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The energy footprint of blockchain consensus mechanisms beyond proof-of-work

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Platt, Moritz ; Sedlmeir, Johannes ; Platt, Daniel ; Xu, Jiahua ; Tasca, Paolo ; Vadgama, Nikhil ; Ibañez, Juan Ignacio:
The energy footprint of blockchain consensus mechanisms beyond proof-of-work.
In: Proceedings of the 21st International Conference on Software Quality, Reliability and Security Companion (QRS-C). - Hainan, China , 2021
DOI: https://doi.org/10.1109/QRS-C55045.2021.00168

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Projektgruppe WI BLockchain-Labor
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Abstract

Popular permissionless distributed ledger technology (DLT) systems using proof-of-work (PoW) for Sybil attack resistance have extreme energy requirements, drawing stern criticism from academia, business and the media. DLT systems building on alternative consensus mechanisms, particularly proof-of-stake (PoS), aim to address this downside. In this paper, we take an initial step towards comparing the energy requirements of such systems to understand whether they achieve this goal equally well. While multiple studies have analysed the energy demands of individual blockchains, little comparative work has been done. We approach this research gap by formalising a basic consumption model for PoS blockchains. Applying this model to six archetypal blockchains generates three main findings. First, we confirm the concerns around the energy footprint of PoW by showing that Bitcoin's energy consumption exceeds the energy consumption of all PoS-based systems analysed by at least three orders of magnitude. Second, we illustrate that there are significant differences in energy consumption among the PoS-based systems analysed, with permissionless systems having a larger energy footprint overall owing to their higher replication factor. Third, we point out that the type of hardware that validators use has a considerable impact on whether the energy consumption of PoS blockchains is comparable with or considerably larger than that of centralised systems.

Weitere Angaben

Publikationsform: Aufsatz in einem Buch
Begutachteter Beitrag: Ja
Keywords: Blockchain; Carbon Footprint; Distributed Ledger Technology; Proof-of-Stake; Sustainability
Institutionen der Universität: Fakultäten > Rechts- und Wirtschaftswissenschaftliche Fakultät > Fachgruppe Betriebswirtschaftslehre
Fakultäten > Rechts- und Wirtschaftswissenschaftliche Fakultät > Fachgruppe Betriebswirtschaftslehre > Professur Wirtschaftsinformatik und digitales Energiemanagement
Fakultäten > Rechts- und Wirtschaftswissenschaftliche Fakultät > Fachgruppe Betriebswirtschaftslehre > Professur Wirtschaftsinformatik und digitales Energiemanagement > Professur Wirtschaftsinformatik und digitales Energiemanagement - Univ.-Prof. Dr. Jens Strüker
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Fakultäten
Fakultäten > Rechts- und Wirtschaftswissenschaftliche Fakultät
Titel an der UBT entstanden: Ja
Themengebiete aus DDC: 000 Informatik,Informationswissenschaft, allgemeine Werke > 004 Informatik
300 Sozialwissenschaften > 330 Wirtschaft
Eingestellt am: 14 Sep 2022 05:58
Letzte Änderung: 14 Sep 2022 05:58
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/71830