Warum die Blockchain-Technologie gar nicht so schlecht ist

Vor nicht allzu langer Zeit haben wir den Artikel „ Sechs Mythen über Blockchain und Bitcoin: Wir stellen die Effektivität der Methode auf die Probe“ veröffentlicht. Jetzt ist es an der Zeit über die Lösung dieser Probleme zu berichten, um die Funktionsweise der Blockchain zu verbessern.

Bevor wir beginnen, möchten wir erst noch einmal darauf hinweisen, dass Blockchain und Bitcoin nicht ein und dasselbe sind. Die Bitcoin-Technologie kombiniert verschiedene Technologien: Geldtransferprinzipien, kryptografische Prinzipien, eine ordnungsgemäße Blockchain, das Konzept eines Konsens, das Proof-of-Work-Prinzip, Peer-to-Peer-Netzwerke, die Motivation der Teilnehmer, Hash-Bäume zur Organisation der Transaktionen, Transparenzgrundsätze, Hashing, und vieles mehr.

Warum die #Blockchain-Technologie gar nicht so schlecht ist

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Deshalb sind Probleme der Blockchain, die aus der Art und Weise resultieren, wie diese von Bitcoin genutzt wird, nicht universell. Blockchain kann für andere Kryptowährungen durchaus anders funktionieren. Dennoch wird der Markt momentan von bitcoinähnlichen Blockchains dominiert, die auf der Proof-Of-Work-Methode (POW) beruhen.

Das Problem: Die Blockchain ist langsam und ineffizient

Bitcoin ermöglicht derzeit weltweit maximal sieben Transaktionen pro Sekunde. Und das nicht für jeden Teilnehmer, sondern für das gesamte Netzwerk. Ethereum, an zweiter Stelle bezüglich der Kapitalisierung, liegt bei 15 einfachen Geldtransfers und bei drei bis fünf Smart Contracts pro Sekunde.

Das POW-Prinzip, das für die meisten Währungen akzeptiert wird, garantiert, dass der Stromverbrauch und die Anzahl der Hardware so lange wachsen, bis das Mining der Kryptowährungen nicht mehr lukrativ ist. Trotzdem kann die Qualität der Dienstleistungen unter keinen Umständen durch das Wachstum der Gemeinkosten verbessert werden. Die Zahl der maximalen Transaktionen pro Sekunde liegt immer bei sieben, egal wie viele Miner es gibt und wie viel Strom verbraucht wird.

Das Lightning-Netzwerk

Experten beunruhigt die unzureichende Transaktionsgeschwindigkeit im Bitcoin-System schon seit einiger Zeit. Um eine Lösung für das Problem zu finden, haben sie deshalb das Lightning-Netzwerk entwickelt.

Und so soll es funktionieren, sobald es auf den Markt gebracht wird: Zuerst muss ein separater Kanal von denjenigen Netzwerkteilnehmern eingerichtet werden, die eine schnellere Transaktionsrate benötigen; stellen Sie sich das Ganze wie einen privaten Chatraum vor. Die Teilnehmer tätigen zur Gewährleistung der Integrität eine Einzahlung auf das Hauptnetzwerk von Bitcoin. Danach fangen Sie an, Zahlungen unabhängig vom Rest des Netzwerkes auszutauschen – die Geschwindigkeit ist hierbei beliebig. Sobald der Kanal nicht länger benötigt wird, verzeichnen die Teilnehmer die Ergebnisse der Interaktion in einer öffentlichen Blockchain und erhalten die zuvor getätigte Einzahlung zurück. Voraussetzung hierbei ist natürlich, dass zuvor niemand die Regeln missachtet hat.

Optimistischen Prognosen zufolge wird das Lightning-Netzwerk schon dieses Jahr auf den Markt gebracht. Somit werden Millionen von Transaktionen pro Sekunde ermöglicht. So viel also zum Thema „langsam“.

Das Problem: Blockchain umfasst ein zu großes Datenvolumen

Die Blockchain umfasst tatsächlich ein großes Datenvolumen. Nachdem allerdings etwas Vertrauen in das Netzwerk geschaffen wurde, war das kein Problem mehr. Es ist nicht nötig, alle Verläufe herunterzuladen und zu kontrollieren, um daran zu glauben, dass die Wahrscheinlichkeit eines Betrugs ziemlich niedrig ist.

Online-Wallets

Alle bestehenden Online-Wallets und Webdienste speichern jegliche Informationen und erledigen die Arbeit für Sie. Wenn keine Beschwerden über einen bestimmten Dienst eingereicht werden, kann man diesen fast ohne Bedenken als zuverlässig und vertrauenswürdig betrachten.

Zudem gibt es einen nennenswerten Vorteil, den traditionelle Zahlungssysteme nicht aufweisen. Sollte ein Online-Wallet schließen, können Sie ganz einfach zu einem anderen wechseln. Denn beide verfügen über denselben Transaktionsdatensatz. Denken Sie jetzt einmal darüber nach was passieren würde, wenn Ihre Bank zum Beispiel in Konkurs geht und Sie die Bank wechseln müssten.

Kleine Wallets

Satoshi selbst hat 2008 eine fortgeschrittenere (und zuverlässigere) Methode erläutert. Anstatt die gesamte 100 GB Blockchain zu speichern und zu verarbeiten, können Sie lediglich die Block-Header checken; das dient Ihnen auch als Nachweis korrekter Transaktionen, die direkt mit Ihnen verbunden sind.

Wenn viele der Netzwerkknoten, die zum Protokollieren der Block-Header genutzt werden, übereinstimmen, können Sie fast mit 100%-iger Sicherheit davon ausgehen, dass alles in bester Ordnung ist.

Momentan nehmen die Header aller bestehenden Blöcke nur 40 MB ein; nicht besonders viel. Aber Sie können sogar noch mehr Platz sparen: Sie müssen nicht die Header jeder Transaktion, die je getätigt wurde, speichern; Sie können mit einem spezifischen Zeitpunkt beginnen.

Das Problem: Die Blockchain ist nicht skalierbar

Unter der Skalierbarkeit eines Systems versteht man dessen Fähigkeit sich mit dem Zuwachs von Ressourcen zu verbessern. Die klassische Blockchain ist nicht skalierbar; die Hinzufügung neuer Ressourcen wirkt sich nicht auf die Schnelligkeit der Transaktionen aus.

Es ist interessant, dass die klassische Blockchain nicht skalierbar ist: Wenn sie ein kleines System einrichten, um lokale Probleme zu lösen, das auf denselben Prinzipien basiert, wäre es für eine so genannte 51%-Attacke anfällig – jeder der über eine ausreichende Rechenleistung verfügt, könnte auf den Verlauf zugreifen und ihn neu schreiben.

Plasma

Joseph Poon (der Erfinder des Lightning-Netzwerks) und Vitalik Buterin (Mitbegründer von Ehtereum) haben vor Kurzem eine neue Lösung unter dem Namen Plasma vorgestellt.

Plasma ist ein Framework, um eine Blockchain aus anderen Blockchains zu bilden. Das Konzept ähnelt dem des Lightning-Netzwerks, wurde allerdings für Ethereum entwickelt. Und so funktioniert es: Jemand zahlt in das Hauptnetzwerk von Ethereum ein und fängt unabhängig an mit anderen Kunden zu sprechen und die Ausführung des Smart Contracts und die Grundregeln von Ethereum auf eigene Faust zu überwachen. Ein Smart Contract ist ein Miniprogramm, um mit Geld und Online-Wallets zu arbeiten und sozusagen das Schlüsselmerkmal von Ethereum.

Gelegentlich werden die Ergebnisse dieser individuellen Mitteilungen auf dem Hauptnetzwerk aufgezeichnet. Zudem, genau wie in dem Fall des Lightning-Netzwerks, überwachen alle Teilnehmer die Ausführung der Smart Contracts und melden sich zu Wort, wenn etwas nicht ordnungsgemäß funktioniert.

Bislang handelt es sich bei dem Vorschlag lediglich um einen Entwurf. Sollte das Konzept allerdings erfolgreich implementiert werden, gehört das Problem der Skalierbarkeit der Blockchain der Vergangenheit an.

Das Problem: Miner verbrauchen die Ressourcen des Planeten

Proof of Work ist die bekannteste Methode, um bei den Kryptowährungen zu einem Konsens zu gelangen. Ein neuer Block wird kreiert, nachdem eine langwierige Berechnung durchgeführt wurde, um zu verhindern den finanziellen Verlauf neu zu schreiben. Miner eines POW-Netzwerkes verbrauchen eine Menge Strom und die Zahl der Megawatt, die verschwendet werden, wird weder von Sicherheitsbedenken noch vom gesunden Menschenverstand reguliert, sondern von der Wirtschaft: Solange der Wechselkurs der Kryptowährungen das Mining lukrativ macht, werden auch die Kapazitäten weiterhin erweitert.

Proof of Stake

Ein alternativer Ansatz, um die Rechte für die Kreation von Blöcken zu verteilen, wird Proof of Stake (POS) genannt. Bei diesem Konzept hängt die Wahrscheinlichkeit einen Block zu kreieren und somit das Recht auf eine Prämie (in Form von Zinsen oder neu ausgegebener Kryptowährung) zu erhalten, nicht von der rechnerischen Arbeit, die Sie geleistet haben (wie viel Strom Sie verbraucht haben) ab, sondern davon, wie viel Kryptowährung Sie im System haben.

Wenn Sie ein Drittel aller Münzen besitzen, haben Sie per Zufallsalgorithmus eine Chance von 1:3 einen neuen Block zu kreieren. Dieses Prinzip ist ein guter Grund für die Teilnehmer, die Regeln zu befolgen. Denn je mehr Währung Sie besitzen, desto mehr Interesse haben sie an einem ordnungsgemäß funktionierenden Netzwerk und einem stabilen Währungskurs.

Proof of Authority

Es gibt ebenfalls eine radikalere Methode, bei der nur vertraute Teilnehmer Blöcke kreieren können. Zum Beispiel können 10 Krankenhäuser eine Blockchain nutzen, um eine epidemiologische Situation in einer Stadt nachzuverfolgen. Jedes Krankenhaus verfügt dabei über einen eigenen Signaturschlüssel, der als Berechtigungsnachweis funktioniert. Dadurch wird eine solche Blockchain zwar privatisiert, aber erhält gleichzeitig die Offenheit der Blockchain.

Trotz allem ist die Methode der Proof of Authority schädlich für das originale Blockchain-Konzept: Denn hierbei wird das Netzwerk effektiv zentralisiert.

Ressourcen für gute Zwecke nutzen

Einige Netzwerke leisten nützliche Arbeit innerhalb des Proof of Work Konzepts. Sie schauen nach Primzahlen eines bestimmten Typs (Primecoin), errechnen die Proteinstruktur (FoldingCoin) oder führen andere wissenschaftliche Arbeiten durch, die zahlreiche Berechnungen erfordern (GridCoin). Die Belohnung des „Mining“ fördert die Investition in die Wissenschaft mittels Ressourcen.

Das Problem: Die Blockchain ist dezentral und entwickelt sich deshalb nicht weiter

Es ist nicht besonders einfach Veränderungen in ein dezentralisiertes Netzwerkprotokoll einzubringen. Der Entwickler kann entweder zwingende Updates für alle Kunden durchführen – obwohl diese Art von Netzwerk nicht wirklich als dezentralisiert gesehen werden kann – oder er muss alle Teilnehmer davon überzeugen, die Veränderungen zu akzeptieren. Sollte ein bedeutender Teil allerdings gegen die Veränderungen stimmen, könnte sich die Gemeinschaft in zwei teilen: Die Blockchain würde sich in zwei alternative Blockchains aufteilen, aus der 2 verschiedene Währungen resultieren würden. Diese Aufteilung wird „Fork“ genannt.

Teil des Problems ist, dass verschiedene Teilnehmer auch unterschiedliche Interessen haben. Miner sind daran interessiert ihre Vergütung und Zinsen zu steigern; Nutzer hingegen möchten weniger für Überweisungen zahlen; Fans wollen, dass die Kryptowährung bekannter wird; und echte Fanatiker wollen, dass der Technologie nutzvolle Innovationen hinzugefügt werden.

Zwei der größten Kryptowährungen haben sich bereits geteilt. Bitcoin hat sich vor nicht allzu langer Zeit aufgeteilt, als sich die Teilnehmer nicht über die Strategie der Erweiterung der Blockgröße einig werden konnten. Bereits davor geschah etwas ähnlich mit Ethereum. Eine Unstimmigkeit darüber ob es fair sei, einen Crack eines Investmentfonds aufzuheben und den Investoren das Geld zurückzugeben teilte die Währung in zwei.

Wie können solche Situationen verhindert werden?

Tezos

Es ist möglich die Fähigkeit über Veränderungen abzustimmen in einer Kryptowährung zu codieren. Das hat die Kryptowährung Tezos, die kurz vor ihrer Markteinführung steht, gemacht. Die primären Abstimmungsmerkmale sind wie folgt:

1. Je mehr Kryptowährung Sie besitzen, desto mehr Stimmrecht haben Sie. Die Mining Power ist dabei nicht relevant.
2. Ein Stimmrecht kann dabei an jemanden übertragen werden, der besser über das Thema der gegenwärtigen Abstimmung Bescheid weiß als Sie selbst.
3. Die Entwickler haben Anspruch auf ein Veto bis zu einem Jahr nach der Markteinführung; falls nötig kann das Vetorecht verlängert werden.
4. Das anfängliche Quorum liegt bei 80 %, kann aber geändert werden, um sich der tatsächlichen Nutzeraktivität anzupassen.

Man geht davon aus, dass dieser Ansatz die emotionale Ebene und Notwendigkeit von Hard Forks deutlich reduzieren wird.

Wenn über diese Prinzipien abgestimmt wird, könnte die Mehrheit an irgendeinem Punkt die Stimmrechte der Minderheit abschaffen. Kurz gesagt: die Reichen kommen an die Macht. Die Entwickler der Kryptowährung Tezos sind allerdings der Meinung, dass eine solche Machtergreifung einen negativen Einfluss auf den Wert der Währung hätte und deshalb eher unwahrscheinlich ist. Wir werden sehen…

Das Problem: Die Blockchain ist zu transparent

Stellen Sie sich vor, Sie sind die Enthüllungsplattform WikiLeaks und erhalten Spenden in Form von Bitcoins. Jeder kennt Ihre Adresse und weiß, wie viel Sie besitzen. Wenn Sie versuchen Ihre Währung gegen Dollar zu tauschen, wissen Strafverfolgungsbehörden genau, wie viel Dollar in Ihrem Besitz sind.

Sie können keine Geldwäsche von Bitcoins betreiben. Das Geld in 10 verschiedenen Wallets zu lagern würde nur bedeuten, dass Sie mit 10 Accounts in Verbindung gebracht werden können. Es gibt sogenannte Mischerdienste oder Tumbler, die große Geldsummen gegen Gebühr bewegen, um den tatsächlichen Besitzer zu verbergen. Derartige Dienste sind jedoch aus vielen Gründen eher ungeeignet.

CoinJoin bei Dash

Die Entwickler der Kryptowährung Dash (ehemals Darkcoin) waren die Ersten, die versucht haben das Problem der Anonymität zu lösen, indem Sie die Funktion „PrivateSend“ eingeführt haben. Ihr Ansatz war simpel: Sie haben ein Tumbler-Recht mit in die Kryptowährung eingeschlossen.

Dabei gab es allerdings einige Probleme. Zunächst, wenn jemand (Strafverfolgungsbehörden z.B.) eine bestimmte Anzahl von Knotenpunkten kontrolliert, die „sauberes“ Geld mit „schmutzigem“ Geld mischen, kann die Überweisung zurückverfolgt werden. Eventuell ein eher unwahrscheinliches Szenario, aber nicht unmöglich.

CryptoNote bei Monero

Mit der anonymen Währung Monero wurde gleichzeitig auch ein zuverlässigerer Ansatz ins Leben gerufen.

Monero nutzt elektronische Signaturen, die einen Gruppenteilnehmer dazu befähigen eine Nachricht im Namen der Gruppe zu unterschreiben. Das erlaubt dem Sender seine eigene Spur zu verwischen. Gleichzeitig verhindert das Protokoll doppelte Ausgaben.

Zudem nutzt Monero abgesehen von einem privaten Schlüssel für Geldüberweisungen einen zusätzlichen Privatschlüssel, um zu überprüfen, was im Wallet angekommen ist. Dadurch ist es unmöglich, in den Transaktionsverlauf anderer einzublicken.

Einige Sender sind eventuell daran interessiert, einmalige Wallets zu generieren, um privates Geld und Fonds der Märkte getrennt zu halten.

Fazit

Unser kurzer Einblick in die Probleme, aus denen einige talentierte Personen Profit gezogen haben, kommt nun zum Ende. Wir hätten deutlich mehr über Smart Contracts bei Ethereum, die tolle Zukunft von Ripple, oder Kryptowährungen, die ohne Blockchain funktionieren (IOTA)  schreiben können.

Genau genommen ist der Titel des Artikels nicht ganz zutreffend. Wir haben über die Add-Ons der Blockchain geredet, nicht über die Blockchain selbst. Aber das ist das tolle an Blockchain: sie inspiriert Leute dazu, nach Wegen zu suchen, sie stetig zu verbessern.