Im vorherigen Teil haben wir die Grundidee einer dezentralen digitalen Währung und ihre praktische Umsetzung in Form von Bitcoin beschrieben. Wie jedes neue Konzept hat Bitcoin in der Praxis viele Probleme im Zusammenhang mit dem Netzwerkbetriebsprotokoll und dem Schutz der Integrität der Datenbank. In diesem Artikel werden wir die aktuellen Einschränkungen des Netzwerks, alternative Währungen mit Lösungen für das eine oder andere Bitcoin-Problem und warum sich große Unternehmen für Blockchain interessieren, diskutieren.
Teil 1. Bitcoin
Teil 2. Andere (nicht) beliebte Arten von Bitcoin, Blockchain
Teil 3. Ethereum
Blöcke
Bitcoin zeigte nicht nur die Konsistenz der Idee des P2P-Zahlungssystems, sondern schlug auch eine Lösung für das Problem des öffentlichen (dezentralen) Konsenses vor. Für den Leser mag die Architektur von Bitcoin im Anfangsstadium übermäßig kompliziert erscheinen. Wenn es zum Beispiel allgemeine Regeln gibt und wir falsche / betrügerische Transaktionen einfach ignorieren können, warum brauchen wir dann Blöcke und Mining? Dazu müssen wir verstehen, wie die Transaktion und die Verhinderung von Doppelausgaben umgesetzt werden.
Transaktion
In Bitcoin werden beim Bilden einer Transaktion am Eingang viele vorherige Transaktionen kombiniert, und am Ausgang werden Übertragungen auf andere Konten ausgeführt (siehe Abbildung). Die Übertragungen, die sich aus dem Exit ergeben, werden als nicht ausgegebene Transaktionen (UTXO) bezeichnet, bis sie in eine andere Transaktion eingegeben werden.
Wenn Sie eine neue Transaktion erstellen, wird UTXO als Ganzes ausgegeben. Wenn Sie jedoch nur einen Teil ausgeben müssen, wird nur eine weitere Überweisung mit dem Rest Ihrem eigenen Konto hinzugefügt.
Wenn wir nicht auf die Gültigkeit der vorherigen Transaktion vertrauen, müssen wir die gesamte Transaktionskette bis zum Zeitpunkt der Ausgabe jedes Mal überprüfen. Um dies zu vermeiden, werden Transaktionen in einem Block verpackt, der wiederum mit einem schönen Hash versiegelt und durch andere Blöcke auf beiden Seiten verbunden ist. Dies gibt uns eine gewisse Garantie dafür, dass die Transaktion, die in den Block gefallen ist, gültig ist und bereits referenziert werden kann.
Nachdem wir alle an ein bestimmtes Konto adressierten UTXOs zusammengefasst haben, können wir deren Kontostand ermitteln. Daher entspricht die Summe aller UTXOs zu jedem Zeitpunkt dem Gesamtbetrag im System.
Doppelte Ausgaben
In dezentralen Systemen ist es schwierig, die Datensätze aller Benutzer zu synchronisieren. Es gibt Probleme mit der Reihenfolge der Transaktionen und doppelten Ausgaben. Stellen Sie sich eine Situation vor, in der ein Benutzer (fast) gleichzeitig mehrere Transaktionen mit demselben UTXO startet. Aufgrund von Netzwerkverzögerungen erhalten die Teilnehmer diese Nachrichten in unterschiedlicher Reihenfolge oder können sogar einen Teil überspringen (siehe Abbildung).
Wenn wir ein System hätten, das allen Teilnehmern eine universell genaue Zeit zur Verfügung stellt, könnten wir diese Verwirrung natürlich vermeiden, aber dies ist eine Rückzentralisierung, die wir zunächst abgelehnt haben. Um dieses Problem zu lösen, wurden Blöcke und Mining erfunden, die die Reihenfolge und Bestätigung dieser Transaktionen bestimmen. Es werden mehrere Zweige gleichzeitig abgebaut, aber die Komplexität des Mining wird so angepasst, dass innerhalb von 3-4 Blöcken ein Zweig vor Ihnen bricht, wodurch alle Transaktionen in der Historie für immer behoben werden.
Arbeitsnachweis
Wie wir uns aus dem vorherigen Artikel erinnern, schützt PoW die Integrität der Datenbank. Aber was ist ein 51% iger Angriff und welche Aktionen können theoretisch ausgeführt werden, wenn jemand (nennen wir ihn einen Angreifer) über beeindruckende Ressourcen verfügt?
Ein Angreifer kann die Kette schneller als andere aufbauen (und den Löwenanteil der Belohnung erhalten), aber nur auf ehrliche Weise. Die Richtigkeit des Blocks ist leicht zu überprüfen, und sobald eine solche Aktivität erkannt wird, ignorieren gutgläubige Teilnehmer solche Blöcke und Transaktionen.
- Ein Angreifer kann eine Transaktion stornieren und sein Geld zurückgeben (siehe Abbildung).
Im Allgemeinen schadet ein solcher Zustand für einen kurzen Zeitraum nicht viel, außer wenn Sie Ihre eigenen Transaktionen zurücksetzen und andere blockieren. Aufgrund der Tatsache, dass der größte Teil der Belohnung von einem Teilnehmer übernommen wird, werden sich andere Bergleute zerstreuen, und dies bedeutet auch das Ende des Netzwerks.
Im Jahr 2014 hat der Ghash.io-Pool mehrere Stunden lang 51% des Stroms angesammelt, und einige Bergleute haben den Pool alleine verlassen, um das Vertrauen in Bitcoin nicht zu untergraben.
Andere dezentrale Konsensmechanismen
Einer der Hauptnachteile von PoW sind die Energiekosten. Als energieeffiziente Alternative wurde das Proof-of-Stake-Konsensprotokoll entwickelt, bei dem der Teilnehmer mit einem höheren Anteil eher den nächsten Block erstellt. Dieser Mechanismus und andere Arten von Konsens werden hier sehr gut beschrieben.
Aktuelle Bitcoin-Probleme
Nach den Regeln des Netzwerks wird in 10 Minuten durchschnittlich 1 Block erstellt. Es wird empfohlen, ungefähr sechs Blöcke zu warten, damit die Transaktion als explizit in der Blockchain fixiert betrachtet wird. Dies ist bereits eine Stunde Zeit. Im Vergleich zu Interbanküberweisungen ist dies natürlich sehr schnell, aber immer noch nicht für kleine Unternehmen geeignet.
Die Blockgröße ist auf ein Megabyte begrenzt. Angesichts der Zeit, in der der Block erstellt wurde, ist es für Bergleute rentabler, Transaktionen mit einer hohen Provision abzuwickeln. Kürzlich wurde versucht, das Protokoll durch Ändern der Struktur und Größe des Blocks zu aktualisieren, was letztendlich dazu führte, dass das Netzwerk in klassisches Bitcoin (BTC) und BitcoinCache (BCH) verzweigte.
Ein weiterer Nachteil ist die hohe Eintrittsschwelle für Bergleute. Es macht keinen Sinn, ohne ASIC-Maschinen Bergbau zu betreiben. Darüber hinaus bündeln Bergleute, um einen stabilen Gewinn zu erzielen, und dies ist wieder eine Art Zentralisierung.
Sorten
Namecoin ist die allererste Abzweigung von Bitcoin, mit der Sie Namen registrieren können, indem Sie sie in die Blockchain schreiben. Es gibt d / Leerzeichen für Domainnamen in der .bit-Zone und id / zum Registrieren eines Namens mit verwandten Informationen. Dank des öffentlichen Konsenses ist Ihnen innerhalb des Netzwerks der Besitz eines bestimmten Namens garantiert, während Sie regelmäßig dafür bezahlen. Ein solches Modell ist eine würdige Alternative zum aktuellen ICANN-System und wird theoretisch Probleme mit Registraren beseitigen.
Litecoin ist eine der beliebtesten Gabeln. Die Transaktion ist viermal schneller und die Provision niedrig im Vergleich zu Bitcoin. Darüber hinaus wurde für PoW ein Algorithmus ausgewählt, der das Mining auf GPU-Karten und ASIC-Computern erschweren soll.
PeerCoin ist die erste Währung mit einem hybriden PoW- und PoS-Modell.
Zerocoin ist eine völlig anonyme Währung, mit der Sie die Geldbewegung verfolgen können.
Ethereum ist eine Plattform, die als virtuelle Maschine für dezentrale Anwendungen dient. Zum Beispiel wird eine Art intelligenter Vertrag entwickelt, der mit Geld (wie eine Provision, hier als Kraftstoff bezeichnet) betankt und an das Netzwerk gesendet wird. Bergleute wiederum, die die Blöcke verarbeiten, führen den Bytecode dieser Anwendungen aus und entfernen den Kraftstoff aus diesen Anwendungen als Bezahlung für die Arbeit.
Was ist mit Blockchain?
Die Art und Weise, wie Bitcoin Daten speichert, zusammen mit Konsensmethoden, hat sich zu einem unabhängigen Thema entwickelt. Die Aussichten für eine Umsetzung können in jedem Bereich liegen, in dem Konsens und eine transparente Basis erforderlich sind:
- Finanzen, Handel;
- Versicherung, Wettgeschäft;
- Öffentliche Datenbanken, Register;
- Abstimmung, E-Government.
Jeder Bereich hat seine eigenen Anforderungen an das Sicherheitsmodell, den Datenschutz, Konsensmechanismen in Abhängigkeit von den Teilnehmern und der Art der in der Blockchain zirkulierenden Objekte.
Ein Beispiel ist eine private Interbank-Blockchain, bei der Anonymität ausgeschlossen ist und die Teilnehmer sich zunächst gegenseitig vertrauen. Dementsprechend werden Netzwerkschutzmechanismen vereinfacht, und Banken verfügen lediglich über ein Tool zum Synchronisieren der Basis und der gemeinsamen Verwaltung bestimmter Vermögenswerte. Andere notwendige Anforderungen können der Austausch privater Daten zwischen Teilnehmern, die Verbindung von Aufsichtsbehörden usw. sein.
Ursprünglich befasste sich die Blockchain mit dem Problem der digitalen Vermögenswerte mit doppelten Ausgaben. In Bereichen wie Produktverfolgung und Versicherung ist jedoch eine effektive Methode zur Serialisierung physischer Objekte erforderlich, die verschiedene Arten von Betrug verhindert.
Hier erfahren Sie mehr über die Übersicht der Blockchain-Plattformen.
Im nächsten Teil wird die Ethereum-Plattform beschrieben und Beispiele für intelligente Verträge vorgestellt.