Blockchains lernen wie man skaliert, aber zu welchem Preis?

56.000: Das die Anzahl der Transaktionen, die die Visa Zahlungsplattform in einer Sekunde verarbeiten kann. Im Gegensatz dazu verarbeitet die Bitcoin Blockchain drei bis sechs Transaktionen in der gleichen Zeit, während Ethereum nur noch etwas weniger beeindruckende 15 verarbeiten kann.

Dieser Vergleich ist für beide Blockchains kaum schmeichelhaft, und er unterstreicht die Herausforderungen, vor denen sie und andere verteilte Hauptbücher stehen, wenn ihre Designer sie jemals so weit skalieren wollen, dass sie von einem Großteil der Welt verwendet werden.

Glücklicherweise haben sich in den letzten Monaten immer mehr Hinweise darauf ergeben, dass das Skalierungsproblem der Krypto eines Tages der Vergangenheit angehören könnte. Von Bitcoin und Ethereum bis hin zu Microsoft und der Bank of China entwickeln Entwickler Skalierungslösungen für die weltweiten Blockchains. Die Frage ist, ob sie, auch wenn sie einen enormen Anstieg der Transaktionen pro Sekunde ermöglichen, die Qualitäten – Dezentralisierung und Sicherheit – beibehalten werden, die die Blockchain überhaupt so radikal gemacht haben.

Sharding

Die vielleicht modischste technische Lösung für die Skalierbarkeit ist derzeit das Sharding, an dem Ethereum (unter anderem) arbeitet, in der Hoffnung, irgendwo in der Größenordnung von über 10.000 Transaktionen pro Sekunde zu erreichen.

Im Gegensatz zur Ethereum Blockchain, wie sie jetzt funktioniert, teilt Sharding die Knoten der Blockchain in kleinere Gruppen, die sogenannten "Shards". Anstatt die gleichen Transaktionen zur gleichen Zeit zu validieren, validieren verschiedene Shards dann verschiedene Sätze von Transaktionen, wodurch die Anzahl der Transaktionen, die pro Sekunde verarbeitet werden können, erhöht wird.

Wie der Ethereum Entwickler Raul Jordan in einem Blogeintrag vom Januar darlegte, würden diese, sobald jeder Shard seine eigenen Transaktionen validiert und zusammengestellt hat, wieder in die gesamte Ethereum Blockkette zurückgeführt. "Dann", erklärt er, "hätten wir Supernodes, die die Sortierreihenfolgen über alle Shard hinweg in einem einzigen Block zusammenfassen, um sie der Ethereum Blockchain hinzuzufügen."

Etwas Ähnliches wie Sharding – wenn auch ganz anders – bietet Corda. Es wurde von dem in New York ansässigen Unternehmen/Konsortium R3 entwickelt und ist ein verteiltes Hauptbuch, das Transaktionen parallel zueinander ermöglicht.

Wie Cryptonews.com von Roger Willis, dem Associate Director bei R3, erklärt wurde, "sendet Corda nicht alle Transaktionen an alle Netzwerkteilnehmer und sendet auch nicht alle Transaktionen an vordefinierte "Kanäle" oder "Untergruppen".

Dies unterscheidet es sowohl vom Sharding als auch vom Layer-2-Protokoll, da es keine festen Gruppen oder "Shards" als solche gibt, die einen festen Satz von Transaktionen verarbeiten. Die Anzahl der Teilnehmer oder Knoten, die an der Verifizierung einer Transaktion beteiligt sind, kann beliebig verkleinert oder vergrößert werden, während verifizierte Transaktionen anschließend nicht dem gesamten Ledger hinzugefügt werden müssen.

"In Corda werden die Daten auf einer "Need-to-know"-Basis ausgetauscht", erklärt Willis. "Also sind sich keine unnötigen Vermittler bewusst, dass die Diskussion überhaupt stattfindet. Das bedeutet, dass jede Transaktion nur mit der minimalen Anzahl von Teilnehmern geteilt wird, die für die Bearbeitung, Verifizierung, Bewertung oder Beglaubigung dieser Transaktion erforderlich sind."

Layer-2

Sharding ist nicht die einzige Technik, die von Blockchainentwicklern angewendet wird. Die andere wichtige Methode ist die Verwendung von Layer-2-Protokollen, was ausgerechnet Microsoft in Betracht zieht. Im Februar kündigte der Technologieriese an, dass er Blockchain basierte Lösungen für die Online-ID-Verifizierung und Layer-2 Protokolle als Lösung für die der Blockchain Technologie innewohnenden Skalierungsprobleme verfolgt.

Obwohl sich die vorgeschlagenen Layer-2 Protokolle noch in einem frühen Stadium befinden und nicht im Detail beschrieben wurden, funktionieren sie im Wesentlichen, indem sie Transaktionen an eine "off-chain"-Plattform senden. Ob eine solche Plattform ein weiteres dezentrales Hauptbuch oder etwas ganz anderes ist, ist zum jetzigen Zeitpunkt nicht klar, aber die Idee ist, dass ihnen die Einschränkungen fehlen werden, die Bitcoin und Ethereum derzeit behindern.

Bitcoin selbst flirtet seit einigen Jahren mit der Idee der Off-Chain Skalierung in Form des Lightning Network, das Transaktionen über private Kanäle zwischen mehreren Nutzern ermöglicht.

Dieses vermeintliche Netzwerk befindet sich noch im Alpha Teststadium, aber eine weitere Bitcoin Lösung, die eingeführt wurde, ist das SegWit-Upgrade (segregierter Zeuge). Erstmals im August 2017 eingeführt, verdoppelt es die bisherige Transaktionsrate (pro Sekunde), indem es die Signaturdaten jedes Blocks entfernt. Seit der Markteinführung hat sich die Akzeptanz kontinuierlich erhöht und ist nun für mehr als 30% der Bitcoin-Transaktionen verantwortlich.

Skalierung auf Kosten von Re-Zentralisierung und Sicherheit?

Zugegeben, eine Verdoppelung der Geschwindigkeit von drei Transaktionen pro Sekunde ist ein ziemlich bescheidener Schritt, doch andere Durchbrüche außerhalb von Bitcoin und Ethereum deuten darauf hin, dass Blockketten in Zukunft wahrscheinlich wesentlich schneller sein werden.

Ein solcher Durchbruch kam von der Bank of China, die im vergangenen Monat ein Patent für ein Blockchain Datenkompressionsverfahren einreichte, das Daten off-chain sendet und nach der Komprimierung wieder zurückschickt. Eine weitere mögliche Lösung wurde im Oktober von der Zahlungsgesellschaft Mastercard vorgestellt, die eine Blockchain aufbaut, die "durch einen Konsens zwischen einem vertrauenswürdigen Netzwerkmoderator und Netzwerkteilnehmern" skaliert.

Das Mastercard-Beispiel zeigt jedoch die Gefahren vieler vorgeschlagener Skalierungslösungen, da es einen "vertrauenswürdigen" Netzwerkmoderator benötigt, um zu funktionieren. Dies bedeutet, dass die Blockchain (zumindest teilweise) zentralisiert wird, was nicht nur den anarchisch/libertarischen Geist der Blockkette verletzt, sondern sie auch für Missbrauch und Korruption öffnet (z.B. im Falle eines unehrlichen Moderators).

Und selbst bei Skalierungslösungen wie Sharding gibt es Sicherheitsrisiken. Wie in der Ethereum eigenen FAQ zum Thema Sharding beschrieben, bedeutet die viel kleinere Größe der Shards ein erhöhtes Risiko eines Bestechungsangriffs, bei dem ein böswilliger Teilnehmer andere Knoten bezahlt, um eine alternative Kette zu erstellen (wodurch er/sie die Ausgaben verdoppeln kann).

Dies sind ernsthafte Hindernisse auf dem Weg zu einer wirklich skalierbaren und wirklich dezentralen Blockchain und während die jüngsten Bemühungen der Krypto Gemeinschaften der Welt bedeuten würden, dass es genügend Glauben daran gibt, dass sie ausgeräumt werden können, bezweifeln einige Zahlen stark, dass die Ethereum- und Bitcoin Blockchains jemals in großem Maßstab verwendet werden können.

"Plattformen, die für den Geschäftsgebrauch entwickelt werden, die einfach nur öffentliche traditionelle Blockchains wie Ethereum und Bitcoin modifizieren, werden immer mit Skalierbarkeitsproblemen konfrontiert sein, da die zugrunde liegende Architektur einfach nicht für den Zweck geeignet ist", argumentiert Roger Willis von R3. "Die Gestaltung dieser Plattformen steht im Widerspruch zu den Bedürfnissen der Unternehmen, deren Bedürfnisse sie angeblich lösen wollen."

Nur die Zeit wird zeigen, ob eine solche Analyse wahr ist oder nicht, aber im Moment gibt es kaum Zweifel daran, dass die Unternehmen und Gemeinschaften der Welt, die Blockchains betreiben, sich als falsch erweisen.