Der steigende Preis für Bitcoin - diese virtuelle Währung hat derzeit einen Wert von über 250 Milliarden US-Dollar - hat in den letzten Wochen viel Aufmerksamkeit erhalten. Der wahre Wert von Bitcoin ist jedoch keineswegs sein wachsender Wert. Und in einem technologischen Durchbruch, der im Allgemeinen die Bildung dieses Netzwerks ermöglichte. Der bisher unbekannte Erfinder von Bitcoin, Satoshi Nakamoto genannt, hat eine völlig neue Methode entwickelt, um ein dezentrales Netzwerk mit Konsens über ein gemeinsames Transaktionsbuch zu schaffen. Diese Innovation wird durch das vollständig dezentrale elektronische Zahlungssystem ermöglicht, von dem Cypherpunks seit Jahrzehnten geträumt haben.
Wie funktioniert Bitcoin? Wie ermöglichen digitale Signaturen virtuelle Zahlungen? Wie löst die Erfindung von Nakamoto das Problem der doppelten Ausgaben, das bisherige Versuche zur Schaffung einer digitalen Währung eingeschränkt hat? Was ist die Zukunft von Bitcoin? Alles in Ordnung.
Kryptowährungen mit asymmetrischer Verschlüsselung möglich
Bis in die 1970er Jahre waren alle bekannten Verschlüsselungsschemata symmetrisch: Der Empfänger einer verschlüsselten Nachricht musste denselben geheimen Schlüssel zum Entschlüsseln der Nachricht verwenden wie der Absender zum Verschlüsseln. Dies änderte sich jedoch mit dem Aufkommen asymmetrischer Verschlüsselungsschemata. Dies waren Schemata, bei denen sich der Schlüssel zum Entschlüsseln der Nachricht (bekannt als privater / privater / privater Schlüssel) von dem Schlüssel unterschied, der für die Verschlüsselung benötigt wurde (öffentlicher / öffentlicher / öffentlicher Schlüssel) - und es gab keinen praktischen Möglichkeiten, den privaten Schlüssel herauszufinden, indem Sie den öffentlichen zur Verfügung haben.
Whitfield Diffie, wichtige Person in der Entwicklung der Kryptographie in den 70er Jahren.
Dies bedeutet, dass Sie Ihren öffentlichen Schlüssel sicher offenlegen und damit eine Nachricht verschlüsseln können, die nur Sie als Eigentümer des privaten Schlüssels entschlüsseln können. Dieser Durchbruch veränderte das Gebiet der Kryptographie, da sich herausstellte, dass zwei Personen sicher über einen ungesicherten Kanal kommunizieren können, ohne sich Sorgen machen zu müssen, von jemand anderem gelesen zu werden.
Die asymmetrische Verschlüsselung hatte eine weitere innovative Verwendung: digitale Signaturen. Bei der herkömmlichen Kryptographie mit öffentlichen Schlüsseln verschlüsselt der Absender die Nachricht mit dem öffentlichen Schlüssel des Empfängers und der Empfänger entschlüsselt sie mit seinem privaten Schlüssel. Dies kann aber auch umgekehrt werden: Wenn der Absender die Nachricht mit seinem eigenen Schlüssel verschlüsselt und der Empfänger sie mit dem öffentlichen Schlüssel des Absenders entschlüsselt.
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Dies schützt nicht die Privatsphäre der Nachricht, da jeder den öffentlichen Schlüssel erhalten kann. Es liefert jedoch einen kryptografischen Beweis dafür, dass die Nachricht vom Eigentümer des privaten Schlüssels erstellt wurde. Jeder mit dem öffentlichen Schlüssel kann den Beweis überprüfen, ohne den privaten Schlüssel zu kennen.
Die Leute erkannten bald, dass diese digitalen Signaturen kryptografisch sicheres digitales Geld ermöglichen könnten. Nehmen wir an einem klassischen Beispiel an, Alice hat eine Münze und möchte sie Bob geben.
Sie schreibt eine Nachricht: "Ich, Alice, gib Bob meine Münze" und unterschreibt die Nachricht mit ihrem eigenen privaten Schlüssel. Jetzt kann Bob - oder jeder andere - die Signatur mit dem öffentlichen Schlüssel von Alice entschlüsseln. Da nur Alice eine sichere Nachricht erstellen konnte, kann Bob damit demonstrieren, dass die Münze jetzt ihm gehört.
Wenn Bob die Münze an Carol übergeben möchte, geht er genauso vor und erklärt, dass er Carol die Münze gibt, wobei er die Nachricht mit seinem privaten Schlüssel verschlüsselt. Carol kann diese Unterschriftenkette - Alices Unterschrift, die Bob die Münze gibt, und Bobs Unterschrift, die Carol die Münze gibt - als Beweis dafür verwenden, dass sie die Münze besitzt.
Bitte beachten Sie, dass hierfür kein offizieller Dritter erforderlich ist, um Transaktionen zu autorisieren oder zu authentifizieren. Alice, Bob und Carol können ihre öffentlich-privaten Schlüsselpaare ohne die Hilfe Dritter generieren. Jeder, der die öffentlichen Schlüssel von Alice und Bob kennt, kann unabhängig überprüfen, ob die Signaturkette kryptografisch gültig ist. Digitale Signaturen - kombiniert mit mehreren Innovationen, die wir später diskutieren werden - ermöglichen es den Menschen, Bankgeschäfte zu tätigen, ohne eine Bank zu benötigen.
So funktionieren Bitcoin-Transaktionen
Das im vorherigen Abschnitt beschriebene allgemeine Schema für digitales Geld kommt der Funktionsweise realer Bitcoin-Zahlungen sehr nahe. Hier ist ein vereinfachtes Diagramm, wie echte Bitcoin-Transaktionen aussehen:
Eine Bitcoin-Transaktion enthält eine Liste von Ein- und Ausgängen. Jeder Pin ist einem bestimmten öffentlichen Schlüssel zugeordnet. Damit die letzte Transaktion diese Münzen ausgeben kann, muss eine Eingabe mit der entsprechenden digitalen Signatur erfolgen. Bitcoin verwendet die Kryptographie mit elliptischen Kurven für digitale Signaturen.
Angenommen, Sie haben einen privaten Schlüssel, der mit dem öffentlichen Schlüssel D im obigen Diagramm übereinstimmt. Jemand möchte Ihnen 2,5 Bitcoins schicken. Diese Person erstellt eine Transaktion wie Transaktion 3 mit 2,5 Bitcoins, die an Sie, den Eigentümer des öffentlichen Schlüssels D, gehen.
Wenn Sie bereit sind, diese Bitcoins auszugeben, erstellen Sie eine neue Transaktion wie Transaktion 4. Sie listen Transaktion 3, Pin 1, als Geldquelle auf (Pins sind nullindexiert, sodass Pin 1 die zweite Ausgabe ist). Sie verwenden Ihren privaten Schlüssel, um die Signatur D zu generieren, eine Signatur, die mit dem öffentlichen Schlüssel D überprüft werden kann. Diese 2,5 Bitcoins werden jetzt auf zwei neue Pins aufgeteilt: 2 Bitcoins für den öffentlichen Schlüssel E und 0,5 Bitcoins für den öffentlichen Schlüssel F. Jetzt Sie können nur von den Eigentümern der entsprechenden privaten Schlüssel ausgegeben werden.
Eine Transaktion kann mehrere Eingaben haben und muss alle Bitcoins aus den entsprechenden Ausgaben früherer Transaktionen ausgeben. Wenn eine Transaktion weniger Bitcoins ausgibt als sie akzeptiert, wird die Differenz als Transaktionsgebühr (Provision) behandelt, die der Bitcoin Miner erhält, der die Transaktion verarbeitet hat. Dazu später mehr.
Im Bitcoin-Netzwerk werden die Adressen, mit denen Bitcoins untereinander gesendet werden, aus öffentlichen Schlüsseln wie dem öffentlichen Schlüssel D extrahiert. Das genaue Format einer Bitcoin-Adresse ist komplex und ändert sich im Laufe der Zeit. Eine Bitcoin-Adresse kann jedoch als Hash betrachtet werden (kurze und zufällige Bitfolge). Dies dient als kryptografischer Fingerabdruck des öffentlichen Schlüssels. Bitcoin-Adressen werden im benutzerdefinierten Base58Check-Format codiert, wodurch das Risiko von Tippfehlern minimiert wird. Eine typische Bitcoin-Adresse sieht folgendermaßen aus: 18ZqxfuymzK98G7nj6C6YSx3NJ1MaWj6oN.
Diese Transaktion nimmt 6.07 Bitcoin von einer Eingabeadresse und teilt es auf zwei Ausgabeadressen auf. Eine Auszahlungsadresse erhält etwas mehr als 5 Bitcoins und die andere etwas weniger als 1 Bitcoin. Wahrscheinlicher ist, dass eine dieser Ausgabeadressen dem Absender gehört - die "Änderung" an sich selbst sendet - und die andere einem Dritten gehört.
Natürlich können tatsächliche Bitcoin-Transaktionen viel komplexer sein als die oben gezeigten einfachen Beispiele. Das vielleicht wichtigste Merkmal, das oben nicht dargestellt wurde, wäre, dass die Ausgabe anstelle eines öffentlichen Schlüssels ein Bestätigungsskript haben könnte, das in einer einfachen Bitcoin-spezifischen Skriptsprache geschrieben ist. Um diese Ausgabe ausgeben zu können, muss die nachfolgende Transaktion Parameter enthalten, mit denen dieses Skript als wahr ausgewertet werden kann.
Auf diese Weise kann das Bitcoin-Netzwerk beliebig komplexe Bedingungen implementieren, die bestimmen, wie Geld ausgegeben werden kann. Zum Beispiel kann ein Skript erfordern, dass drei verschiedene Signaturen von verschiedenen Personen gehalten werden und dass Geld erst zu einem bestimmten Zeitpunkt in der Zukunft ausgegeben wird. Im Gegensatz zu Ethereum unterstützt die Bitcoin-Sprache keine Schleifen, sodass die Ausführung von Skripten in kurzer Zeit garantiert ist.
Wie Bitcoin doppelte Ausgaben verbietet
Viele Menschen in den 1980er und 1990er Jahren träumten davon, digitale Signaturen zu verwenden, um ein vollständig dezentrales elektronisches Geldsystem zu schaffen. Das vollständig dezentrale digitale Währungssystem hatte jedoch zwei große Probleme, die angegangen werden mussten.
Ein Problem ist, wie neue Münzen in das System eingeführt werden. Natürlich muss ein funktionsfähiges Zahlungsnetzwerk neue Münzen erstellen, aber wenn Sie jemandem erlauben, jederzeit neue Münzen zu erstellen, wird die Währung schnell unbrauchbar.
Das zweite Problem sind doppelte Ausgaben. Nach den Bitcoin-Regeln kann jede Auszahlungstransaktion nur einmal ausgegeben werden. Wenn jemand versucht, das abgehobene Geld zweimal auszugeben, kann die Bitcoin-Community diesen Versuch irgendwie verfolgen und die letzte Transaktion rückgängig machen.
Die naheliegende Lösung wäre die Schaffung eines Unternehmens, das die Gesamtaufzeichnung aller Transaktionen verwaltet. So funktionieren herkömmliche Zahlungsnetzwerke wie MasterCard und PayPal. Der Erfinder von Bitcoin, Satoshi Nakamoto, wollte ein Netzwerk aufbauen, das von keiner einzelnen Organisation verwaltet werden kann.
Aus diesem Grund hat Nakamoto ein allgemeines Buch erfunden - die Blockchain - das von Computern unterstützt wird, die als Knoten bezeichnet werden und in einem Peer-to-Peer-Netzwerk ausgeführt werden. Tausende Computer auf der ganzen Welt führen separate Kopien eines gesamten Blocks, in denen jede Transaktion gespeichert ist, die seit dem Start des Netzwerks im Jahr 2009 stattgefunden hat. Das Netzwerk belohnt die Knoten, die beim Aufbau der Blockchain helfen, indem es ihnen ermöglicht, auch neue Bitcoins zu erstellen. Dies löst das Problem der Verteilung von Münzen und schafft gleichzeitig einen Anreiz, das Problem der Aktualisierung des Hauptbuchs zu lösen.
Es sieht alles so aus: Wenn ein Benutzer eine Bitcoin-Zahlung vornehmen möchte, verwendet er Software, um eine neue Transaktion zu erstellen. Aus Sicht des Benutzers bedeutet dies einfach, den Transaktionsbetrag und die Bitcoin-Adresse des Empfängers im Netzwerk einzugeben und dann auf Senden zu klicken.
Die Client-Software formuliert die Transaktion und sendet sie an den nächstgelegenen Knoten im Bitcoin-Netzwerk. Der erste Knoten, der von einer Transaktion erfährt, teilt sie mit anderen, bis sie im gesamten Netzwerk weit verbreitet ist.
Einige der Knoten sind Miner ("Miner"), die an der eigentlichen Aktualisierung der Blockchain teilnehmen. Der Miner erstellt eine Liste aller Transaktionen, von denen er gehört hat, die sich jedoch noch nicht in der Blockchain befinden. Anschließend wird überprüft, ob alle Bitcoin-Regeln von der Transaktion befolgt werden - die Signaturen sind gültig, sodass die Anzahl der Auszahlungen die Anzahl der Eingaben nicht überschreitet, usw. - und diejenigen verworfen, die die Regeln nicht erfüllen. Als Ergebnis wird eine neue Liste verifizierter Transaktionen erstellt, es handelt sich auch um einen Block. Der Bergmann fügt sich auch eine spezielle Transaktion mit einer festen Belohnung hinzu - jetzt 12,5 Bitcoins - für das Erstellen eines Blocks.
Derzeit sind 12,5 Bitcoins mehr als 200.000 US-Dollar, daher möchten viele der Blockchain einen weiteren Block hinzufügen. Um das Recht zu erhalten, den nächsten Block hinzuzufügen, konkurrieren Bitcoin-Miner durch wiederholte Berechnungen miteinander. Sie fügen dem von ihnen erstellten Kandidatenblock einen zufälligen Wert (nonce) hinzu. Anschließend wird die SHA-256-Hash-Funktion angewendet, die eine kurze und scheinbar zufällige Folge von Einsen und Nullen erzeugt, die als kryptografischer Fingerabdruck für den Block dient.
Die Aufgabe besteht darin, einen Block zu finden, dessen Hash sehr klein ist - das heißt, sein Binärwert beginnt mit einer großen Anzahl von Nullen. Ein gewinnender Block benötigt beispielsweise einen SHA-256-Hash, der mit mindestens 72 Nullen beginnt.
Da die SHA-256-Hashwerte von Natur aus zufällig sind, besteht die einzige Möglichkeit, einen geeigneten zu finden, darin, erneut zu raten. In den meisten Fällen ist der Hash-Wert zu hoch, und der Miner wiederholt den Vorgang, ändert den Nonce-Wert und berechnet einen anderen Hash-Wert. Das Netzwerk berechnet jetzt durchschnittlich 7 x 1021 SHA-256-Hashes für jeden erstellten Block.
Wer den Block zuerst findet, informiert den Rest des Netzwerks darüber. Alle anderen bestätigen, dass der Hash niedrig genug ist und seine Transaktionen gültig sind. In diesem Fall fügen sie diesen Block ihrer Kopie der Blockchain hinzu. Und das Rennen beginnt von vorne.
Wie erreicht das Bitcoin-Netzwerk einen Konsens?
Die wichtigste Neuerung bei Bitcoin ist die Entwicklung eines vollständig dezentralen Konsensprozesses zur Lösung von Meinungsverschiedenheiten darüber, welcher Block zur Blockchain hinzugefügt werden soll, d. H. Zur Blockchain. Das obige Diagramm zeigt, wie dies funktioniert.
Angenommen, zwei Knoten im Netzwerk erkennen ungefähr zur gleichen Zeit einen neuen Block (dh beide finden Blöcke, deren Hashwerte unter dem Zielwert liegen). Dies sind die roten und grünen Blöcke im zweiten Schritt oben. Nur einer dieser beiden Blöcke kann Teil der Blockchain werden, da sie viele sich wiederholende Transaktionen beinhalten.
Um zu entscheiden, welcher Block akzeptiert werden soll, fährt das Netzwerk mit der nächsten Runde des Rennens fort. Bergleute suchen nach einem zweiten neuen Block. Wenn jemand einen zweiten neuen Block findet, enthält dieser einen Zeiger auf einen der beiden konkurrierenden Blöcke, die in der vorherigen Runde erstellt wurden. In diesem Fall werden der neue Block (lila) und sein Vorgänger (grün) Teil der offiziellen Blockchain. Der andere Konkurrenzblock (rot) wird verworfen.
Grundsätzlich kann diese Art der Auslosung mehrmals vorkommen. Jemand anderes hätte gleichzeitig mit dem lila einen anderen Block entdecken können, und dies hätte wiederum auf den roten Block gezeigt. In diesem Fall wird das Rennen bis zur dritten Runde fortgesetzt, und der Siegerblock in dieser Runde entscheidet bereits, welche der beiden Konkurrenzketten offizieller Bestandteil der Blockchain wird.
Eine solche Verwirrung kann jedoch nicht lange anhalten, da die Knoten auf einem Block mit einer großen Anzahl von Vorgängern zusammengesetzt sind - und im Falle eines Gleichstands wird der Block ausgewählt, von dem sie zuerst hören. Sobald jemand in Schritt 3 einen Block wie den lila Block entdeckt, wodurch seine Kette länger ist als der Rest der gleichzeitigen Ketten, müssen alle anderen den neuen Block zusammen mit den von ihnen ausgewählten Vorgängern akzeptieren. Jeder beginnt an dem Block zu arbeiten, der lila folgt.
Es gibt einen Grund für Bergleute, diese Regel der langen Kette zu befolgen, da sie nur dann eine Belohnung von 12,5 Bitcoin erhalten, wenn ihr Block Teil der Konsensblockkette wird. Und da die meisten anderen Knoten im Netzwerk dieser Regel folgen, ist die Wahrscheinlichkeit hoch, dass ein Block akzeptiert wird, wenn er am Ende eines Blocks erstellt wird, der bereits zu einer längeren Kette gehört - wie der rote Block im obigen Diagramm.
Wenn der Bergmann beharrlich darauf besteht, auf einem anderen Block (z. B. einem roten) zu bauen, schnappt jeder Block, den er findet, einfach in den lila Block. Aber Bergleute bauen auf dem Block, den sie zuerst hören, und der neue Block wird ignoriert.
Angenommen, jemand möchte die Integrität des Netzwerks verletzen, indem er zweimal eine Münze sendet. Der Angreifer leistet eine Zahlung, weist den Empfänger an, diese zu akzeptieren (und überträgt das Produkt oder die Dienstleistung im Gegenzug), und möchte dann die Zahlung aus der Blockchain entfernen, um dieselben Münzen an eine andere Person zu senden. So wird es aussehen:
In diesem Diagramm befindet sich die legitime Transaktion, die der Angreifer ersetzen möchte, im gelben Feld. In Schritt 2 generiert der Angreifer einen neuen Block - grau mit Hörnern -, der eine doppelte Transaktion darstellt. Der Angriff ist erfolgreich, wenn der Angreifer das Netzwerk zwingen kann, den gelben Block zugunsten des grauen zu löschen.
Dazu muss der Angreifer seinen Blockchain-Zweig schneller erweitern, als der Rest des Netzwerks den legitimen Zweig erweitert. Der Angreifer hat zuerst Glück und fügt in Schritt 3 einen orangefarbenen Block hinzu. Dadurch ist die bösartige Kette so lang wie die legitime. Denken Sie jedoch daran, dass ehrliche Knoten auf dem grünen Block aufgebaut werden, weil sie zuerst davon gehört haben.
Die Frage ist, wer den nächsten Block bauen wird. In Szenario 4a entdeckt der Angreifer einen weiteren Block und der Angriff ist erfolgreich. Ehrliche Knoten, die der Regel der langen Kette folgen, erkennen graue und orangefarbene Blöcke als gültig und verwerfen zuvor festgelegte gelbe und grüne Blöcke.
In Szenario 4b stärken ehrliche Knoten ihre Führung. Hier ist die Kette des Angreifers grau hervorgehoben, aber er hat noch nicht verloren. Er kann so viele Blöcke hinzufügen, wie er möchte - er wird nur besiegt, wenn die ehrlichen Knoten einen solchen Vorteil haben, dass der Angreifer keine Chance hat, ihn zu überwinden.
Computing schützt die Blockchain
Bergbau oder Bitcoin-Bergbau ist ein probabilistischer Prozess, daher hängt die Wahrscheinlichkeit, dass ein Angriff erfolgreich ist, teilweise vom Glück ab. Dies hängt auch davon ab, ob der Angreifer über mehr Rechenleistung verfügt als der Rest des Netzwerks. Wenn ja - und dieses Szenario wird als "51-Prozent-Angriff" bezeichnet - ist der Angriff erfolgreich. Wenn der Angreifer hingegen weniger als 50% der gesamten Verarbeitungsleistung des Netzwerks kontrolliert, ist es unwahrscheinlich, dass der Angriff erfolgreich ist, insbesondere wenn die ehrlichen Knoten einen anständigen Start haben.
Und hier nähern wir uns langsam dem kolossalen Energieverbrauch von Bitcoin. Derzeit haben Bitcoin-Miner genug kollektive Leistung gesammelt, um mehr als 12 x 1018SHA-256-Hashes pro Sekunde zu berechnen. Ein Angreifer müsste eine vergleichbare Rechenleistung erwerben, die Hunderte von Millionen, wenn nicht Milliarden von Dollar wert wäre.
Bergleute haben so viel Rechenleistung angesammelt, weil Bitcoin-Mining ein profitables Geschäft ist. Wieder erhalten Bergleute 12,5 Bitcoins - über 200.000 USD - pro Block.
Mit steigenden Bitcoin-Preisen steigen die Gewinne der Branche und Bergbauunternehmen geben mehr für Hardware und Strom aus. Kurzfristig wird dies zu einem schnellen Blockbau führen.
Das Bitcoin-Netzwerk ist jedoch so programmiert, dass die Mining-Schwierigkeit automatisch angepasst wird, um eine konstante Mining-Rate von sechs Blöcken pro Stunde aufrechtzuerhalten. Wenn das Netzwerk Blöcke zu schnell erstellt, wird der maximale Hashwert des Blocks reduziert, um das Auffinden der Blöcke zu erschweren. Wenn die Blockerstellung langsamer wird, geschieht das Gegenteil. Infolgedessen erzeugt das Netzwerk unabhängig von der Verarbeitungsleistung des Netzwerks durchschnittlich alle 10 Minuten einen Block.
Die 12,5-Bitcoin-Belohnung ist so programmiert, dass sie mit der Zeit abnimmt. Als Bitcoin 2009 gestartet wurde, erstellte jeder Block 50 Bitcoins. Im Jahr 2012 sank die Belohnung auf 25 Bitcoins und im Jahr 2016 auf 12,5. Es wird auch alle vier Jahre sinken - 6,25 im Jahr 2020, 3,125 im Jahr 2024 und so weiter.
In einigen Jahrzehnten wird die Belohnung auf ein vernachlässigbares Niveau fallen. Zu diesem Zeitpunkt wird das Bitcoin-Mining ausschließlich durch Transaktionsgebühren unterstützt. Jede Transaktion kann eine Provision enthalten - eine Belohnung, die an den Bergmann geht, der die Transaktion in einen Block einschließt. Wenn zu viele Transaktionen auf die Aufnahme in einen Block warten, schließen Bergleute normalerweise Transaktionen mit den höchsten Gebühren zuerst ein, wodurch die Gebühren hoch bleiben.
Die frühen Bitcoin-Befürworter machten gerne darauf aufmerksam, dass Bitcoin-Transaktionen kostenlos oder nahezu kostenlos waren. Mit zunehmender Überlastung des Bitcoin-Netzwerks stiegen jedoch die Kosten für Transaktionen. Bis Anfang Dezember waren die durchschnittlichen Kosten für Bitcoin-Überweisungsgebühren auf 20 USD gestiegen, da sich zu viele Transaktionen in zu kleinen Blöcken angesammelt hatten.
Skalierungskontroversen zerreißen die Gesellschaft
Das Netzwerk ist überlastet, weil ein fest codierter Wert im Bitcoin-Code die Blockgröße auf 1 Megabyte begrenzt. Diese 2010 eingeführte Grenze war eine Maßnahme, um den Missbrauch des sich damals entwickelnden Netzwerks zu verhindern, wurde jedoch zu einer der umstrittensten Lösungen in der Bitcoin-Welt.
Normale Bitcoin-Transaktionen haben im Durchschnitt eine Größe von etwa 500 Byte, sodass sich die Blöcke füllen, wenn sich etwa 2.000 Transaktionen ansammeln. Wenn das Netzwerk alle 10 Minuten einen neuen Block erstellt, werden ungefähr 3,33 Transaktionen pro Sekunde ausgeführt. Offensichtlich muss das globale Zahlungsnetzwerk Zahlungen viel schneller verarbeiten.
Die Bitcoin-Welt hat sich in zwei kriegführende Lager mit unterschiedlichen Lösungen für dieses Problem aufgeteilt. Eine Seite behauptet, dass die Lösung einfach ist: Erhöhen Sie die Blockgröße. Sie schlugen vor, die Blockgröße sofort auf 2, 4 oder 8 Megabyte zu erhöhen und bei Bedarf in Zukunft weiter zu erhöhen.
Ein anderes Lager befürchtet, dass das hohe Blocklimit Bitcoin für reguläre Benutzer, die einen vollständigen Knoten in einem P2P-Netzwerk ausführen, zu teuer macht. Vollständige Bitcoin-Knoten müssen jede jemals getätigte Bitcoin-Transaktion herunterladen und unbegrenzt speichern. Durch Erhöhen der Blockgrößenbeschränkung werden die Anforderungen an den Knotenspeicher erhöht. Wenn der Betrieb eines vollständigen Bitcoin-Knotens zu teuer wird, werden kleine Knoten geschlossen und das Bitcoin-Netzwerk wird in die Hände einer kleinen Anzahl von Unternehmen und anderen großen Organisationen gelangen.
Anhänger großer Blöcke behaupten, dies sei Unsinn. Derzeit wiegt die Blockchain 145 Gigabyte und wächst um etwa 4 Gigabyte pro Monat. Eine Verdoppelung der Blockgröße würde bedeuten, dass das Netzwerk 8 Gigabyte Daten pro Monat produziert. In Anbetracht der Tatsache, dass die Webdienste von Amazon derzeit etwa 2 Cent pro Gigabyte und Monat für die Speicherung zahlen, wird eine angemessene Erhöhung der Blockgröße niemandem nützen.
Aber Anhänger des kleinen Blocks argumentieren, dass solche Überlegungen kurzsichtig sind. Sie weisen darauf hin, dass eine Verdoppelung der Blockgröße allein nicht ausreicht, um die langfristige Nachfrage zu befriedigen. Wenn Bitcoin zum Skalieren des Netzwerks auf große Blöcke angewiesen ist, werden schnell 10-MB-Blöcke, dann 100-MB-Blöcke und möglicherweise 1-GB-Blöcke verwendet. Irgendwann können normale Leute keine vollständigen Knoten mehr ausführen. Daher muss man einen Weg finden, das Netzwerk zu skalieren, während die Blöcke klein gehalten werden.
Der erste Schritt, den sie fordern, ist die SegWit-Funktion (Segregated Zeuge), die im September vom Netzwerk übernommen wurde. Durch dieses Update wurden kryptografische Signaturen ("Zeugen-Daten") von Transaktionen in einen Teil der Blockchain verschoben, der nicht für das 1-Megabyte-Limit angerechnet wird. Sobald ein Knoten bestätigt hat, dass diese Signaturen legitim sind, kann er sie verwerfen und so die Datenmenge reduzieren, die dauerhaft gespeichert werden muss. Wenn die Implementierung voll funktionsfähig ist, sollte sie die Netzwerkbandbreite ungefähr verdoppeln, ohne die Belastung der Bitcoin-Knoten zu erhöhen.
Mit der Zeit hoffen Unterstützer kleiner Blöcke, dass Lightning, ein Zahlungsnetzwerk, das über Bitcoin hinaus funktionieren sollte, funktioniert. Die rohen Lightning-Spezifikationen wurden Anfang Dezember veröffentlicht, und jetzt erstellen drei Unternehmen unabhängige Implementierungen dieser Spezifikation.
Eine vollständige Erläuterung des Lightning Network (LN) passt einfach nicht in diesen Artikel (und es ist angemessener, in Zukunft darüber zu sprechen). Kurz gesagt: Es wird eine Zahlungskanalmethode verwendet, die viele kleine Transaktionen zwischen zwei Parteien ermöglicht, ohne separate Transaktionen an die Blockchain zu senden. Ziel des Ligntning-Netzwerks ist es, eine Patchwork-Verbindung von Zahlungskanälen in ein globales Netzwerk zu integrieren, über das Zahlungen ausgetauscht werden können.
Wenn das Netzwerk so funktioniert, wie es seine Befürworter behaupten, wird es das Problem der langfristigen Skalierung für Bitcoin lösen. Aber Anhänger der großen Blöcke bezweifeln, dass sie etwas ändern wird. Und Sie müssen die Bitcoin-Blockgröße noch erhöhen, um die wachsende Nachfrage zu befriedigen.
Zwei zukünftige Bitcoins
Die Debatte über die Blockgröße ist so heftig geworden, dass man leicht das große Ganze aus den Augen verliert. Letztendlich geht es aber um zwei sehr unterschiedliche Zukunftsvisionen von Bitcoin.
Die Vision mit großen Blöcken führt dazu, dass die Blöcke schließlich auf Gigabyte anwachsen und kleinere Spieler aufgrund der Unfähigkeit, vollständige Knoten zu verwalten, aus dem Spiel ausscheiden. Das Netzwerk wird von mehreren Dutzend Bergbauunternehmen, Börsen und anderen großen Bitcoin-Unternehmen betrieben (derzeit nicht mehr als 10.000 vollständige Knoten). Aus der Sicht eines Gelegenheitsbenutzers wird ein solches zukünftiges Bitcoin-Netzwerk eher einem Netzwerk ähneln, und die Menschen werden in der Lage sein, eine unbegrenzte Anzahl von Transaktionen zu geringen Kosten dieser Transaktionen durchzuführen. Eine stärkere Netzwerkkonzentration kann jedoch zu einer unverhältnismäßigen Gewaltenteilung zwischen Vollknotenunternehmen führen - und letztendlich das Netzwerk anfälliger für staatliche Vorschriften machen.
Im Gegensatz dazu sehen Befürworter kleiner Blöcke in Zukunft eine neue Schichtarchitektur, bei der Transaktionen in der Blockchain teuer und wenig sein werden. Die Blockchain wird zu einer "Sedimentschicht" für das Lightning-Netzwerk, und Zahlungskanäle, die mehrere Lightning-Zahlungen verarbeiten, sind eine Transaktion in der Blockchain. Mit einer kleinen Blockgröße - obwohl selbst Unterstützer kleiner Blöcke zugeben, dass die Größe erhöht werden muss - bleibt das Haupt-Bitcoin-Netzwerk dezentral, wobei Tausende von Knoten von Einzelpersonen betrieben werden.
Der Grund, warum die Kontroverse um die Blockgröße so heftig geworden ist, ist, dass jedes Lager die Entwicklung von Bitcoin anders sieht. Befürworter großer Blöcke glauben, dass kleine Blöcke das Wachstum des Netzwerks auf der Suche nach einer ideologischen Agenda nutzlos sabotieren. Kleine Blocker argumentieren, dass große Blöcke die Dezentralisierung untergraben, was viele Menschen in erster Linie zu Kryptowährungen hingezogen hat.
Der Aufstieg der Bitcoin-Gabeln
Es gibt auch Kontroversen, weil Bitcoin ein konsensbasiertes Netzwerk ist. Das System funktioniert, weil jeder Knoten im Netzwerk allgemeinen Regeln zur Bestimmung der Legalität und Illegalität von Blöcken folgt.
Wenn verschiedene Knoten nicht mit den Regeln übereinstimmen, denen sie folgen, werden sogenannte Gabeln (Gabeln) erstellt - Abteilungen oder sogar Gabeln der Blockchain. Der Knoten erstellt einen Block - beispielsweise größer als 1 Megabyte -, den andere Knoten als ungültig betrachten. Das Netzwerk ist in zwei Teile unterteilt. Knoten, die den neuen Block als legitim betrachten, betrachten ihn als eine neue lange Kette und bauen darauf Knoten auf. Die Knoten, die es für illegal halten, ignorieren es und richten sich nach dem Vorgänger aus. Auf den ersten Blick laufen also zwei völlig unvergleichliche Reaktionsketten in der Blockchain parallel.
Um dies zu vermeiden, müssen sich alle im Netzwerk - oder fast alle - lange vor Inkrafttreten auf neue Regeln einigen. Diese Notwendigkeit eines breiten Konsenses war einer der Gründe, warum die Bitcoin-Community lange über Änderungen der Blockgröße diskutiert hat. Seit 2015 glaubten die meisten Menschen, dass diese Änderungen notwendig waren, aber niemand verstand, welchen Änderungen alle zustimmen sollten.
Im August 2017 beschloss die Dissidentenfraktion der großen Blöcke, die Angelegenheit selbst in die Hand zu nehmen. Sie haben die Blockchain absichtlich aufgeteilt, ohne auf einen Konsens zu warten. Das Ergebnis ist eine neue Kryptowährung - Bitcoin Cash.
Natürlich gibt es viele Bitcoin-ähnliche Kryptowährungen, aber diese ist etwas Besonderes: Da es sich um eine Abzweigung der bestehenden Blockchain handelte, erhielt jeder, der vor der Abzweigung reguläre Bitcoins hatte, auch Bcash nach der Abzweigung. Der kombinierte Wert der beiden Kryptowährungen überstieg im Wesentlichen den Vorgabelwert von Bitcoin und erzeugte im Wesentlichen Milliarden von Dollar an neuem Wohlstand.
Im November folgte ein Vorschlag, die Blockgröße im Bitcoin-Hauptnetzwerk auf 2 Megabyte zu verdoppeln, wurde jedoch abgelehnt. Als Reaktion darauf haben einige große Blocker ihren Kryptowert auf Bitcoin Cash verschoben.
Warum kann Bitcoin die Welt verändern?
Die grundlegende Neuerung bei Bitcoin ist, dass es das erste elektronische Zahlungssystem war, das vollständig dezentralisiert wurde. Dies wird oft vor einen politischen Hintergrund gestellt, der das Bitcoin-Netzwerk als Rivalen der Federal Reserve und der großen Banken positioniert.
Die Dezentralisierung von Bitcoin hatte jedoch eine andere Konsequenz, die zwar subtiler, aber nicht weniger wichtig ist: Bitcoin-Transfers sind irreversibel. Wenn Sie etwas mit einer normalen Kreditkarte kaufen und der Verkäufer das Produkt nicht liefert, können Sie das Kreditkartennetzwerk bitten, die Transaktion abzubrechen. Aber das funktioniert nicht mit Bitcoins. Es gibt einfach niemanden, den man anrufen kann.
Die Leute vergleichen Bitcoin mit dem Internet. Das Internet hat Garantien für die Zuverlässigkeit traditioneller Netzwerke aufgegeben. Wenn die Internetroute überlastet ist, verwerfen Router einfach Pakete, die sie nicht zustellen können. Der Absender muss feststellen, dass das Paket nicht zugestellt wurde, und eine weitere Kopie senden.
Dieser Ansatz machte alte Telekommunikationsunternehmen verrückt, stellte sich jedoch als wichtige Neuerung heraus. Dadurch konnten Internet-Router einfacher und einfacher zwischen verschiedenen Netzwerktypen kommunizieren. Und am Ende hat es funktioniert, weil Computer hervorragend darin sind, Nachrichten erfolgreich zu übermitteln.
Bitcoin macht eine ähnliche Verschiebung: Das Netzwerk selbst bietet Endbenutzern keinen soliden Betrugsschutz. Stattdessen verlagert sich die Verantwortung auf die Entwickler von Bitcoin-Anwendungen, die herausfinden müssen, wie sie ihre Benutzer vor Betrug schützen können.
Dies macht Bitcoin teilweise zu einem riskanten Vermögenswert. Im Jahr 2011 behauptete jemand, er habe 25.000 Bitcoins - damals waren sie ungefähr 500.000 Dollar wert, aber heute wären sie mehr als 400 Millionen Dollar wert gewesen - und sie wurden von einem Hacker gestohlen. Diese Geschichte wiederholt sich immer wieder.
Trotz aller Nachteile hat die Irreversibilität von Bitcoin ein wichtiges Potenzial: Sie macht Bitcoin (wie das Internet) zu einer einzigartigen offenen und programmierbaren Finanzplattform. Software, die mit einem herkömmlichen Zahlungsnetzwerk wie Visa oder MasterCard interagiert, muss ihre komplexen Sicherheitsmodelle und das Risiko berücksichtigen, dass die Zahlung später vom Netzwerk storniert wird.
Das Erstellen einer neuen Art von Finanzdienstleistungen auf einer traditionellen Plattform erfordert die Genehmigung des Eigentümers des traditionellen Netzwerks, und solche Unternehmen sind nicht geneigt, Risiken einzugehen, da eine schlecht gestaltete Anwendung zu einem Betrugstool werden kann. Für Startups ist es schwierig, neue Finanzdienstleistungen über herkömmliche Zahlungsnetzwerke zu erstellen.
Im Gegensatz dazu kann die Gültigkeit von Bitcoin-Transaktionen in der Software vollständig überprüft werden. Es besteht kein Grund zur Sorge, dass sie später storniert werden. Es sind auch keine Bestätigungen und Genehmigungen von oben erforderlich.
Vor einigen Jahren wurde erwartet, dass Bitcoin-basierte benutzerdefinierte Finanzanwendungen auf den Markt kommen, ähnlich wie Google und Facebook auf TCP / IP basieren. Solche Anwendungen könnten hochrangige Dienste wie biometrische Authentifizierung, Treuhanddienste für ausstehende Bestellungen, Kundenhaftungsgarantien, die sie vor Betrug schützen, und Betrugsbekämpfungsmaßnahmen aus herkömmlichen Finanznetzwerken anbieten.
Bis das passierte. Neun Jahre nach seiner Einführung ist die Verwendung von Bitcoin immer noch auf eine kleine Community von Bitcoin- und Kryptowährungsbegeisterten beschränkt.
Vielleicht müssen Sie nur geduldig sein. Es dauerte ungefähr 25 Jahre, bis das Internet von einem experimentellen Web zu einer Technologie wurde, die für normale Menschen nützlich war. Derzeit passieren im Bitcoin-Ökosystem viele neue Dinge, und einige der Innovationen könnten in den kommenden Jahren unerwartete Folgen haben.
Bitcoin ist zur Reservewährung der Welt der Kryptowährung geworden
Eine der Konsequenzen, die Bitcoin hinterlassen hat, besteht darin, die kambrische Explosion neuer Blockchain-basierter Technologien zu inspirieren und zu unterstützen. Heutzutage gibt es Hunderte von Bitcoin-inspirierten Kryptowährungen. Menschen möchten exotische Kryptowährungen wegen der Vorteile verwenden, die sie versprechen. Bitcoin spielt in der Blockchain-Wirtschaft die gleiche Rolle wie der Dollar im internationalen Handel. Wenn zwei kleine Länder miteinander handeln wollen, verwenden sie manchmal Dollar als Abwicklungssystem, weil das globale Finanzsystem dies zulässt. Dies wiederum erhöht den Wert des Dollars und erleichtert den Amerikanern den Handel mit dem Rest der Welt. So ist Bitcoin zu einem bequemen Tauschmittel für Transaktionen zwischen Kryptowährungen und herkömmlichen Währungen geworden. Dies ist jedoch noch nicht einmal der Anfang.
Ilya Khel
