Wie MIT sich Ethereum im Rennen um die PoS-Blockchain anschloss

Wie Cointelegraph am 24. Januar berichtete, kündigte der Pressedienst des Massachusetts Technical Institute (MIT) die Entwicklung eines neuen Kryptowährungsdesigns an, das auf dem Proof-of-Stake-Protokoll (PoS) basiert.

Ethereum – Algorands engster Konkurrent bestehende Schätzungen – wird sein PoS-System irgendwann zwischen 2019 und 2021 einführen. Geplante Aktualisierungen, die für einen schrittweisen Übergang vom Proof-of-Work (PoW) zu einem PoS-Algorithmus erforderlich sind, wurden von der Ethereum Foundation aufgrund von Netzwerkschwachstellen und -fehlern regelmäßig verschoben des Netzwerk-Upgrades.

Trilemma: Es geht nur um Skalierbarkeit

Der Begriff “Trilemma” war zuerst benutzt von Vitalik Buterin unter Bezugnahme auf das Phänomen, dass im Rahmen der Blockchain 一 nur zwei der folgenden Parameter gleichzeitig erreicht werden können 一 Sicherheit, Dezentralisierung und Skalierbarkeit. Wenn die ersten beiden Qualitäten im aktuellen Zustand der Blockchain erfolgreich nebeneinander existieren, wurde die endgültige noch nicht erreicht.

Tatsache ist, dass das aktuelle Blockchain-System so konzipiert ist, dass jeder Knoten Informationen über das gesamte Netzwerk speichert und alle Transaktionen verarbeitet. Dieser Mechanismus bietet ein Höchstmaß an Sicherheit, verringert jedoch gleichzeitig die Skalierbarkeit. Die Blockchain kann nicht mehr Transaktionen verarbeiten, als von einem einzelnen Knoten verarbeitet werden. Aus diesem Grund verarbeitet Bitcoin derzeit etwa drei bis sieben Transaktionen pro Sekunde (TPS) und Ethereum etwa sieben bis 15 TPS.

Transaktionsgeschwindigkeit verschiedener Blockchains

Die Perspektive von Ethereum zur Skalierbarkeit

Vitalik Buterins Haltung zu Trilemma

Um eine Lösung zu finden, hat das Ethereum-Team eine vollständige Roadmap entwickelt, die einen Rahmen für den schrittweisen Übergang zu einem PoS-Konsens innerhalb des Casper-Projekts sowie die Layer-1- und Layer-2-Lösungen von Ethereum bietet.

Die erste Schicht wird durch Sharding dargestellt, bei dem die globalen Netzwerkknoten in Gruppen (Segmente) aufgeteilt werden, sodass jede Knotengruppe dieselbe Bandbreite wie das aktuelle Ethereum-Netzwerk hat. Dann werden sie durch Querverweise miteinander verbunden, sodass das Netzwerk einheitlich bleibt und nahezu unbegrenzte Skalierungsmöglichkeiten erhält, abhängig von der Gesamtzahl der Netzwerkknoten mit vollem Funktionsumfang. Die Entwicklung der ersten Schicht umfasst Kanäle, die dem Lightning-Netzwerk ähnlich sind, wie das Raiden-Netzwerk und das Modell der „Childchain“ oder Sidechain, auf der sich die Plasma-Lösung befindet basierend.

Die Komplexität dieser Mechanismen sowie die Tatsache, dass einige dieser Änderungen, insbesondere netzwerkinterne Anpassungen von Protokollen, eine Koordination zwischen der relativ großen Benutzerbasis und den Ethereum-Entwicklern erfordern, haben die Startdaten der verschiedenen Phasen der Roadmap auf verursacht mehrmals verschoben werden, wobei Entwickler die Sicherheitseinstellungen überdenken.

Algorands Übernahme der Skalierbarkeit

Silvio Micalis Haltung zu Trilemma

Algorand beabsichtigt, Ethereum einen Schritt voraus zu sein und später in diesem Jahr reinen PoS zu veröffentlichen. Das neue Kryptowährungsdesign mit dem Namen Vault basiert auf der Algorand-Blockchain, die erstmals auf der Konferenz für Finanzkryptografie und Datensicherheit am 4. April 2017 vorgestellt wurde.


Der Autor der Lösung ist Silvio Micali, Professor am MIT und Empfänger des Turing-Preises, der 1982 zusammen mit Shafi Goldwasser, erstellt das erste probabilistische Verschlüsselungssystem mit öffentlichem Schlüssel. Laut Micali ist das Trilemma falsch:

„Das Trilemma ist falsch. Die Tatsache, dass mehr als 2000 frühere Blockchain-Projekte nicht gleichzeitig sicher, skalierbar und dezentral sein konnten, ist kein Beweis dafür, dass das Erreichen all dieser drei Eigenschaften unmöglich ist. Algorand existiert, um genau diese Herausforderung zu lösen, und wir erweitern die Grenzen der Blockchain durch technologische Durchbrüche wie unseren reinen Proof-Stake-Algorithmus. “

Datenspeicherung und Bandbreite

Die Schöpfer von Vault und Algorand versprechen Benutzer, dass sie nicht die gesamte Blockchain auf ihren Computer herunterladen müssen. Dies erfordert nur einen kleinen Teil der Informationen über Vorgänge im Netzwerk.

„Mit Vault, einer Blockchain-Komprimierungstechnologie, möchten wir sicherstellen, dass Algorand die mit anderen Blockchain-Protokollen verbundenen Speicher- und Bandbreitenkosten vermeidet, was es wiederum zu einer praktikableren Blockchain-Lösung für Unternehmen macht. Die aufregendsten Teile von Vault sind, dass es lokalen Speicher auf Knoten freigibt, die Speicherkosten der Algorand-Blockchain durch Sharding (ohne Einbußen bei der Sicherheit) auf verschiedene Teile des Netzwerks verteilt und die für den Beitritt zum Netzwerk erforderliche Bandbreite reduziert, indem neue zugelassen werden Knoten, um zu vermeiden, dass jeder Block seit dem ersten Tag überprüft wird. “

Die technische Präsentation des Projekts bereit Laut MIT beträgt die Blockgröße des Tresors 10 Megabyte, was 10.000 Transaktionen entspricht, und jeder Block enthält einen Hash des vorherigen Blocks. Zum Vergleich muss der Benutzer zur Überprüfung von Transaktionen im heutigen Bitcoin-Netzwerk 500.000 Blöcke mit einem Gesamtdatenvolumen von etwa 150 Gigabyte herunterladen. Gleichzeitig geht das MIT davon aus, dass es erforderlich ist, „alle Kontensalden zu führen, um neue Benutzer zu überprüfen und sicherzustellen, dass sie über genügend Geld verfügen, um die Transaktionen abzuschließen“.

Um die Menge der gespeicherten Daten zu reduzieren, wendet Vault ein spezielles Prinzip der Datentrennung an. Die Blockchain von Vault speichert wie Bitcoin Transaktionen in a Merkle Baum, Es ist jedoch in Fragmente unterteilt, die verschiedenen Benutzergruppen zugeordnet sind. Jeder von ihnen muss Transaktionen nur aus seinen Fragment- und Root-Hashes speichern. Zur Überprüfung von Transaktionen außerhalb des zugewiesenen Fragments wurde eine spezielle Methode zum Durchsuchen einer Gruppe von Knoten entwickelt, die den gesamten Baum schneiden. Es ist also nicht erforderlich, alle Blöcke von Anfang an zu überprüfen.

Die Entwickler von Ethereum planen, das PoS-Netzwerk durch das Zusammenspiel von zwei Schichten – Sharding und Plasma – zu skalieren, in denen laut Buterin Zehntausende von Transaktionen pro Sekunde durchgeführt werden können.

“Wenn Sie 100x aus Sharding und 100x aus Plasma hinzufügen, erzielen Sie mit diesen beiden Faktoren im Grunde einen 10.000-fachen Skalierbarkeitsgewinn.”

Die Ethereum-Stiftung schlägt ein PoS-Blockchain-Modell vor, in dem Knoten parallel arbeiten können – „Shardchain“.

Das Modell ist dem von Algorand sehr ähnlich und impliziert, dass jeder Knoten einen kleinen Teil der Daten tragen muss, um eine Transaktion abzuschließen – und jede Shardchain ist eine separate Blockchain mit getrennten Konten, Status und Transaktionen.

„Stellen Sie sich vor, das Ethereum wurde in Tausende von Inseln aufgeteilt. Jede Insel kann ihr eigenes Ding machen. Jede der Inseln hat ihre eigenen einzigartigen Merkmale, und jeder, der zu dieser Insel gehört, d. H. Die Konten, kann miteinander interagieren und sich frei allen ihren Merkmalen hingeben. Wenn sie mit anderen Inseln in Kontakt treten wollen, müssen sie ein Protokoll verwenden. “

Um eine hohe Bandbreite zu erreichen, plant Ethereum, einen Teil der Transaktion außerhalb der Blockchain mithilfe seiner zweiten Schicht, Plasma, zu verarbeiten.

Plasma kann als untergeordnete Kette angesehen werden, in der ganze Anwendungen mit Tausenden von Benutzern mit minimaler Interaktion zwischen ihm und der Ethereum-Hauptkette ausgeführt werden können. Diese Kinderkette wäre jedoch auch in der Lage, ihre eigenen Kinderketten zu erzeugen, wodurch im Wesentlichen zahlreiche verzweigte Blockketten erzeugt würden, die alle mit der Hauptkette verbunden sind. Da Vorgänge in diesen Unterketten nicht über das gesamte Mainnet repliziert werden müssen, können sie sich viel schneller bewegen und die Transaktionsgebühren senken.

Im Gegensatz zu ähnlichen Lösungen aus anderen Projekten – zum Beispiel EOS – wird Algorand an einem reinen PoS-System arbeiten, sagte Micali:

„Das Konsensmodell von Algorand ist ein PPOS-Modell (Pure Proof-of-Stake), das auf einem byzantinischen Abkommensprotokoll basiert. Dies bedeutet, dass die Blockchain ohne jegliche Form der Zentralisierung verteilt und fehlertolerant ist und weiterhin funktioniert, solange mehr als zwei Drittel der Währung in ehrlichen Händen sind. “

Das Geheimnis liegt in der Verwendung von eine überprüfbare Zufallsfunktion (VRF) – erstellt von Micali in den 1990er Jahren – führt eine geheime kryptografische Sortierung durch, um Komitees auszuwählen, die das Konsensprotokoll ausführen sollen. Auf diese Weise kann die Algorand-Blockchain den Umfang und die Leistung erreichen, die für die Verarbeitung von Transaktionen von Millionen von Benutzern erforderlich sind.

„Wenn der Blockchain ein neuer Block vorgeschlagen wird, wird im Wesentlichen ein Ausschuss von Wählern ausgewählt, der über den vorgeschlagenen Block abstimmt. Wenn mehr als zwei Drittel der Stimmen von ehrlichen Benutzern abgegeben werden, gilt der Block als gültig und wird zertifiziert. Die Mitglieder des Komitees werden anhand der Anzahl ihrer Algen ausgewählt. Die Ausschüsse bestehen aus zufällig ausgewählten Konten, deren Stimmrecht von ihrem Online-Einsatz abhängt. “

Wird das Trilemma gelöst??

Trotz der wiederholten Verzögerung der Veröffentlichung von Konstantinopel – ein grundlegendes Zwischenupdate auf dem Weg zum PoS – Afri Johnson, ein Entwickler von Ethereum, geht davon aus dass Ethereum 2.0 und PoS nicht verzögert werden, da sie von mehreren unabhängigen Teams bearbeitet werden und bald live gehen werden:

„Darüber hinaus ist es wichtig zu verstehen, dass Proof-of-Stake, die sogenannte„ Phase 0 “/ die„ Beacon-Kette “, im Gegensatz zu anderen Meilensteinen keine Hardfork sein wird. Wir werden sehr bald, innerhalb von Wochen oder Monaten, Testnetze für Leuchtfeuerketten sehen. Und ich gehe davon aus, dass wir den Meilenstein von Serenity innerhalb eines Jahres optimistisch erreichen können. “

Während einer der neuesten Präsentationen von Ethereum 2.0 am 31. Oktober schlug Buterin vor, dass der Start nicht so weit entfernt sei. Zuvor sagte er, dass die Blockchain in ihrem aktuellen Zustand zum Scheitern verurteilt ist, bis PoS funktioniert.

Ich denke, ich war ziemlich konsequent in meiner Ansicht, dass (i) jede heutzutage existierende Blockchain, einschließlich ETH und BTC, scheiße ist und (ii) PoS notwendig ist. Ich bin mir nicht sicher, warum jemand überrascht hat.

– Vitalik Nicht-Äthergeber (@VitalikButerin) 4. September 2018

Micali ist zuversichtlicher, die Veröffentlichungstermine für Algorand für 2019 festzulegen.

.@ Rhackett @ FortuneLedger– 2019 wird auch der Start von @Algorand Eine glaubwürdige Blockchain-Plattform, die das Trilemma löst. Mit reifer Wissenschaft & Tech, ich glaube, 2019 wird es gleiche Wettbewerbsbedingungen für Unternehmen geben & Menschen beteiligen sich & Profitieren Sie von diesen Projekten https://t.co/b6qX8h30Nm

– Silvio Micali (@silviomicali) 23. Januar 2019

Die neueste Version von Vault wird Ende Februar auf dem NDSS-Symposium (Network and Distributed System Security) vorgestellt.

Mike Owergreen Administrator
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