei Ebenen:

• Die Execution Layer, die für die Verarbeitung von Transaktionen und die Ausführung von Smart Contracts zuständig ist,
• und die Consensus Layer, die sicherstellt, dass sich alle Netzwerkknoten auf den Zustand der Blockchain einigen.

Vor The Merge lief die Execution Layer unter PoW, wobei Miner und Validatoren sich die Belohnungen teilten. Nach dem Merge erhalten ausschließlich die Validatoren die Belohnung, was die Anreizstruktur vereinfacht und die Effizienz erhöht.
Im Gegensatz zu den variablen Blockzeiten unter PoW verwendet PoS einen festen Zeitplan: Alle 12 Sekunden wird ein Block in einem sogenannten Slot produziert. 32 Slots bilden eine Epoche (etwa 6,4 Minuten). Diese Vorhersehbarkeit erlaubt es sowohl Validatoren als auch Nutzern, die Blockproduktion exakt vorauszuberechnen – ein klarer Vorteil gegenüber der Unbeständigkeit von PoW.

Die nachfolgende Abbildung zeigt eine Visualisierung der letzten Epochen mit ihren jeweiligen Slots. Grüne Slots stehen für erfolgreich vorgeschlagene Blöcke, orangefarbene Slots kennzeichnen geplante, aber nicht verarbeitete Slots. Der Balken unter jeder Epoche zeigt die Beteiligungsrate in dieser Epoche. Die Y-Achse gibt die Epochennummer an, die X-Achse die Slotnummer – wobei jede Epoche insgesamt 32 Slots umfasst.

 

Slot-Visualisierung der letzten Epochen und ihrer Slots https://beaconcha.in/charts/slotviz

 

Validatoren: Die Vertrauensmotoren von Ethereum

Im Proof-of-Stake-System (PoS) bilden Validatoren das Rückgrat des Netzwerks. Um als Validator aktiv zu werden, muss ein Teilnehmer mindestens 32 ETH staken – also als Sicherheit hinterlegen, um vertrauenswürdiges Verhalten zu garantieren. Validatoren schlagen neue Blöcke vor und bestätigen die von anderen, wofür sie mit ETH-Belohnungen entlohnt werden. Doch diese Verantwortung bringt auch Risiken mit sich: Böswilliges Verhalten – etwa das Vorschlagen ungültiger Blöcke oder längere Inaktivität – kann zum sogenannten Slashing führen, bei dem ein Teil des eingesetzten ETH verbrannt wird. Diese empfindliche Strafe macht Angriffe wirtschaftlich unattraktiv.

Das PoS-System überwacht Validatoren detailliert – es protokolliert Einsätze, Abstimmungen und die individuelle Leistung. Diese Transparenz stärkt das Vertrauen in das Netzwerk, da sämtliche Aktivitäten öffentlich überprüfbar sind. Im Gegensatz zum Proof-of-Work, wo Rechenleistung über Einfluss entschied, zählt bei PoS der Einsatz an ETH – nicht teure Hardware. Das demokratisiert die Teilnahme und fördert eine breitere Dezentralisierung, da keine energieintensiven Mining-Rigs mehr erforderlich sind.

Die PoS-Stärke von Ethereum: Effizienz trifft Sicherheit

Mit dem Umstieg auf Proof-of-Stake erschließt Ethereum drei zentrale Vorteile: drastisch reduzierte Umweltbelastung, bessere Skalierbarkeit und eine robuste Netzwerksicherheit.
Während Proof-of-Work immense Mengen an Energie verschlang – vergleichbar mit dem Verbrauch ganzer Staaten – senkte PoS den Energiebedarf von Ethereum um über 99,988 %. Damit wird das Netzwerk nicht nur nachhaltiger, sondern auch attraktiver für umweltbewusste Entwickler und Investoren.

Zur Veranschaulichung zeigt die folgende Grafik den Energieverbrauch von Ethereum unter PoS im Vergleich zu anderen großen Verbrauchern. Besonders auffällig ist der Unterschied zu Bitcoins PoW-System (149 TWh/Jahr) sowie Ethereums früherem PoW-Modell (21 TWh/Jahr) – ein eindrucksvoller Beleg für das Einsparpotenzial des neuen Konsensmechanismus.

Jährlicher Energieverbrauch in TWh/Jahr https://ethereum.org/en/energy-consumption/

Skalierbarkeit wird ebenfalls verbessert: PoS verarbeitet Transaktionen schneller und günstiger, wodurch Ethereum den wachsenden Bedarf an dezentralen Anwendungen (dApps) und dezentralen Finanzplattformen (DeFi) besser unterstützen kann.

Die Sicherheit wird durch Slashing und hohe Staking-Kosten gestärkt, die Angriffe abschrecken. Ein Angreifer müsste 51 % des gestakten ETH kontrollieren – eine finanziell kaum realisierbare Hürde, insbesondere bei Ethereums Marktkapitalisierung. Zudem reduziert die vorhersehbare Blockproduktion bei PoS das Risiko von Kettenreorganisationen, bei denen Miner die Blockchain-Historie umschreiben könnten. Diese Verbesserungen machen Ethereum zu einer Festung: dezentralisiert, widerstandsfähig und bereit für die breite Anwendung.

 

Unterscheidung zwischen direktem und indirektem Staking

Es gibt zwei Hauptarten des ETH-Stakings: direktes und indirektes Staking. Direktes Staking bedeutet, dass Validatoren mindestens 32 ETH hinterlegen und ihren eigenen Node betreiben, während indirektes Staking die Teilnahme an Staking-Pools über Drittanbieter beschreibt, wenn die Mindestanforderung von 32 ETH nicht erfüllt wird. Direktes Staking bietet niedrigere oder gar keine Gebühren und ermöglicht Validatoren den direkten Erhalt von Belohnungen, erfordert jedoch mehr technisches Know-how und Verantwortung. Da die ETH-Menge pro Validator begrenzt ist und die Chancen, Blöcke zu attestieren, vorzuschlagen und abzustimmen, zufällig verteilt werden, erhöhen Betreiber mehrerer Validatoren ihre Auswahlwahrscheinlichkeit und verschaffen sich dadurch einen Wettbewerbsvorteil.

Nach dem endgültigen Übergang zu PoS zeigt sich ein deutlicher Anstieg der gestakten ETH. Während das Gesamtangebot von Ethereum seit The Merge stabil bei rund 120 Millionen ETH blieb, stieg die Menge der von Validatoren gestakten ETH deutlich – von 14,6 Millionen ETH (12,11 % des Gesamtangebots) im September 2022 auf 33,3 Millionen ETH (27,7 % des Gesamtangebots) im Juni 2024. Dieser Trend spiegelt eine wachsende Netzwerksicherheit, Vertrauen und Stabilität wider, da immer mehr Teilnehmer ETH staken. Außerdem zeigt er, wie effektiv Ethereums Anreizmechanismen Validatoren zur Teilnahme motivieren und die Netzwerkkonsistenz stärken.

 

Mögliches Risiko der Zentralisierung

Ein zentrales Problem von PoS ist das erhöhte Risiko der Zentralisierung, da eine kleine Anzahl von Akteuren die Kontrolle über den Großteil des gestakten ETH erlangen könnte. In diesem Fall könnten wenige Validatoren zu mächtige Einflussnehmer im Netzwerk werden und eine Monopolstellung einnehmen, etwa durch Krypto-Whales, Börsen und Staking-Pools. Außerdem wird diskutiert, ob PoS gegenüber bestimmten Angriffstypen anfälliger sein könnte, die es böswilligen Akteuren ermöglichen würden, das Netzwerk zu kontrollieren. Durch bestehende Optimierungen wird dieses Risiko jedoch stark vermindert, sodass solche Szenarien immer unwahrscheinlicher werden. In einem gut funktionierenden Netzwerk mit effektiven Slashing-Mechanismen führt jeder Angriff zu einem negativen Rückkopplungseffekt für den Angreifer.

Böswilliges Verhalten wird mit einer Reduktion von 33 % des gestakten ETH durch Slashing bestraft. Für einen erneuten Angriff müssten zusätzliche ETH erworben werden, was den kostspieligen Kreislauf wiederholt. Dadurch sinkt das Zentralisierungsrisiko deutlich. Das Dune-Dashboard unten zeigt die prozentuale Verteilung aller Staking-Anbieter im Ethereum-Netzwerk. Stand 17. Februar 2025 sind die drei größten Akteure Lido (27,7 %), nicht identifizierte unabhängige Staker (19,9 %) und Coinbase (8,4 %). Nicht identifizierte unabhängige Staker umfassen gestaktes ETH von Validatoren, die nicht mit großen zentralisierten Börsen (CEXs) oder Staking-Pools verbunden sind. Obwohl diese Verteilung kein akutes Zentralisierungsrisiko darstellt, zeigt sie die Konzentration der Staking-Macht bei einigen wenigen dominanten Teilnehmern.

ETH-Staker nach gestaktem Betrag geordnet, https://dune.com/queries/2394100/3928083

Morgen gestalten: Das PoS-Versprechen von Ethereum

Ethereums Umstellung auf PoS ist nicht nur ein technisches Upgrade – sie ist ein mutiger Schritt in Richtung einer skalierbaren, nachhaltigen und sicheren Blockchain-Zukunft. Durch den Ersatz der Miner durch Validatoren, die drastische Reduzierung des Energieverbrauchs und die Verbesserung der Vorhersehbarkeit des Netzwerks ist Ethereum bereit, die nächste Welle der Web3-Innovation anzutreiben. Während Ethereum sich weiterentwickelt, steht das PoS-System als Vorlage dafür, wie Blockchains Ambition mit Verantwortung verbinden können.