7th November, 2019 —

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Vergangene Woche feierte die Kryptowährungsgemeinschaft den elften Jahrestag des Bitcoin-Whitepapers, das am 31. Oktober 2008 von Satoshi Nakamoto veröffentlicht wurde. Einer der Treiber für die Entwicklung eines nicht vertrauensbasierten Peer-to-Peer-Systems für elektronisches Geld war das Scheitern digitaler Währungen, die sich für die Zahlungsüberprüfung auf eine zentrale Behörde wie etwa bei e-gold stützten. Nur ein System ohne zentrale Schwachstelle (single point of failure), also ein dezentrales System, ist gegen Angreifer gewappnet, die es zum Einsturz bringen wollen.

Man ist sich heute weitgehend einig, dass die Dezentralisierung eines der wichtigsten Wertversprechen von Kryptowährungen ist. In einer dezentralen Welt wird die Rolle zentraler Regierungsbehörden durch spieltheoretische Anreize ersetzt. Die Ökonomie der Kryptowährungsprotokolle muss sicherstellen, dass das Netzwerk stabil ist, wenn jeder Teilnehmer in seinem eigenen Interesse handelt.

«Mittels Dezentralisierung kann Bitcoin eine Armee von Buchhaltern, Ermittlern und Rechtsanwälten durch eine Armee von Computern ersetzen.»
– Nick Szabo

Ein dezentrales Netzwerk, das von Tausenden von Computern auf der ganzen Welt betrieben und gesichert wird, kann die Verfügbarkeit der Währung garantieren. Tatsächlich hat Bitcoin seit seiner Gründung eine Uptime von mehr als 99,98% und in den letzten sechs Jahren sogar von 100%. Der Ausfall eines einzelnen Computers hat keinen Einfluss auf das Netzwerk insgesamt. Bitcoin ist zudem besonders zensurresistent, denn die Miner haben keinerlei Anreiz, eine Transaktion nicht in einen Block aufzunehmen. Selbst wenn ein Miner beschliesst, eine bestimmte Transaktion zu blockieren, würden andere einspringen, sie in einen von ihnen geschürften Block einbauen und die Transaktionsgebühr dafür einstreichen. Ein weiterer Vorteil dezentraler Systeme ist die verbesserte Abspracheresistenz: In einem verteilten Netzwerk ist es schwieriger sich abzusprechen als in zentralisierten Netzwerken. Dies verringert die Wahrscheinlichkeit, dass sich eine Gruppe von Netzwerkteilnehmern (z. B. Miner) zusammentut, um einen Wettbewerbsvorteil zu erzielen (z. B. durch eigennütziges Schürfen).

Angesichts der Vorteile der Dezentralisierung sollte der Versuch, diese zu maximieren, für öffentliche Blockchains oberste Priorität haben. Dafür braucht es jedoch verschiedene methodische Ansätze, um den Grad der Dezentralisierung zu quantifizieren. Zu den gängigen Dezentralisierungsmesswerten gehört die Verteilung der Knoten und Miner: Wo befinden sie sich geografisch? Wer kontrolliert sie? Welche Software läuft auf den Knoten?

Die letzte Frage beleuchtet einen weiteren Aspekt der Dezentralisierung: Wer entwickelt eigentlich den Code für den Betrieb des Netzwerks? Ein Blick auf aktuell aktive Bitcoin-Knoten zeigt, dass ca. 97% mit der Software Bitcoin Core laufen. Im Lauf der Jahre hatte das Bitcoin Core GitHub Repository ingesamt 669 Mitwirkende, wobei 15 Personen für jeweils mindestens 1% der Gesamtengagements verantwortlich waren. Dies zeigt, dass die Entwickler insgesamt einen relativ grossen Einfluss auf das Netzwerk haben, was möglicherweise ein Hindernis für eine weitere Dezentralisierung des Netzwerks darstellt. Dass ein so grosser Anteil der Knoten dieselbe Software nutzt, bedeutet auch, dass Fehler im Code zu erheblichen Störungen im Netzwerk führen können. Die einzigen beiden Fälle von «Ausfallzeiten» von Bitcoin in den Jahren 2010 und 2013 waren auf solche Probleme zurückzuführen. Um solche Ereignisse zu verhindern, braucht es unterschiedliche Client-Implementierungen. In Netzwerken mit Proof-of-Stake-Konsensalgorithmen und Strafen für fehlerhaftes Verhalten (Slashing) bestehen zusätzliche finanzielle Risiken, wenn eine identische Software wie ein Grossteil des Netzwerks verwendet wird. Für Ethereum 2.0 werden deshalb acht verschiedene Clients entwickelt.

Chinas Einfluss auf Bitcoin

Die jüngsten Nachrichten über die Pläne der Chinesischen Volksbank zur Herausgabe einer digitalen Währung haben Investoren dazu veranlasst, die Sicherheit des Bitcoin-Netzwerks in Frage zu stellen. Wird die chinesische Regulierungsbehörde es den Bitcoin-Minern weiterhin erlauben, in der Provinz Sichuan zu schürfen, wenn die Zentralbank ihre eigene digitale Währung ausgibt?

Die Messung des Dezentralisierungsgrads des Bitcoin-Netzwerks durch die Berechnung der geografischen Streuung von Bitcoin-Miningpools hat ergeben, dass der Löwenanteil (82,5%) der Bitcoin-Hashrate von Miningpools mit Sitz in China kontrolliert wird. Die jeweiligen Miner, die zu diesen Pools beitragen, könnten jedoch globaler verteilt sein – Mining-Ausrüstung gibt es ausser in China beispielsweise in Nordamerika und Island.

Tabelle 1: Bitcoin Mining Pool Statistik 5. November, 2019.
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Quelle: BTC.com, Incrementum AG.

Zum Glück wird Bitcoin überleben, auch wenn China das Schürfen und die Miningpools innerhalb des Landes unterbindet. Selbst wenn Bitcoin die gesamte Mining Power aus China verliert, hätte das Bitcoin-Netzwerk immer noch mehr als das Dreifache der Hashrate der nächstgrösseren Coin mit demselben Hash-Algorithmus (SHA-256), nämlich Bitcoin Cash. Allerdings wird Bitcoin Cash auch überwiegend in China geschürft und würde ebenfalls eine beträchtliche Menge an Mining Power verlieren, wenn China Mining untersagt.

Ein theoretisches Risiko für Bitcoin besteht darin, dass chinesische Miningpool-Betreiber auf einer geheimen Chain mit Doppelausgabe schürfen könnten, und die Miner, die sich in diesem Pool befinden, würden nicht einmal wissen, dass ihr Miningpool-Betreiber ihre Hashrate für eine geheime Chain nutzt anstatt für die ursprüngliche Chain. Sobald der Miningpool eine längere Chain geschürft hätte, könnte er die geheime Chain in das Netzwerk freigeben und eine Chain-Reorganisation erzwingen. Aus diesem Grund schlagen Matt Corallo und andere Bitcoin-Entwickler vor, die Art und Weise zu ändern, wie Bitcoin-Miningpools mit Bitcoin-Minern interagieren. Betterhash beispielsweise ist ein Protokoll, das Bitcoin-Minern die Kontrolle darüber gibt, welche Transaktionen in den Blöcken enthalten sind, die sie für Miningpools abbauen.

Trotz dieses theoretischen Risikos ist das praktische Risiko sehr gering. Ein erfolgreicher Doppelausgabe-Angriff (Double Spending) würde das Vertrauen in das Sicherheitsmodell von Bitcoin untergraben und die möglichen negativen Auswirkungen auf den Preis der Kryptowährung würden das Geschäftsmodell und die Rentabilität der Miner langfristig beeinträchtigen. Ausserdem würde ein Miningpool-Betreiber, der solch ein arglistiges Verhalten an den Tag legt, schnell die Unterstützung der einzelnen Miner verlieren. Die Miner würden einfach in einen anderen Pool abwandern, indem sie ihre Hashrate auf den neuen Pool anwenden.

Darüber hinaus würde ein solches Unterfangen ein relativ grosses Mass an Koordination zwischen den Minern erfordern. Trotz der geografischen Nähe ist eine solche Absprache in dezentralen Systemen nach wie vor schwierig, und eine Voraussetzung dafür wäre, dass die Anreize perfekt abgestimmt sind.

Wie viel Dezentralisierung in der Realität ausreicht, kann nur die Praxis zeigen. Die aktuelle Architektur grosser Kryptowährungen scheint zu genügen, um viele Dezentralisierungsvorteile wie etwa eine hohe Netzwerkverfügbarkeit und eine Zensurresistenz zu bieten. Mit zunehmender Bitcoin-Verwendung und solideren Regulierungsrahmen könnten wir eine bessere Vorstellung davon bekommen, welche Modelle sich im Laufe der Zeit tatsächlich durchsetzen.

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