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Blockchain Consensus Mechanisms – Proof of Work vs Proof of Stake and More

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A blockchain is a decentralized peer-to-peer network that stores append-only (add to the end of) data and verifies the integrity of that information across the network. Collectively validating the accuracy of said data (reaching consensus) is one of the defining features of a blockchain.

The idea of a blockchain goes back to at least the 1990s. The basic theory was to copy data across a network of computers using a type of consensus algorithm to agree on any data to be added. Then, use cryptographic hash-chaining to make the database virtually immutable.

For more information on blockchains and hashing, check out our Blockchain article. Below, however, we’ll focus specifically on the various ways that different types of blockchains reach consensus on data added to their sequences (chains) of data (blocks) through these topics:

The main differences in the various blockchain consensus mechanisms center around how the right to add data to the blockchain is distributed among network participants, and how this data is validated by the network as an accurate account of transactions.

The set of computer processes that solve these problems is called the consensus algorithm, which, as alluded to, is the mechanism responsible for securely updating the state of data across a given blockchain network.

Each node (computer) in the network independently verifies and processes every transaction and therefore must have access to the database’s current state, the modification requested by a given transaction and a digital signature proving a transaction’s origin and accuracy. The question then, is how all of the nodes reach consensus (agreement) on the data. The biggest problem that blockchains aim to solve is called the “Byzantine Generals’ Problem”.

This problem, which has been around for longer than blockchain itself, is basically this: How do you keep a network of entities who are focused on the same goal in alignment based purely on messages passed between them, without the information being corrupted by a malicious actor within the network? For example, if one is trying to send cryptocurrency through a network, how can you be certain that the transaction details haven’t been tampered with and changed by a malicious node in the network?

This is where a consensus mechanism comes in to make sure the network remains in sync and data remains untampered with. The following are a few of the solutions different groups have come up with to achieve this outcome.

Proof of work is presently the most popular consensus mechanism for blockchains. The ‘proof of work’ that the name describes is the process by which the blockchain network proves that a miner network node (network nodes that group transactions into blocks and validate them) has done the work needed to create a valid block (group of transactions). Although it’s hard for nodes to generate a valid block (it takes a lot of computer processing power), it is quite easy for the network to verify that a block is valid.

This is all done through what is called a hash function, which creates a unique digital fingerprint for a given piece of data. Since hashes are very sensitive to change, and even a tiny modification will result in a completely different hash output, hashes can be used to validate and secure blocks.

For a block to be confirmed as valid, miners must create two hashes: a hash of all of the transactions in the block, and a hash proving they have expended the energy needed to generate the block by solving a special cryptographic puzzle with a pre-set level of difficulty. Specifically, the puzzle is to find a number that, when combined with the data in the transactions and passed through the hash algorithm, comes up with a number within a specified range set by the cryptocurrency’s program.

The difficulty of solving the puzzle is automatically adjusted in PoW systems to create a consistent time period for blocks of transactions to be added to the blockchain and to release network fees and newly created cryptocurrency rewards to miners.

A hash is a one-way function. It cannot be reversed. In this way, it can be confirmed that each block has required work to generate it. Each block also contains the hash of the previous block, so once all blocks are combined in the blockchain, it makes it virtually impossible to modify them since doing so would require redoing all the work done to generate every single block in the blockchain.

In summary, a miner creates a block of valid transactions, then runs the PoW algorithm on it to find a valid hash, racing against all other miners to solve the puzzle first. When a valid block is generated through such action, the block is added to the blockchain and the miner receives network fees as well as newly created cryptocurrency.

There are different hashing algorithms used for PoW consensus mechanisms, the most common of which are SHA-256 (e.g Bitcoin) and Scrypt (e.g. Litecoin). Others include SHA-3, CryptoNight, Blake-256, Quark, scrypt-jane and hybrid systems that use more than one hashing function.

Although PoW is theoretically near impossible to hack since it uses resources in the physical world to secure the network, this is also where one of its largest criticisms comes from: the resource being used is electricity, and lots of it.

In fact, science magazine Motherboard Vice, reports that 1.6 U.S. households could be powered for a day by the electricity used by a single Bitcoin transaction. By 2020, Bitcoin could consume as much electricity as the entire country of Denmark. And that’s just one cryptocurrency (albeit the most popular).

From an efficiency and environmental perspective, this is not ideal and would be very difficult to scale to mainstream usage. Making matters worse, the computing power and electricity costs needed to stay competitive in mining has increased dramatically over time. This has produced significant centralization in mining networks, as only the largest and most powerful organizations can really compete.

A few large companies and mining pools now dominate the most popular blockchains, which is completely counter to the founding decentralization principle of blockchains.

Besides the questionable ethics of this issue, centralization also leads to a potential security problem called a 51% attack. This is when a miner, likely a pool or large conglomerate, controls 51% of a blockchain network’s computing power. If this were ever to happen, they could disrupt the entire network by invalidating real transactions or validating their own fraudulent transactions to “double spend” funds (using the same funds more than once).

Fortunately, these problems with PoW are not without potential solutions.

PoS is based on the assumption that when nodes in the network are stakeholders (that is, when they own currency of the given blockchain) they will have an incentive to remain honest and benign in operating network nodes.

PoS works by miners locking up some of their own cryptocurrency so they can’t be used into special ‘staked’ accounts. Nodes who have staked tokens can then verify blocks of transactions just as in PoW systems, but the cryptographic calculations needed to verify blocks are much simpler (and therefore require much less computer power). Instead of using complicated puzzles that give advantages to more powerful computers as in PoW, PoS systems are structured such that nodes that have more cryptocurrency staked have a higher chance of solving the cryptographic puzzle.

In this way, although PoS is more efficient than PoW, it does not completely solve the problem of centralization of mining power, since logically, the risk is that the currency used by such systems will still concentrate into fewer and fewer hands.

One of the other key problems of PoS is the ‘nothing at stake’ problem, wherein miners may have nothing to lose by voting for multiple blockchain histories in the event of a fork (a blockchain split into two). In the event of a fork, the most lucrative strategy for a miner is to mine on each chain, therefore gaining rewards regardless of which fork is recognized by the network.

This could in theory lead to consensus never being reached by the network, or to double spending wherein an attacker may be able to send a transaction, then start a fork of the blockchain from one block behind the transaction and send the money to themselves instead of where it was sent before. This is more possible in a PoS system than PoW since the cost of working on several chains is much lower.

One problem that PoS does help to mitigate, however, is the 51% problem. Even if a miner owned 51% of a cryptocurrency, it would not be in their interest to attack a system in which they owned a majority of the stake. This does not, of course, take into account malicious, well funded actors who may simply want to bring down a blockchain network at any cost.

Some examples of blockchains using this consensus mechanism are NEO, Stellar and Cardano.

With classic PoS, miners with small balances are unlikely to mine a block, in the same way that PoW miners with little computer power are unlikely to mine a block. Not only could this be seen as less fair, it may also lead to a less secure network, since if small miners were incentivized better, the network would have more nodes and thus be more secure.

LPoS incentivizes less powerful nodes by allowing them to lease their cryptocurrency balances to “staking nodes” that have more staked tokens and are consequently more likely to mine a valid block. All coins leased to such nodes increase the “weight” of the staking node, which increases its chances of adding a block to the blockchain. Rewards received by staking nodes are then proportionally shared between all leasers. Leasers can still move or spend their tokens at any time, thus automatically “breaking the lease” so to speak.

In this way, the issue of centralization of mining and/or monetary power can be better limited by allowing all nodes to have the potential to earn mining rewards.

The main example of a project using this type of consensus algorithm is Waves.

In DPoS, cryptocurrency token holders use their balances to elect a list of nodes that will be able to stake blocks to add to the blockchain. With the yet-to-launch EOS blockchain, for example, there will be 21 “block producer nodes” that are elected by the network.

Although this solves some problems, such as the potential for forks to happen (all nodes will not switch to a fork that isn’t finalized by 15 out of 21 producer nodes), and scalability issues that occur with PoW and PoS, a DPoS blockchain is by definition more centralized, and does not provide accessible entry points for anyone to mine blocks and earn rewards.

Projects that use this type of consensus mechanism include Bitshares and EOS.

Blockchains don’t have to settle for just one type of consensus mechanism. The most popular type of hybrid chain is the PoW/PoS hybrid, which typically uses an initial PoW consensus in a limited manner, and then uses PoS to validate blocks added to the blockchain. Using PoS solves the 51% attack problem while using less energy; PoW solves the nothing at stake problem while ensuring another layer of blockchain immutability.

Peercoin is one blockchain using this hybrid method.

PoI is similar to PoS, but the consensus mechanism also takes into account other factors in giving nodes an advantage in mining blocks.

With NEM, the first blockchain to implement PoI, for example, nodes are rewarded for their productivity in the network, which includes their balance, as well as their number and value of transactions, among other ‘reputation’ factors.

In this consensus mechanism, each node publishes a public key. Transactions passing through the node are signed by the node and verified, and once enough identical responses are reached within the network, a consensus is met through that the transaction is valid. This simple mechanism does not require any hashing power and is particularly useful for storage systems.

PBFT has two potential problems. First, all involved parties must agree on the exact list of trusted participants. Secondly, the membership of such an agreement system is typically set by a central authority. Although these factors may not make it suitable for a public, decentralized cryptocurrency, it may be useful for other things such as private digital asset holding platforms.

PBFT is the consensus mechanism used by Hyperledger.

Before blockchains came along, there was no practical way to ensure that data in a distributed network (for example, a digital currency ledger) would remain secure from tampering by malicious or compromised nodes. With the birth of Bitcoin and PoW, a whole new generation of programmers and engineers set to work on solving this problem.

Many consensus mechanisms have sprung up as a result, most purporting to solve the same (Byzantine Generals) Problem. As blockchain is still a relatively new field, it is unclear which consensus mechanisms will prove themselves most useful and which ones will fall out of favor. As it stands now, differing consensus mechanisms are one of the fundamental factors that differentiates different cryptocurrencies.

Source: https://unhashed.com/cryptocurrency-coin-guides/blockchain-consensus-mechanisms/

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15. BNB Burn: Binance zerstört Coins im Wert von 600 Mio. USD

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Die weltweit führende Krypto-Börse Binance hat den 15. BNB-Burn abgeschlossen und mit fast 600 Millionen Dollar einen Rekord aufgestellt. Der Gesamtbestand an BNB ist damit auf 169.432.937 gesunken.

Binance verkündete heute, am 16. April 2021, auf der Binance-Webseite, dass beim 15. vierteljährlichen (Januar bis März 2021) Binance Coin-Burn Münzen im Wert von rund 595,3 Millionen US-Dollar verbrannt wurden. Die Anzahl der zerstörten Token beläuft sich auf 1.099.888 BNB. Mit diesem aktuellen Burn ist der Gesamtbestand an BNB offiziell von 170.532.825 BNB auf 169.432.937 BNB gesunken.

Binance Coin Burn: Klein, aber bedeutend

Interessanterweise ist dieser BNB-Burn bezogen auf die Anzahl an zerstörten Coins der viertkleinste Burn. Der diesmalige Binance Coin-Burn ist deutlich kleiner als der letzte BNB-Burn (3.619888 BNB zerstört beim letzten Burn). Gemessen am Wert in US-Dollar ist dieser 15. BNB Burn allerdings der bisher größte.

Binance-CEO Changpeng Zhao kommentierte den 15. BNB-Burn folgendermaßen auf dem Twitter-Account des Unternehmens:

Binance will Angebot von BNB Token auf 100 Millionen senken

Die beliebte Kryptobörse hatte bereits in der Vergangenheit angekündigt, BNB im Wert von einem bestimmten Prozentsatz der vierteljährlichen Gewinne zu kaufen und zu zerstören. Das soll das Angebot von Token zukünftig auf eine Anzahl von 100 Millionen senken.

Im Januar 2021 verkündete Binance, dass eine Beschleunigung des BNB Burns geplant ist, der eigentlich für 27 Jahre angesetzt war. Dies kommentierte Changpeng Zhao folgendermaßen:

„Bei der derzeitigen beschleunigten Verbrennung würde es etwa fünf bis acht Jahre dauern, bis die 100 Millionen BNB erreicht sind. Aber eine Reihe von Faktoren könnte den beschleunigten Verlauf in der Zukunft beeinflussen, einschließlich BNB-Preisschwankungen, allgemeine Marktbedingungen und mehr.“

Der Binance Coin (BNB) ist aktuell (Stand: 16. April 2021 um 18:00 Uhr CET) mit einem Wert von 514,45 US-Dollar die Kryptowährung mit der schlechtesten Performance unter den großen Kryptowährungen.

Binance Coin: Ein Bild von BeInCrypto.com
Binance Coin: Ein Bild von BeInCrypto.com

Was ist ein Token Burn?

Ein Token Burn ist ein einzigartiges Konzept für Kryptowährungen: Durch das Verbrennen einer bestimmten Anzahl von Token im Umlauf erwarten die Initiatoren eines Token Burns, den Wert der verbleibenden Coins zu erhöhen. Es folgt dem einfachen Prinzip von Angebot und Nachfrage. Wenn die Anzahl der Münzen sinkt und der Bedarf an ihnen gleich bleibt oder wächst, sollte es (aber es ist nicht zu 100% garantiert) Kursgewinne geben. Die verbreitetste Art der Münzenverbrennung ist die Versendung an eine sogenannte Brenneradresse – eine öffentliche On-Chain-Wallet, deren private Schlüssel nachweislich ungültig und nicht erhältlich sind.

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Verena hat ihren Bachelor in BWL und Sozialwissenschaften an der Uni Köln sowie einen Master in Business Management an der Universidad Autonoma de Barcelona absolviert. Als Marketing und Content Spezialistin hat sie in den letzten Jahren in Ländern auf der ganzen Welt gelebt. Sie hat eine besondere Leidenschaft für Technologie und Innovation.

MEHR ÜBER DEN AUTOR

Coinsmart. Beste Bitcoin-Börse in Europa
Source: https://de.beincrypto.com/15-bnb-burn-binance-zerstoert-coins-im-wert-von-600-mio-usd/

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NSA-Whistleblower Edward Snowden versteigert seinen ersten NFT „Stay Free“

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Edward Snowden war Mitarbeiter der der Central Intelligence Agency (CIA). Nachdem Snowden hochklassifizierte Informationen von der National Security Agency (NSA) öffentlich zugänglich gemacht hatte, floh er vor den rechtlichen Konsequenzen dessen und hat mittlerweile eine dauerhafte Aufenthaltsgenehmigung in Russland.

Anfang 2016 wurde Snowden Präsident der Freedom of the Press Foundation, einer in San Francisco ansässigen gemeinnützigen Organisation. Ziel der Freedom of the Press Foundation ist der Schutz von Journalisten vor staatlicher Überwachung. Denn die von Snowden öffentlich gemachten hochklassifizierten Informationen der NSA belegen zahlreiche globale Überwachungsprogramme. In Zusammenarbeit sollen NSA, die Five Eyes Intelligence Alliance, europäische Regierungen und internationale Telekommunikationsunternehmen Menschen überwachen.

Snowden versteigert NFT „Stay Free“

Im Zuge seiner Arbeit für die Freedom of the Press Foundation versteigert Snowden nun seinen ersten NFT (non fungible token). Bei dem NFT handelt es sich um eine tokenisierte Kopie eines Gerichtsurteils über das Massenüberwachungsprogramm der NSA. Snoden plant den Erlös der Auktion gänzlich an die Freedom of the Press Foundation zu spenden. Zum Zeitpunkt des Verfassens des Artikels liegt das Höchstgebot für den NFT „Stay Free“ bei 200 ETH, also fast 480.000 US-Dollar.

Auf Twitter erläutert Snowden:

„Ich habe ein einzigartiges #NFT für wohltätige Zwecke gespendet, um die Verteidigung von Journalisten und Whistleblowern zu unterstützen. Wenn Sie an Porträts interessiert sind, die aus historischen Rechtsgutachten stammen, oder einfach nur die Sache unterstützen möchten, nehmen Sie heute um 15 Uhr ET an der Versteigerung teil.“

Geschichte auf der Blockchain verewigen

Als NFT ist die Kopie des Gerichtsurteils über Snowden nun auf der Blockchain verewigt. Immer mehr Menschen nutzen die NFT-Technologie, um wichtige Ereignisse in Form von Videos oder Bildern für die Nachwelt auf der Blockchain zu speichern. Die Technologie gibt durch ihre zensurresistente und robuste Basis die Grundlage für derartige Visionen.

In der Beschreibung des NFTs „Stay Free“ lesen wir:

„Dieses einzigartige, signierte Werk kombiniert die Gesamtheit einer wegweisenden Gerichtsentscheidung, mit der entschieden wird, dass die Massenüberwachung der Nationalen Sicherheitsagentur gegen das Gesetz verstößt, mit dem ikonischen Porträt des Whistleblowers von Platon (mit Genehmigung verwendet). Es ist das einzige bekannte NFT, das von Snowden erstellt wurde.“

Den „Stay Free“ NFT gibt es nur ein einziges Mal. Der Höchstbietende erhält also ein Unikat und zugleich den Nachweis für ein Stück Geschichte. Trevor Timm, Exekutivdirektor der Freedom of the Press Foundation, erklärt, wie der Erlös verwendet werden soll:

„Wir freuen uns sehr, den Erlös dieser Auktion für die Weiterentwicklung und Verbesserung von Technologien zu verwenden, die Journalisten und ihre Quellen schützen können, wie SecureDrop, unser Open-Source-Whistleblower-Einreichungssystem.“

Edward Snowden: Ein Bild von BeInCryto.com
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Alex hat ihren Bachelor in Orient- und Asienwissenschaften an der Friedrich-Wilhelms Universität Bonn absolviert, danach Deutsch als Fremdsprache am Goethe Institut studiert und ihren Master in Arabistik an der Freien Universität Berlin absolviert. Seit 2017 ist sie als Krypto-Journalistin tätig.

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Türkei verbietet Krypto-Zahlungen ab Ende April

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Die türkische Zentralbank gab in einem Rundschreiben im Resmî Gazete am 16. April 2021 ein Verbot für die Verwendung von Kryptowährungen als Zahlungsinstrumente an. Kryptowährungen und andere digitale Vermögenswerte, die auf der Distributed Ledger-Technologie basieren, dürfen nun weder direkt noch indirekt als Zahlungsmittel verwendet werden.

Allerdings ist das Kaufen, Verkaufen und Halten der Kryptowährungen nach wie vor nicht ausdrücklich verboten. Gleichzeitig weist die türkische Zentralbank im Rundschreiben konkret darauf hin, dass türkische Unternehmen sich nicht im Krypto-Sektor ausbreiten dürfen:

„Zahlungsdienstleister dürfen Geschäftsmodelle nicht so entwickeln, dass Krypto-Assets direkt oder indirekt für die Bereitstellung von Zahlungsdiensten und die Ausgabe von E-Geld verwendet werden, und können keine Dienstleistungen im Zusammenhang mit solchen Geschäftsmodellen erbringen.“

Interesse an Krypto in der Türkei groß

Wie BeInCrypto bereits berichtete, stieg das Interesse der türkischen Bevölkerung an Bitcoin extrem. Die Zahl der Google Suchanfragen nach Bitcoin stieg in der Türkei exponentiell an. Vermutlich basiert dieses Interesse nicht allein auf dem Wachstum der Krypto-Preise, sondern auch auf den ökonomischen Unsicherheiten in der Region und der zunehmenden Abwertung der Lira. Die Inflationsrate der Lira liegt mit 16,19 Prozent auf einem Sechsmonatshoch. Ferner liegt die Arbeitslosenquote bei 13,4 Prozent.

Im März ersetzte der türkische Präsident Erdoğan den Zentralbankchef Naci Ağbal. Die Veränderung innerhalb der Zentralbank zeigen nun erste Auswirkungen für die Krypto-Nutzer. Ab dem 30. April 2021 gilt das neue Krypto-Nutzungsverbot in der Türkei.

Allerdings gaben Bitci Technology und McLaren Racing erst im März eine Partnerschaft bekannt, bei der es um ein spezielles Token-Projekt für das McLaren Formel-1-Team geht. Ferner gab Royal Motors, das Rolls-Royce- und Lotus-Autos in der Türkei vertreibt, kürzlich bekannt, Zahlungen in Kryptowährungen zu akzeptieren.

Ein Bild von BeInCrypto.com
Ein Bild von BeInCrypto.com

Türkei verstärkt Krypto-Kontrolle

In den letzten Monaten verstärkte die Türkei bereits ihren regulatorischen Einfluss auf Kryptowährungen. So forderten die Finanzbehörden Anfang April beispielsweise, dass Krypto-Börsen Kundeninformationen preisgeben sollten. Die Finanzbehörden möchten so kriminelle Tätigkeiten via Kryptowährungen erschweren oder sogar verhindern.

Gleichzeitig äußerte sich der neue Chef der Zentralbank Şahap Kavcıoğlu äußerst kritisch zu den Entscheidungen seines Vorgängers. Beispielsweise kritisierte er die Entscheidung der Zentralbank die Zinssätze in der Türkei zu erhöhen. Dies habe einen negativen Einfluss für die Nutzer der Lira. Ziel der Erhöhung der Zinsen um zwei Prozent auf 19 Prozent war die Stärkung der Lira und darauffolgende günstige Importe.

Erdoğan zeigte sich jedoch als Gegner der hohen Zinsen und als Befürworter für günstige Kredite. Nun bleibt abzuwarten, ob die Politik des neuen Zentralbankchefs Erdoğan besser gefällt und ob das neuste Krypto-Bezahlverbot der Wirtschaft guttun wird.

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Rothschild Investment investiert 4,75 Millionen USD in Ethereum

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Rothschild Investment Grayscale Ethereum Trust Shares im Wert von 4,75 Millionen US-Dollar gekauft. Außerdem hat Rothschild Investment bereits im ersten Quartal von 2021 8000 Anteile des Grayscale BTC Trust erworben.

Laut dem SEC Filling hat Rothschild Investment 4,75 Milliarden US-Dollar in Ethereum über den Grayscale ETH Trust investiert. Interessanterweise besitzt die Firma zudem insgesamt 38364 Anteile des Grayscale Bitcoin Trust.

Rothschild Investment ist eine der größten Asset-Management-Firmen auf dem Markt. Sie verwaltet Assets im Wert von über 1,1 Milliarden US-Dollar. Die Firma investierte diesmal zum ersten Mal in ETH.

Ethereum Preis : TradingView

Der Ethereum Kurs konnte in den letzten Wochen aufgrund des Wachstums der DeFi- und NFT-Branche eine gute Performance hinlegen. Am 15. April 2021 erreichte der Ethereum Preis ein neues Allzeithoch bei über 2500 US-Dollar.

Die Investitionen von MicroStrategy und Square lösten letztes Jahr eine Art Dominoeffekt aus. Immer mehr (institutionelle) Investoren sind auf den Markt gekommen. Diese Entwicklung haben den Kryptomarkt weiteres Wachstum ermöglicht und das Image der Kryptowährungen aufgewertet.

Wird ETH 2.0 zu weiteren ETH Kurssteigerungen führen?

Ethereum möchte innerhalb der nächsten zwei Jahre nach und nach einige Updates lancieren. Am 1. Dezember 2020 kam bereits die Beacon Chain für Ethereum 2.0 auf den Markt. Seitdem ist die Zahl der in den Ethereum 2.0 Staking-Contract eingezahlten ETH förmlich explodiert. Sogar der Schöpfer von Ethereum selbst, Vitalik Buterin, zahlte eine beachtliche Summe in den Contract ein.

Mit ETH 2.0 soll durch das Sharding und durch den Proof-of-Stake-Mechanismus die Skalierbarkeit, die Effizient und die Kostenstruktur des Netzwerks optimiert werden. Da die hohen Transaktionsgebühren bis jetzt ein großes Problem für das Netzwerk darstellen, werden die neuen Upgrades und Skalierungsmöglichkeiten wohl noch weitere Investoren anziehen.

Die anstehenden Veränderungen scheinen den Optimismus des Marktes weiter angeheizt zu haben. Die Verbesserung des Ethereum-Netzwerks und der immer größer werdende NFT-und DeFi-Sektor könnten dazu führen, dass Ethereum seine Position auf dem Markt noch weiter ausbauen wird.

Ethereum Aufstieg BeInCrypto DeFi
Ethereum Aufstieg BeInCrypto

Übersetzt von Maximilian M.

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Rahul Nambiampurath is an India-based Digital Marketer who got attracted to Bitcoin and the blockchain in 2014. Ever since, he’s been an active member of the community. He has a Masters degree in Finance. <a href=”mailto:editorinchief@beincrypto.com”>Email me!</a>

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