Die Blockchain-Technologie ist eine der größten Innovationen des 21. Jahrhunderts. Ihr einzigartiger Ansatz zur Dezentralisierung macht sie zu einem wichtigen Aspekt von Kryptowährungen - einer weiteren großartigen Erfindung. Allerdings muss eine Kryptowährung, um von der Mehrheit akzeptiert zu werden, über die Dezentralisierung hinausgehen. Sie sollte auch skalierbar und schnell genug sein, um das wachsende Wachstum zu bewältigen.

Die meisten Kryptowährungen können jedoch nicht gleichzeitig alle drei Eigenschaften in gleichem Maße bewältigen. Daher müssen sie bei einem Kompromiss eingehen, um die anderen beiden zu verbessern. Dieses Phänomen ist in der Kryptowelt als das Blockchain-Trilemma bekannt.

Obwohl das Trilemma eine harte Herausforderung für die weltweite Akzeptanz von Kryptowährungen darstellt, ist es nicht unbesiegbar. Die Verbreitung von Entwicklern und brillanten Köpfen in der Kryptoszene hat zu mehreren Initiativen geführt, um das Problem anzugehen. Wir werden solche Initiativen in diesem Artikel behandeln. Zunächst wollen wir ausführlich erklären, worum es beim Blockchain-Trilemma geht.

Die drei Säulen der Kryptotechnologie

Dezentralisierung

Dezentralisierung ist es, was Krypto-Vermögenswerte so interessant macht. Es bedeutet einfach, die Kontrolle von einer zentralen Einheit zu nehmen und sie auf verschiedene kleinere Einheiten aufzuteilen. Somit hat niemand ein Monopol über Entscheidungen auf einer dezentralen Plattform.

Es ist weit entfernt vom Arbeitsmechanismus verschiedener Aspekte der heutigen Finanzwelt. Banken sind zum Beispiel zentralisierte Plattformen, die Ihnen die Sicherheit Ihrer monetären Vermögenswerte im Austausch gegen die totale Kontrolle darüber versprechen. Somit legt eine kleine Gruppe von Menschen die Regeln fest und setzt sie durch. Und Sie können sogar den Zugriff auf Ihr Geld verweigert bekommen, wenn die Bank dies für angemessen hält.

Im Gegensatz dazu funktionieren Kryptowährungen nicht auf diese Weise. Es gibt keine einzelne Entität oder Gruppe, die für den Betrieb des Netzwerks verantwortlich ist. Stattdessen kann jeder im Netzwerk einen Knoten betreiben und Transaktionen bestätigen. Sobald Transaktionen bestätigt wurden, werden sie dem digitalen Hauptbuch hinzugefügt und dauerhaft dort gespeichert, damit alle sie sehen können.

Allerdings, während die Dezentralisierung von Kryptowährungen sie viel attraktiver als Banken macht, stellt sie ein einzigartiges Problem dar. Da alle im Netzwerk (oder zumindest die Mehrheit) die Echtheit von Transaktionen bestätigen müssen, kann es einige Zeit dauern, bis die Informationen kursieren.

Daher können Blockchains sehr langsam sein, insbesondere wenn eine hohe Anzahl von Transaktionen verarbeitet werden muss. In der Regel bestätigt Bitcoin seine Transaktionen auf der Blockchain innerhalb von 10 Minuten. Dies kann jedoch auf Stunden oder sogar Tage ansteigen, wenn eine hohe Nachfrage nach Transaktionen die Blockchain überlastet.

Um dieses Problem zu lösen, müssen Blockchains skalieren, um sich auf eine erhöhte Akzeptanz vorzubereiten. Wie erreichen sie das? Lassen Sie uns Ihnen den zweiten Agenten des Trilemmas vorstellen - Skalierbarkeit.

Skalierbarkeit

Die Skalierbarkeit der Blockchain bezieht sich auf die Fähigkeit des Netzwerks, eine zunehmende Anzahl von Transaktionen zu bewältigen, ohne die Effizienz zu beeinträchtigen. Es ist entscheidend für eine Blockchain, ihr Potenzial zu steigern, um als Mainstream akzeptiert zu werden. Dennoch haben viele Blockchains immer noch Schwierigkeiten, skalierbar zu sein.

Die dezentrale Natur von Blockchains ist ein Hauptgrund dafür. Je mehr Teilnehmer ein Netzwerk hat, desto mehr 'Entfernung' legt es zurück, um Transaktionen zu bestätigen. Hier ist es einfacher für Banken und andere zentralisierte Agenturen. Denn sie müssen sich keine Sorgen machen, Informationen mit allen Netzwerkmitgliedern zu teilen, bevor sie eine Entscheidung treffen, sind Transaktionen viel schneller.

MasterCard kann beispielsweise bis zu 5.000 Transaktionen pro Sekunde verarbeiten; während Visa bis zu 24.000 tps verarbeiten kann. Bitcoin hingegen kann nur etwa sieben tps verarbeiten; und Ethereum kann derzeit bis zu 15 tps skalieren - weit entfernt von beeindruckend!

Etwas anderes, das die Skalierbarkeit vieler Blockchains erschwert, ist der Konsensmechanismus, den sie verwenden. Einige, wie der Proof-of-Work-Konsensmechanismus, sind energieintensiv und erfordern viel Rechenleistung. Daher sind sie natürlicherweise langsamer.

So langsam es auch sein mag, ist der PoW-Mechanismus jedoch sehr sicher. Die Frage stellt sich also: Inwieweit sollte Sicherheit geopfert werden, um Skalierbarkeit zu erreichen? Lassen Sie uns den dritten Agenten des Trilemmas - die Sicherheit der Blockchain - diskutieren.

Sicherheit

Da jeder an dezentralen Systemen wie Kryptowährungen teilnehmen kann, besteht eine größere Neigung zu bösartigen Angriffen. Daher müssen Blockchain-Systeme sicher sein, um diesen Angriffen zu widerstehen und das Vertrauen der Benutzer zu fördern. Wie wird diese Sicherheit erreicht?

Dezentralisierung selbst ist ein wichtiger Bestandteil dieser Sicherheit. Je dezentraler ein Netzwerk ist, desto schwieriger ist es für böswillige Akteure, ihren Willen durchzusetzen. Dies liegt daran, dass ein dezentrales System Teilnehmer auf der ganzen Welt hat und jeder Teilnehmer die Effizienz des Netzwerks wiederholt bestätigt.

Neben Dezentralisierung verfügt jede Kryptoblockkette über ihre Sicherheitsmaßnahmen. Diese Maßnahmen drehen sich in der Regel um die digitale Signatur und den Konsensmechanismus, den sie verwendet.

Die digitale Signatur (oder Hash-Funktion) ist eine Art mathematischer Code, der jeden Datenblock innerhalb einer Blockchain identifiziert. Einmal festgelegt, kann er nicht verändert werden. Jeder Versuch, dies zu tun, würde von dem Rest des Netzwerks schnell erkannt und sofort abgewehrt werden. Daher sind Blockchains von Natur aus unveränderlich und somit vertrauenswürdig.

Der Konsensmechanismus einer Blockchain bezieht sich darauf, wie Entscheidungen getroffen werden. Der Proof-of-Work-Konsensmechanismus war der erste. Er erfordert, dass die Teilnehmer Transaktionen durch einen als Mining bekannten Prozess überprüfen. Mining erfordert viel Energie und beansprucht enorme Rechenleistung. Dadurch ist die Hürde hoch und steif für jeden bösartigen Akteur. Dies dient dazu, das gesamte Netzwerk zu schützen.

Warum das Blockchain-Trilemma besteht

Eine perfekte Blockchain sollte nicht nur dezentralisiert, sondern auch sicher und skalierbar sein. Entwickler müssen jedoch oft Kompromisse eingehen, um eine der Säulen zu verbessern und die anderen zu implementieren, wie in den drei diskutierten Säulen.

Ein offensichtliche Lösung zur Verbesserung der Skalierbarkeit besteht beispielsweise darin, die Anzahl der Teilnehmer zu reduzieren, um dem Netzwerk zu ermöglichen, eine höhere Last zu bewältigen. Das würde jedoch die Dezentralisierung gefährden. Es gefährdet auch die Sicherheit, weil es die Barrieren reduziert, die Hacker überwinden müssen, um die Blockchain anzugreifen.

So präsentiert sich das Trilemma. Wie erreichen Sie die perfekte Blockchain, wenn es scheint, dass die drei Säulen nicht gleichzeitig existieren können?

Lösungen für das Dreilemma

Das Besiegen des Blockchain-Trilemmas ist keine Aufgabe für eine Person. Unterschiedliche Entwickler haben Lösungen entwickelt, die das Problem auf unterschiedlichen Ebenen angehen. Wir können diese Lösungen in Layer-1- und Layer-2-Lösungen unterteilen.

Layer-1-Lösungen

Diese Lösungen zielen darauf ab, das Trilemma zu lösen, indem sie das Design der ursprünglichen Blockchain-Ebene ändern oder modifizieren. Wir werden zwei solcher Lösungen in Betracht ziehen.

Sharding

Nach Definition sind Scherben kleinere Stücke eines größeren Materials. Daher beinhaltet das Scharding die Aufteilung einer Blockchain in verschiedene Segmente, von denen jedes über sein eigenes Hauptbuch verfügt, das in der Lage ist, seine Transaktionen zu verarbeiten. Die verschiedenen Scherben sind mit der Hauptkette verbunden, die in einer leitenden Position betrieben wird.

Daher entlastet Sharding die Last von einer einzelnen Kette und teilt sie auf die Scherben auf. Dies macht das Netzwerk schneller. Es gefährdet auch nicht die Dezentralisierung und Sicherheit der Blockchain, da die Protokolle gleich bleiben. Ein Beispiel für ein Projekt, das Sharding implementiert, ist die NEAR-Blockchain.

Skalierbare Konsensmechanismen

Es gibt neben dem Proof-of-Work andere Konsensmechanismen. Einige dieser Mechanismen wurden entwickelt, um das Blockchain-Trilemma zu lösen. Nehmen wir zum Beispiel den Proof-of-Stake (PoS) Mechanismus. Bei diesem Mechanismus benötigen die Teilnehmer keine hohe Rechenleistung. Sie müssen einfach ihre Tokens setzen oder sperren, um Transaktionen zu verifizieren.

Dies führt zu einer wesentlich größeren Skalierbarkeit, ohne die Dezentralisierung zu beeinträchtigen. Es wird auch sicherer, je mehr Teilnehmer beteiligt sind. Dies wird am Beispiel von Ethereum veranschaulicht. Während es mit dem PoW-Mechanismus arbeitete, konnte es nur etwa 20 Transaktionen pro Sekunde verarbeiten. Mit dem Übergang zum PoS-Mechanismus könnte das Netzwerk jedoch in Zukunft bis zu 100.000 Transaktionen pro Sekunde verarbeiten!

Layer-2-Lösungen

Diese Lösungen ändern die zugrunde liegende Blockchain nicht. Stattdessen finden sie Möglichkeiten, das Problem durch Aufbau auf dem bestehenden Blockchain-Framework anzugehen. Einige der Lösungen sind:

Sidechains und Parachains

Diese sind alternative Blockchains, die erstellt wurden, um neben der originalen Kette zu laufen. Sie unterscheiden sich von Shards darin, dass sie keine Segmente der Haupt-Blockchain sind, sondern völlig verschiedene Blockchains. Aber sie erreichen das gleiche Ziel, die Haupt-Blockchain zu entlasten, indem sie einen Teil ihrer Last übernehmen.

Sidechains kommunizieren nur mit der Haupt- oder Relaiskette, während Parachains zusätzlich zur Hauptkette miteinander kommunizieren. Polygon (MATIC) ist ein Beispiel für eine Sidechain auf der Ethereum-Blockchain. Beispiele für Parachain-Projekte sind die Polkadot- und Kusama-Netzwerke.

Das Bitcoin Lightning Network

Dies ist ein Layer-2-Protokoll, das im Bitcoin-Netzwerk läuft und seine Geschwindigkeit und Erschwinglichkeit verbessert. Es wurde 2015 von Thaddeus Dryja und Joseph Poon entwickelt.

Das Lightning Network ist ein Off-Chain-Zahlungskanal, bei dem nur die ersten und letzten Transaktionen in der Bitcoin-Blockchain registriert sind. Alle anderen Transaktionen in der Mitte werden offline verarbeitet und belasten die Bitcoin-Blockchain nicht. Dadurch sind Transaktionen viel schneller und immer noch sicher, da der Zahlungskanal letztendlich in der Blockchain registriert wird.

Aufgrund dieser Offline-Umleitung zeichnet sich das Bitcoin Lightning Network durch Skalierbarkeit aus und kann bis zu einer Million Transaktionen pro Sekunde verarbeiten. Das ist riesig! Wir bieten eine ausführlichere Erklärung des Lightning-Netzwerks in diesem Artikel.

Fazit

Die Blockchain-Technologie ist eine bahnbrechende Erfindung, die darauf abzielt, die Finanz- und Technologieindustrien zu stören. Da sie relativ neu ist, muss sie noch mit herkulischen Herausforderungen kämpfen, bevor sie weltweite Akzeptanz findet. Eine dieser Herausforderungen ist das Blockchain-Trilemma. Dieser Artikel hat jedoch gezeigt, dass es sich nicht um ein unüberwindliches Problem handelt. Mit den verschiedenen Lösungen, die angeboten werden, könnte das Trilemma im Laufe der Zeit verblassen.