Delegated Proof-of-Stake (DPoS) ist durch den anstehenden Mainnet-Launch von EOS in aller Munde. Neben der EOS-DPoS-Familie, zu der BitShares und Steem gehören, gibt es aber auch die weitaus größere Lisk-DPoS Familie. Dass vor allem das Lisk Governance-System inzwischen eher an die italienische Mafia erinnert als an ein dezentrales Netzwerk, ist außerhalb der DPoS-Community den wenigsten bekannt. Aus diesem Grund werden in diesem Artikel die Probleme, die zu mafiösen Strukturen führen, eindeutig benannt und mit Fakten untermauert, bevor am Ende mögliche Lösungsansätze aufgezeigt werden sollen.

Wie funktioniert Delegated Proof-of-Stake (DPoS)?

Delegated Proof-of-Stake bildet das amerikanische Wahlsystem auf der Blockchain ab. Tokenbesitzer wählen Delegierte. Deren Aufgabe ist es, Transaktionen zu bestätigen und Blöcke zu forgen. Dabei kann der Begriff “Forging” grob mit dem Begriff “Mining” gleichgesetzt werden. Für ihre Arbeit erhalten die Delegierten eine Belohnung pro Block (Forging rewards), sowie die Gebühren der im Block enthaltenen Transaktionen. Häufig teilt der Delegierte seinen Gewinn mit seinen Wählern durch sogenannte “Kickback Zahlungen”. Um sich als Delegierter zur Wahl aufstellen zu lassen muss lediglich eine einmalige Gebühr von aktuell 25 Lisk bezahlt werden. Durch jede Wahl werden im Lisk-Netzwerk 101 aktive Delegierte bestimmt.

Was ist der Anreiz für die Delegierten?

Innerhalb des Lisk-Netzwerks liegt die Summe der maximal möglichen Forging Rewards im Jahr für jeden Delegierten bei etwa 1,5 Millionen US-Dollar (Stand Mai 2018). Dass die Delegierten aufgrund der hohen Einnahmen und niedrigen Einstiegshürde deshalb mit harten Bandagen um die Gunst der Wähler kämpfen ist nicht verwunderlich.

Im Laufe der Zeit haben sich daher Kartelle gebildet, die das Ziel verfolgen, dieselbe Gruppe an Delegierten möglichst dauerhaft innerhalb der Top 101 Delegierten zu etablieren. Einige problematische Eigenschaften des Lisk-Netzwerks spielen diesen Kartellen dabei in die Hände.

Welche Probleme existieren innerhalb von Lisk?

  • Geringe Wahlbeteiligung
  • Wählen ist für User mit wenigen Token zu teuer
  • Kickback Zahlungen bieten wenig Anreize an der Wahl teilzunehmen
  • Fehlerhaftes Anreizsystem konsolidiert die Macht der Delegierten
  • Mangelnde Fluktuation der Delegierten führt zu Oligopolbildung
  • Kartelle konsolidieren die Macht der Delegierten

1. Geringe Wahlbeteiligung

Bei Lisk kann jeder Tokenbesitzer mit seinem Stimmgewicht für maximal 101 Delegierte stimmen. Hält ein User 1000 Lisk, so haben seine Stimmen ein Gewicht von 1000. Es spielt dabei keine Rolle ob er eine einzige oder die vollen 101 Stimmen abgibt, sein Stimmgewicht bleibt stets 1000 für jede abgegebene Stimme.

Innerhalb dieses Systems ist eine hohe Wahlbeteiligung sehr wichtig. Im Falle einer niedrigen Wahlbeteiligung haben Whales, also Accounts mit einer (sehr) großen Menge an Tokens, durch die Verwendung des Stimmgewichts einen größeren Einfluss auf den Ausgang der Abstimmung. Besitzt ein Whale 1% aller Tokens, so hat er bei einer Wahlbeteiligung von 100% genau 1% Stimmgewicht. Je geringer das akkumulierte Stimmgewicht der abgegebenen Stimmen ist, desto mehr Einfluss hat das Stimmgewicht des Whales. Seine Stimme wird aus diesem Grund immer wichtiger für jeden einzelnen Delegierten. Eine geringe Wahlbeteiligung kann daher einem Whale einen großen Einfluss und damit große Macht innerhalb des Netzwerks gewähren.[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row]

Die oben stehende Grafik zeigt Statistiken über Kernparameter des Netzwerkes. Vor allem sollte hier überraschen, dass nur 21% aller aktiven Accounts, also mit einem Kontostand größer Null, von ihrem Stimmrecht Gebrauch machen. Diese 21% verfügen allerdings über 42% des gesamten Stimmrechts.
Dass 42,82% aller Lisks von nur 10 Accounts gehalten werden mag für den ein oder anderen eine rote Fahne sein.

Hier sei zum einen gesagt, dass die meisten Coins der Lisk-Familie, beispielsweise Ark oder OxyCoin, mit Werten zwischen 60% und 70% einen höheren Zentralisierungsgrad vorweisen. Zum anderen resultiert diese Zentralisierung der Tokens zum größten Teil aus Wallets des Lisk-Teams, beziehungsweise Hot Wallets großer Exchanges.
Allerdings macht von diesen 10 Accounts nur Oliver Beddows, einer der Gründer von Lisk, von seinem Wahlrecht Gebrauch, so dass diese Accounts keinen allzu großen Einfluss ausüben.

2. Wählen ist für User mit wenigen Token zu teuer

Die unten stehende Grafik bietet einen Überblick über die Wohlstandsverteilung innerhalb des Lisk-Netzwerks. Knapp 45% aller Accounts halten maximal 10 Lisk, weitere 17% aller Accounts zwischen 10 und 50 Lisk. 62% aller Accounts halten demzufolge maximal 50 Lisk.
Wirkliche Bedeutung erhalten diese Zahlen allerdings erst im Zusammenhang mit den anfallenden Gebühren der Stimmabgabe für die Wahl der Delegierten. Für 1 Lisk können 33 Stimmen abgegeben werden. Die maximale Anzahl von 101 Stimmen kostet 4 Lisk. Hier wird nun deutlich, dass fast die Hälfte aller Besitzer von Lisk Tokens mit der Teilnahme an der Wahl auch die Hälfte ihrer Token eliminieren würde. Ruft man sich ins Gedächtnis, dass in dieser Kategorie nicht jeder Account 10 Lisk, sondern alle Accounts mit bis zu 10 Lisk aggregiert sind, ist die obige Aussage sogar eher optimistisch.

Durch diese hohen Gebühren ist zu bezweifeln ob Kleininvestoren von ihrem Wahlrecht Gebrauch machen werden oder können. Dies wiederum würde bedeuten, dass etwa 45% des Stimmgewichts von der Wahl ausgeschlossen ist.

Die folgende Grafik zeigt eine Statistik über den Zusammenhang von Stimmen und Stimmgewicht. Es wird sehr deutlich, dass die Accounts mit einem Vermögen von mehr als 10.000 Lisk zwar nur für 6% aller aktiven Votes verantwortlich sind, diese Votes aber über 83% des Stimmgewichts verfügen. Demgegenüber kommen Wähler mit einem Kontostand von bis zu 10 Lisk zwar auf 23% aller Stimmen, spielen aber mit 0,01% des gesamten Stimmgewichts keine ernstzunehmende Rolle.

Generell kann über die Menge an “echten” Stimmen von Wählern mit bis zu 10 Lisk nur spekuliert werden. Die große Menge an Stimmen ist vermutlich “Alt-Wählern” zuzuschreiben. Diese verkauften nach ihrer Stimmabgabe alle Lisk bis auf einen winzigen Betrag. Unterstützt wird diese These durch die Tatsache, dass 55% dieser Kategorie maximal 1 Lisk besitzen.

Um diese Zahlen besser in den Gesamtkontext einordnen zu können stellt man sich am besten die Frage: Wieviel Stimmgewicht braucht ein Delegierter um in die Top 101 aller Delegierten gewählt zu werden? Zum aktuellen Zeitpunkt sind etwa 26-27% des gesamten möglichen Stimmgewichts notwendig. Nimmt man die Summe des Stimmgewichts aller Wähler die tatsächlich von ihrem Wahlrecht Gebrauch machen als Grundlage, so werden 62% dieses Stimmgewichts benötigt.

3. Kickback Zahlungen bieten wenig Anreize an der Wahl teilzunehmen

Um die Tokenhalter von der virtuellen Couch an die virtuelle Urne zu bringen, erlauben viele DPoS-Netzwerke die Ausschüttung der Einnahmen an ihre Wähler. Auch bei Lisk sind solche Kickback-Zahlungen erlaubt. Dabei kann jeder Delegierte frei entscheiden, wie viel Prozent seiner Einnahmen er mit seinen Wählern teilen möchte. Durch Kickback-Zahlungen können die Wähler sowohl die Stimmgebühren wieder einnehmen, als auch zusätzliche Profite generieren, was somit auch Kleininvestoren zu einer Stimmabgabe bewegen könnte.

Betrachtet man allerdings die maximalen Kickback-Einnahmen anhand einer optimierten Stimmabgabe, so wird bei den angesprochenen Kleininvestoren Ernüchterung eintreten. Ein Wähler mit einem Kontostand von 10 Lisk benötigt nach Abzug der vollen Gebühren etwa 24 Wochen um wieder seinen initialen Kontostand von 10 Lisk zu erreichen. Dabei sind Zinseszinseffekte bereits eingerechnet. Mit 25 Lisk Vermögen werden nur noch 8 Wochen,  bei 50 Lisk noch 4 Wochen benötigt um die Gebühren vollständig einzunehmen.

Ob also diese Kickback-Zahlungen für Kleininvestoren einen Anreiz bieten von ihrem Wahlrecht gebrauch zu machen ist fraglich. Sollten potentielle Wähler diese 8 beziehungsweise 4 Wochen nicht auf ihr Investment warten können, so würden im schlechtesten Fall 54%, beziehungsweise 62% der gesamten Wählerschaft nicht an die virtuelle Wahlurne herantreten.

Auch ein Blick auf die statistische Verteilung der Nichtwähler unterstützt diese Befürchtung. Gerade einmal 10% aller Tokenhalter mit maximal 100 Lisk machen von ihrem Wahlrecht Gebrauch. Da die bereits erwähnten “Alt-Wähler” nur eine geringe absolute Summe an Lisk besitzen, haben sie auf die Aussagekraft dieser Statistik nur einen marginalen Einfluss.

4. Fehlerhaftes Anreizsystem konsolidiert die Macht der Delegierten

Ein weiteres Problem ist die Verteilung der Forging Rewards auf die Delegierten. Wie bereits erwähnt erhalten die 101 Delegierten mit den meisten Stimmen die Möglichkeit Blöcke zu forgen um Rewards zu sammeln. Um auch weiterhin auf deren Stimmen zählen zu können, werden diese Rewards in den meisten Fälle von den Delegierten zu frei wählbaren Prozentsätzen mit der Wählerschaft geteilt.

Im Umkehrschluss werden die Wähler aus ökonomischen Gründen nur Delegierte wählen, die mit hoher Wahrscheinlichkeit wieder an der Blockproduktion teilnehmen werden. Wird die Stimme an einen Delegierten außerhalb der Top 101 vergeben, so erhält der Wähler keine Kickback-Zahlungen. Durch dieses Anreizsystem wird die Wiederwahl bereits aktiver Delegierter stark begünstigt. Die Folge ist eine hohe Einstiegshürde für Delegierte außerhalb der Top 101 und somit eine sehr geringe Fluktuation innerhalb der aktiven Delegierten. Die Macht innerhalb des Netzwerkes verteilt sich somit auf einige wenige Schultern.

Diese Theorie lässt sich auch anhand einer Grafik über die absolute Anzahl an Stimmen pro Delegiertenrang eindrucksvoll belegen. Auch ohne Legende würde man hier die Grenze zwischen aktiven und passiven Delegierten erkennen.

5. Mangelnde Fluktuation der Delegierten führt zu Oligopolbildung

Bisher haben wir sowohl das generelle Wahlsystem als auch die Anreize für die Wähler beleuchtet. Nun soll an dieser Stelle noch einmal detailliert auf die bereits erwähnten ökonomischen Anreize der Delegierten eingegangen werden.

Nach jeder Wahl darf jeder gewählte Delegierte die Blockchain um einen Block erweitern und erhält dafür die in seinem Block angefallenen Transaktionsgebühren sowie aktuell eine Belohnung von 4 Lisk. Bei der vom System festgelegten Zeit von 10 Sekunden zwischen zwei Blöcken dauert es etwa 17 Minuten (1010 Sekunden), bis alle 101 gewählte Delegierte ihren Block innerhalb einer Runde produzieren konnten. Jeder dieser Delegierten erhält somit theoretisch 85 Mal ((24h*60m*60s)/1010 Sekunden) am Tag die Möglichkeit einen Block zu produzieren. Er verdient also nur durch Forging Rewards etwa 340 Lisk (85 Blöcke * 4 Lisk) am Tag. Zum aktuellen Tageskurs von 12$ verdient ein Delegierter, der dauerhaft in die Top 101 gewählt wird, am Tag 4080$, im Monat 124.100$ und im Jahr knapp 1,5 Millionen US-Dollar. Es sei noch einmal daran erinnert dass diese Einnahmen nur durch Forging Rewards generiert werden. Zusätzlich eingesammelte Transaktionsgebühren sind in dieser Rechnung noch gar nicht berücksichtigt.
Diese fallen allerdings im Vergleich zu den Block Rewards nicht ins Gewicht. Die unten stehende Grafik veranschaulicht die Entwicklung der Einnahmen pro Delegierten und Monat aus Transaktionsgebühren. Seit Bestehen des Lisk-Netzwerkes lagen die monatlichen Einnahmen durch diese Gebühren weit unterhalb der täglichen Einnahmen durch Block Rewards.

Auch wenn ein Teil der Einnahmen an die Wähler ausgeschüttet wird, ermöglicht das System dennoch ein sehr lukratives Einkommen.
Wie wir bereits wissen ist die Fluktuation der aktiven Delegierten durch die gegebenen Anreize für Wähler nicht gerade hoch. Die Kombination aus geringer Fluktuation und einer lukrativen Verdienstmöglichkeit führt unweigerlich zu einer Bildung eines Oligopols.

6. Kartelle konsolidieren die Macht

Nach den im vorherigen Abschnitt dargelegten Zahlen sollte es nicht verwundern, dass alle aktiven Delegierte einen starken Anreiz haben auch weiterhin Blöcke produzieren zu können. Um die Wahrscheinlichkeit dafür zu erhöhen, wurden zunächst einzelne Allianzen geschmiedet mit dem Ziel sich gegenseitig mit Stimmen zu unterstützen. Inzwischen sind diese Allianzen in so gut wie allen auf Lisk-Forks basierenden DPoS-Netzwerken zu ausgewachsenen Kartellen geworden. Allerdings werden Absprachen nicht in dunklen Hinterzimmern getätigt sondern sogar in aller Öffentlichkeit durch Druck auf die Wähler ausgeübt. So fordert das größte Lisk-Kartell “Elite”, dass ein Wähler mit seinen Stimmen alle Delegierten des Elite-Kartells wählen muss um Kickback-Zahlungen zu erhalten. Ähnlich verfährt das zweitgrößte Kartell “GDT”. Auch dort müssen die User für alle Mitglieder des Kartells stimmen um Kickback-Zahlungen in voller Höhe zu erhalten. Dies erinnert stark an das Vorgehen mafiöser Clans und nicht an ein dezentralisiertes Netzwerk.

Um die Ausmaße dieser Kartelle vollständig zu verstehen, reicht ein Blick auf ihre Größe. “Elite” stellt zum Zeitpunkt des Snapshots 54 aller 101 Delegierten, “GDT” 32 Delegierte. Dies bedeutet dass 85% der gesamten Blockproduktion von zwei Kartellen übernommen wird. Einziger Lichtblick sind die Lisk Ökosystem Funds in die “Elite” 5% und “GDT” 10% ihrer Einnahmen einzahlen. Mit diesem Geld werden Entwicklungen rund um das Lisk-Netzwerk vorangetrieben.

Auch die Anzahl der Registrierungen neuer Delegates sind auf einem historischen Tiefststand. Ob dies Auswirkungen der konsolidierten Machtverhältnisse des Netzwerkes sind, oder anderen Gründen geschuldet ist, bleibt hier nur zu spekulieren.

Potentielle Lösungsansätze

Die in diesem Artikel herausgearbeiteten Probleme sind in Grundzügen innerhalb der DPoS-Community schon länger bekannt. Die statistische Analyse und grafische Aufbereitung ermöglichen nun auch dem Rest der Community einen anschaulichen Zugang zu dieser Thematik.

Selbst das Team hinter Lisk musste im Februar 2017 Probleme in ihrem Netzwerk einräumen. Damals wurden einige Änderungen in Aussicht gestellt:

  • Die Anzahl der Stimmen auf 33 pro Account reduzieren
  • Veränderte Formel zur Berechnung des Stimmgewichtes:
    “(Anzahl Lisk * 33) / Anzahl der abgegebenen Stimmen”
  • Dynamische Transaktionsgebühren um die Kosten aller Transaktionen zu senken
  • Veränderte Aufteilung der Block Rewards um auch Delegierte außerhalb der Top 101 für ihre Servicebereitschaft zu entlohnen. Diese Veränderung soll die zentralisierte Machtstruktur der Delegierten aufbrechen und für größere Fluktuation innerhalb der Top 101 führen

Keine dieser sinnvollen Änderungen wurden bisher realisiert. Im Rahmen der Consensus Konferenz 2018 versicherte Lisk-Founder Oliver Beddows CryptoGo gegenüber, dass vor allem die dynamischen Transaktionsgebühren in diesem Jahr eingeführt werden sollen. Nach dieser Änderungen wäre die Gebührenstruktur nicht mehr statisch, sondern würde sich, ähnlich wie bei Bitcoin, an der Größe der Transaktion orientieren. Dies ist sicherlich ein sinnvoller Schritt. Ob und wie diese Änderung allerdings zur Lösung der oben angesprochenen Probleme beitragen kann bleibt abzuwarten.

Eine weiterer möglicher Lösungsansatz wäre das vollständige Verbot von Kickback-Zahlungen. EOS ist das erste größere DPoS-Netzwerk dass sich dieses Themas annimmt. Es ist jedoch fraglich ob indirekte Kickback-Zahlungen, z.B. durch Sachwerte oder Zahlungen in anderen Währungen, überhaupt unterbunden werden können.

Andere Lisk-Forks haben bereits mit veränderten Parametern des Konsens-Algorithmus experimentiert. Allerdings zeigten sich auch dort Anzeichen von starker Zentralisierung und Kartellbildungen.

Fazit

Spätestens durch die in diesem Artikel aufbereitete Analyse sollte klar geworden sein, dass jedes DPoS-Netzwerk ein sehr fragiles Gebilde ist. In diesem müssen die Anreize zwischen den teilnehmenden Parteien ausbalanciert und gegebenenfalls nachjustiert werden um einen möglichst hohen Grad an Dezentralisierung zu erreichen. Dieser Grad trägt nach Meinung von CryptoGo maßgeblich zum langfristigen Erfolg eines jeden Netzwerks bei.

Lisk zeigt eindrücklich was passiert wenn ein Netzwerk aus der Balance gerät. Auch wenn die oben aufgeführten Lösungsvorschläge umgesetzt würden, bleibt es fraglich ob die Delegierten diese Änderungen mittragen würden und sich somit um einen Teil ihres Ertrages bringen würden.

Vielen Dank an hasufly für sein Feedback!

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