Was ist das Blockchain-Trilemma?

Seit der Einführung von Bitcoin im Jahr 2009 hat die Blockchain-Technologie bewiesen, dass sie das Potenzial hat, die Welt zu revolutionieren, wobei täglich neue Anwendungsfälle entdeckt werden. Die Blockchain-Technologie steckt jedoch noch in den Kinderschuhen und muss vor ihrer breiten Einführung mehrere Herausforderungen meistern.

Dies führte Vitalik Buterin dazu, das Konzept des „Blockchain-Trilemmas“ zu entwickeln, um besser zu verstehen, wie diese Herausforderungen zusammenhängen, indem sie unter einem Oberbegriff zusammengefasst werden. Aber was ist das Blockchain-Trilemma? Ist es wirklich ein Trilemma? Und kann es gelöst werden?

Das Blockchain-Trilemma erklärt

Auch wenn die Blockchain-Technologie weiterhin so ziemlich jede Branche revolutioniert, mit der sie in Kontakt kommt, hat sogar Visa einen CryptoPunk für fast 150.000 US-Dollar in Ether gekauft. Die Art und Weise, wie dezentrale Netzwerke strukturiert sind, stellt sie vor einzigartige Herausforderungen. Vor allem im Vergleich zu zentralisierten Strukturen.

Das CAP-Theorem

Bereits Ende der 1990er Jahre entwickelte der Informatiker Eric Brewer das so genannte CAP-Theorem, um seine wohl größte Herausforderung besser zu verstehen.

Das CAP-Theorem argumentiert, dass es für einen verteilten Datenspeicher – einschließlich Blockchains – unmöglich oder zumindest sehr schwierig ist, alle drei der folgenden Garantien gleichzeitig zu erfüllen: Konsistenz, Verfügbarkeit und Partitionstoleranz; daher der Name, CAP-Theorem.

Stattdessen postuliert das Theorem, dass verteilte Datenspeicher Kompromisse eingehen müssen; mindestens eine Garantie zu opfern, um die anderen beiden zu erfüllen.

Das Blockchain-Trilemma

Als verteilte Datenspeicher einen neuen Anwendungsfall fanden und sich mit der Einführung von Bitcoin zu öffentlichen dezentralen Ledgern entwickelten, entwickelte sich auch das CAP-Theorem zu dem, was wir heute als Blockchain-Trilemma kennen.

Im Kontext moderner Blockchains argumentiert das Trilemma, dass die ideale Blockchain zwar dezentral, sicher und skalierbar sein sollte, aber tatsächlich nur zwei von drei sein können. Dies stellt wahrscheinlich die größte Herausforderung dar, die Blockchains bewältigen müssen, bevor die Technologie weit verbreitet ist.

Die Elemente des Blockchain-Trilemmas

Dezentralisierung

Dezentralisierung hat mit der Anzahl der Knoten (Computer) zu tun, die die Blockchain betreiben. Der dezentrale Charakter der Infrastruktur einer Blockchain ist hier von zentraler Bedeutung, da der große Durchbruch von Bitcoin darin bestand, das Problem der doppelten Ausgaben ohne eine zentrale Instanz zu lösen; etwas, das in zentralisierten Einstellungen als triviales Problem angesehen wird.

Obwohl die Dezentralisierung auf den ersten Blick wahrscheinlich das am wenigsten bedeutsame von allen drei Elementen zu sein scheint, müssen wir bedenken, dass bei der Einführung von Bitcoin die ganze Idee hinter der Schaffung einer Kryptowährung darin bestand, dem gegenwärtig stark zentralisierten Finanzsystem eine dezentralisierte, demokratischere Option anzubieten .

Sicherheit

Sicherheit hat mit Codierung und vor allem mit Konsensmechanismen zu tun ( Proof of Work vs. Proof of Stake ). Konsensmechanismen beziehen sich darauf, wie viele der Netzwerkknoten eine Transaktion bestätigen müssen, bevor sie endgültig ist, und wie diese Knoten belohnt werden.

Verwandte: Bitcoin vs. Ethereum: Was ist der Unterschied?

Skalierbarkeit

Schließlich bezieht sich Skalierbarkeit auf die Fähigkeit einer Blockchain, angesichts eines wachsenden Netzwerks und einer immer höheren Anzahl von Transaktionen pro Sekunde eine wünschenswerte Leistung bei der Transaktionsgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten.

Hier entsteht das Problem. Zum Zeitpunkt der Einführung von Bitcoin war Satoshi Nakamoto gezwungen, die Fähigkeit von Bitcoin zur effizienten Skalierung zugunsten von Dezentralisierung und Sicherheit zu beeinträchtigen. Das Erreichen einer skalierbaren Blockchain ist jedoch der einzige Weg, um mit den viel schnelleren zentralisierten Netzwerken zu konkurrieren.

Ist das Blockchain-Trilemma tatsächlich ein Trilemma?

Es ist wichtig anzumerken, dass das Blockchain-Trilemma zwar eine Herausforderung für die weit verbreitete Einführung der Technologie darstellt, es jedoch kein tatsächliches Gesetz gibt, das verhindert, dass alle drei Aspekte gleichzeitig erreicht werden.

Stattdessen wurde das Blockchain-Trilemma formuliert, um die Herausforderungen, denen sich die Entwicklung und Einführung der Blockchain-Technologie gegenübersieht und wie sie miteinander in Beziehung stehen, zu konzeptualisieren und besser zu verstehen.

Tatsächlich arbeiten Entwickler hart daran, das Blockchain-Trilemma zu überwinden, und es gibt bereits einige Vorschläge und Ideen zum Umgang mit dem „Trilemma“, die zumindest einen gewissen Erfolg hatten. Es ist jedoch fair zu sagen, dass das Trilemma trotz der Fortschritte immer noch eine Herausforderung darstellt; um nicht zu sagen, dass es nicht gelöst werden kann.

Verwandte: Bitcoin ist langsam: Was ist die schnellste Kryptowährung?

Wie planen Entwickler, das Blockchain-Trilemma zu lösen?

Entwickler haben unterschiedliche Ansätze zur Lösung des Problems gewählt, wobei einige direkte Modifikationen des Blockchain-Netzwerks bevorzugen (Layer-1-Lösungen), während andere sich dafür entscheiden, ein anderes Netzwerk auf der Hauptblockkette zu betreiben (Layer-2-Lösungen). Ethereum beispielsweise hat Proof-of-Stake als Layer-1-Lösung eingeführt, während Bitcoin das Lightning Network als Layer-2-Lösung eingeführt hat.

Layer-1-Lösungen

• Verbesserung der Konsensmechanismen: Bitcoin, eine der beliebtesten Blockchains auf dem Markt, verwendet seit seiner Einführung Proof-of-Work als Konsensprotokoll. Und obwohl es sicher und dezentralisiert ist, ist es langsam; Bitcoin kann beispielsweise nur einen Transaktionsdurchsatz von 7 TPS erreichen. Um diese Mauer zu überwinden, wechseln einige Blockchains, darunter Ethereum 2.0, zu einem Proof-of-Stake-Konsensmechanismus. PoS bestimmt den Status eines Knotens basierend auf seinem Anteil an der Blockchain, anstatt von Knoten Rechenleistung zu verlangen, um kryptografische Algorithmen zu lösen.
• Sharding: Diese Lösung besteht darin, Transaktionen in kleinere „Shards“ aufzuteilen. Diese werden dann von der Blockchain simultan parallel verarbeitet, so dass sie gleichzeitig an mehreren Transaktionen arbeiten kann. Außerdem müssen Knoten nicht eine Kopie jedes Blocks von Genesis enthalten; stattdessen werden diese Informationen aufgeteilt und von verschiedenen Knoten gespeichert.

Layer-2-Lösungen

• Verschachtelte Blockchains: Bei dieser Art von System legt die Hauptblockkette oder Mainchain die Regeln für das gesamte Netzwerk fest, während von ihr nicht erwartet wird, dass sie an einer Operation teilnimmt, es sei denn, es besteht die Notwendigkeit, einen Streit beizulegen. Es gibt mehrere Ebenen von Blockchains, die übereinander aufgebaut und durch eine Eltern-Kind-Kettenverbindung verbunden sind. Delegierte der übergeordneten Kette arbeiten unter ihren Kindern, diese führen die Aktionen aus und senden das Ergebnis zurück an die Mainchain, wodurch deren Arbeitsaufwand reduziert und die Skalierbarkeit erhöht wird.
• Zustandskanäle: Diese schaffen eine Zwei-Wege-Kommunikation zwischen einer Blockchain und Off-Chain-Transaktionskanälen. Zustandskanäle erfordern keine Knotenverifizierung, um Transaktionen zu validieren; Stattdessen versiegelt diese Off-Chain-Ressource Transaktionen mit Smart Contracts. Wenn Transaktionen auf einem Zustandskanal abgeschlossen werden, werden der Endzustand des „Kanals“ und alle seine Transaktionen der zugrunde liegenden Blockchain hinzugefügt. Das Lightning Network von Bitcoin ist ein Beispiel für einen staatlichen Kanal.

Kann das Blockchain-Trilemma gelöst werden?

Blockchains haben mehrere der Herausforderungen geerbt, die in verteilten Datenspeichern vorhanden sind, aus denen sich Blockchains entwickelt haben. Diese Herausforderungen wurden unter dem Oberbegriff „Blockchain-Trilemma“ konzeptualisiert, um solche Herausforderungen und ihre Zusammenhänge besser zu verstehen.

Obwohl der Begriff „Trilemma“ hängen geblieben ist, ist das Blockchain-Trilemma eigentlich nur eine Vermutung; eine Hypothese, die aufgrund vorläufiger unterstützender Beweise als wahr vermutet wird, für die jedoch noch kein Beweis oder Widerlegung gefunden wurde. Dies bedeutet, dass noch viel Forschungsarbeit zu leisten ist, wobei Layer-1- und Layer-2-Lösungen bereits einen gewissen Erfolg hatten.