Bitcoin-Skalierungsproblem, Erklärt

Bitcoin-Skalierungsproblem, Erklärt
1.

Hat Bitcoin ein Skalierungsproblem?

Ja, das hat Bitcoin. Das Problem besteht schon seit einiger Zeit und es wird immer schlimmer.

Bitcoin läuft mit einer Software, die 2007-09 von einem oder einer Gruppe von Programmierern namens Satoshi Nakamoto geschaffen worden ist. Obwohl verschiedene Entwickler über die Zeit von Bitcoin viele Verbesserungen haben einfließen lassen, ist das Grundskript so ziemlich genau das, was es vor 8 Jahren war, und dadurch bestehen auch so manche Einschränkungen.

Das Problem ist, dass die momentane Lage des Bitcoinökosystems eine andere ist, als die der Gründungszeit der Kryptowährungen. Die Zahl der Beteiligten stieg von ein paar Dutzend leidenschaftlichen Enthusiasten auf über 10 Mio. täglichen Benutzern an.

Die wachsende Userbase geht einher mit einem ständigen Wachstum der täglichen Transaktionen, die sich nun auf Hundertausende belaufen. Die bedauernswerte Realität des jetzigen Bitcoin-Netzwerks ist, dass es nicht alle Transaktionen schnell genug verarbeitet werden können.

2.

Wieso kann Bitcoin nicht mit all den Transaktionen fertig werden?

Das Problem liegt in einem spezifischen Parameter, und zwar: das Blockgröße-Limit.  Das aktuelle Limit ist unzureichend für den immerwährenden Wachstum der Transaktionsdichte.

Zuerst eine grundlegende Einführung wie Bitcoin funktioniert. Alle Transaktionen, die jemals stattfinden werden oder stattgefunden haben, sind auf einem öffentlichen und unveränderbaren Konto "die Blockchain" gespeichert.

Wie der Name schon sagt, ist die Blockchain eine Reihenfolge von Blocks. Jeder Block ist eine kryptografisch verschlüsselte Ansammlung aller Transaktionen, die in den letzten 10 Minuten im Netzwerk stattfanden. Jeder Block ist permanent an das Ende der Blockchain hinzugefügt, sodass jeder Benutzer immer jede einzelne Transaktion nachverfolgen kann.

2010 hat Nakamoto ein Blockgröße-Limit von 1 MB eingeführt, mit der Folge, dass Blocks größer als 1 Megabyte automatisch abgewiesen und vom Netzwerk als ungültig eingestuft wurden. Dies war eine Sicherheitsmaßnahme, entworfen um DoS-Attacken von Hackern zu verhindern, die riesige oder gar unendlich große Blocks kreieren und somit das Netzwerk lahmlegen.

Diese Entscheidung hatte jedoch negative Langzeitauswirkungen auf die Transaktionskapazität des Netzwerks.

Jede Transaktion beinhaltet wichtige Daten: der Absender, der Empfänger, die Menge an transferierten Bitcoins, etc. Diese Daten nehmen bei einer einzelnen Transaktion nur geringen Platz ein. Aber bei Hunderten von Transaktionen jede Minute kommt einiges zusammen.

Das aktuelle Limit von 1 Megabyte pro Block kann 3 bis 7 Bitcointransaktionen pro Sekunde unterstützen. Das Problem hierbei ist, dass dies für das Netzwerk in seiner aktuellen Größe schon nicht ausreichend ist. Und mit wachsender Userbase wird es immer schlimmer.

3.

Was sind die Folgen eines unzureichenden Blockgröße-Limits?

Den Zuwachs der durchschnittlichen Transaktionszeit und Gebühren. Prinzipiell verkommt Bitcoin zu einem Gegenstück zur normalen Banküberweisung.

An einem normalen Tag arbeitet das Bitcoinnetzwerk einwandfrei. Manchmal erreicht es aber die Spitze, und das ist der Moment, an dem es holprig wird. Viele Nutzer haben berichtet, dass sie Wartezeiten von mehreren Stunden oder sogar Tagen hatten.

Außerdem ist die Geschwindigkeit, mit dem die Bitcoin Miner arbeiten, direkt von der Größe der Bearbeitungsgebühr abhängig, die vom Absender für jede Transaktion gesetzt wird. Dies schafft einen Markt der Transaktionsgebühren: Um den Transfer schneller bearbeitet zu bekommen, mussten die User in eine Art Wettstreit treten und trieben damit die Gebühr in die Höhe.

Am Anfang lagen die Gebühren bei einem Bruchteil von einem Cent. Wenn man heute die Coins schnell transferieren möchte, muss man eine Gebühr von mehreren Cents oder gar Euros zahlen.

Sowohl die Transaktionszeit und als auch die Gebühr sind über die letzten Monate schrittweise gestiegen. Dies lässt Bitcoin wie ein Gegenstück zum normalen Banktransfer dastehen. Dies ist eine existenzielle Bedrohung für Kryptowährungen: Wenn es eine populärere und verbreitete Alternative zu Bitcoin gibt, wieso sollten wir Bitcoin überhaupt verwenden?

4.

Gibt es eine Lösung für das Skalierungsproblem?

Es wurden viele Lösungsvorschläge unterbreitet, davon wurde jedoch bis zum heutigen Zeitpunkt keiner umgesetzt.

Das Skalierungsproblem steht schon seit einer Weile unter Beobachtung. Die ersten ernst zu nehmenden Behebungsversuche waren BIP 100 und BIP 101. BIP steht für "Bitcoin Improvement Proposal (Bitcoin Verbesserungsvorschlag). Diese wurden 2015 jeweils von den Bitcoin Hauptentwicklern Jeff Garzik und Gavin Andresen vorgestellt.

Beide Versuche zielten darauf ab, das Blockgröße-Limit zu erhöhen und beide waren "Hard-Fork Solutions", will sagen, dass, falls sie implementiert werden, frühere Versionen der Bitcoinsoftware inkompatible mit dem Netzwerk werden. Der Unterschied zwischen BIP 100 und BIP 101 war, dass der eine vorsah, das Blockgröße-Limit nach dem Ermessen des Miners flexibel zu machen, wo hingehen der andere vorsah, das Limit von 1 MB auf 8 MB zu erhöhen.

Welche von den beiden Vorschlägen nun implementiert werden sollte, löste 2015 hitzige Diskussionen in der Bitcoin-Community aus. Es stellte sich jedoch vergeblich raus. Weder BIP 100 noch BIP 101 wurden in irgendeiner Art verwirklicht.

Geschichte scheint sich zu wiederholen, da zum jetzigen Zeitpunkt wieder zwei verschiedene Lösungen in der Community konkurrieren, und zwar: Bitcoin Unlimited und SegWit. Das Problem des Kapazitätsmangels des Bitcoins ist nun eminenter als noch in 2015, jedoch gibt es immer noch keinen klaren Gewinner in dem hitzigen, hoch politisierten Wettbewerb der beiden Vorschläge.

5.

Welche Vorschläge liefern BU und SegWit?

Bitcoin Unlimited zielt darauf ab, das Blockgröße-Limit komplett abzuschaffen. Dies erlaubt den Minern, einen eigenen Konsens untereinander zu schaffen. SegWit bietet eine moderate Erhöhung der Blockgröße auf 4 Megabytes und verschiebt einige weniger wichtige Daten aus den Blocks.

Bitcoin Unlimited ist ein direkter Abkömmling der vorherigen, erfolglosen Versuche die Blockgröße-Debatte zu klären. Wie das Erhöhen bzw. das Flexibilisieren des Limits fehlschlägt, motivierte BU dazu, das Limit komplett abzuschaffen. Es ermöglicht Miner, Blocks jeder Größe zu erstellen und diese über das Netzwerk zu übertragen und damit um ein Platz in der Blockchain zu konkurrieren.

SegWit  bietet eine andere Lösung. Eigentlich wurde es geschafft, um ein anderes Problem zu lösen - Transaction Malleability. Um es kurz zu fassen, um das Problem der "Transaction Malleability" zu beheben, mussten weniger wichtige Daten, sogenannte "Witness Data", aus der Transaktion und aus der Blockchain entfernt werden.

Dies ermöglicht die Vergrößerung der Blockgröße auf bis zu 4 MB, wobei die meisten Entwickler dazu übergegangen sind zu sagen, dass nachdem SegWit gestartet ist, das Netzwerk sich bei ungefähr 2 MB Blockgröße ansiedeln wird.

Es gibt einen weiteren Weg, wie SegWit die Transaktionskapazität erhöhen könnte, wenngleich auch nicht direkt. Durch das Lösen der Transaction Malleability wird das Bitcoin-Netzwerk sicher genug, um "off-the-Blockchain" Lösungen darauf aufzubauen. Ein Beispiel dafür ist "Lightning Network". Dies könnte Bitcointransaktionen günstiger und schneller als zuvor machen.

6.

Warum wurde BU noch nicht implementiert?

Es gibt großen Widerstand. Das Hauptargument ist, dass BU Bitcoin zentralisierter machen würde.

Einige Leute denken, dass das Verwerfen des Blockgröße-Limits durch Bitcoin Unlimited zu einem unkontrollierbaren Aufblähen der Blockchain führt. Aktuell übersteigt die Größe der Blockchain 100 Gigabytes und das bei einer Transaktionsgeschwindkeit von drei bis sieben Transaktionen pro Sekunde. Das Problem wird schnell deutlich, wenn wir das Limit von 24.000 Transaktionen pro Sekunde von Visa als Vergleich nehmen.

Berechnungen zufolge würde das Blockchain-Limit für eine weltweite Abdeckung die Blockchain auf bis zu mehreren Petabytes anschwellen lassen.

Das würde zu einer Zentralisierung von Bitcoin führen. Nur großen Unternehmen würde es möglich sein, so viel Platz, Rechenkraft und Bandbreite aufzubringen, wodurch kleine Unternehmen aus dem Netzwerk verschwinden würden. Dies würde dem Grundsatz von Bitcoin widersprechen, da das Geld von jedem User verwaltet wird.

7.

Und warum nicht SegWit?

Aus den gleichen Gründen.

SegWit ist auch keine perfekt dezentralisierte Lösung. Alleine würde es die Blockkapazität kurzfristig auf rund 2 Megabytes, längerfristig auf rund 4 Megabytes erhöhen. Abhängig von der zukünftigen Wachstumsgeschwindigkeit des Netzwerks könnte es für einige Jahre oder Jahrzehnte reichen.

Früher oder später jedoch wird das Limit wieder erreicht sein und die Kapazität müsste wieder erhöht werden. SegWits Langzeitwert liegt im Lösen des Transaction Malleability Bugs. Dies erhöht die Durchlaufmenge des Netzwerks, indem es andere Projekte wie Lightning Network einbindet. Was wiederum eine Zentralisierung bedeuten würde.

Lightning Network kann grob zusammengefasst werden als gegenseitiges Verrechnungssystem, aufbauend auf der Basis der Blockchain. Zuerst werden die Bitcoins mehrerer User durch eine normale Bitcointransaktion auf einen separaten Zahlungskanal gelegt. Die Bestätigung dauert in der Regel 10 Minuten, manchmal auch mehr, je nachdem wie ausgelastet das Netzwerk ist. Danach werden alle Zahlungen innerhalb des Zahlungskanals ohne die Blockchain durchgeführt und somit augenblicklich, sehr günstig oder umsonst - von einer vertrauenswürdigen Drittpartei - abgewickelt.

In dem Moment, in dem die Inhaber des Zahlungskanals sich der letztendlichen Verteilung einig sind, können sie die Endbilanz zurück zu der Blockchain senden und dadurch das Bitcoinnetzwerk die Gültigkeit der Transaktionen bestätigen lassen.

Das Problem hierbei ist, dass es für viele Mitglieder der Kryptowährung-Community keinen Unterschied macht, ob das Geld von einem "gegenseitigen, von Drittanbietern überwachten Verrechnungssystem" oder von Banken abgewickelt wird. Dies wiederum stellt einen zentralen Punkt des Bitcoins dar, da er diesen ersetzten sollte.

8.

Ist die Krise bald überstanden?

Bitcoin wird jeden Tag weniger benutzbar - für ein Ökosystem im Wert von über $17 Milliarden (14 Milliarden €) kann dies kein Dauerzustand sein. Es muss so oder so eine Lösung gefunden werden.

Beide Seiten im Streit SegWit vs. BU haben Argumente, die dafür sprechen, dass die andere Lösung nicht mit den Grundwerten des Bitcoins vereinbar ist.

Der Konflikt basiert nicht nur auf technischer, sondern auch auf politischer Ebene. Beide Fraktionen beschuldigen sich, Bitcoin am Wachstum zu hindern oder es unter ihre Kontrolle zu bringen. Es existieren außerdem Theorien, dass die beiden Seiten einen Informationskrieg führen, insgeheim von Großaktionären finanziert (Blockstream für SegWit und Roger Ver für BU). Selbstverständlich sind beide Seiten davon überzeugt, die 'wahrere' Geschichte zu erzählen.

Wenn man auf die harten Fakten schaut, scheint es sich um eine Pattsituation zu handeln. Die endgültige Entscheidung trifft die Mehrheit der Miner des Bitcoinnetzwerks. Aktuell kann man der Verteilung der Unterstützer keinen klaren Gewinner abfinden. SegWit scheint der Favorit in diesem Rennen zu sein, jedoch hat Bitcoin Unlimited in der Vergangenheit einige Male die Zügel übernommen.

Im Moment hat ein Großteil der Mitglieder - ein wenig unter 50 Prozent - noch keine Unterstützung für eine der Seiten ausgesprochen. Es ist möglich, dass dieser Teil die Entscheidung bringt. Oder sie bleiben so lange unentschlossen, bis die rivalisierenden Lösungen ihrer Streit geschlichtet haben.

9.

Was passiert, wenn keine der Seiten nachgibt und die Pattsituation bestehen bleibt?

Wenn keine der Seiten eine ausschlaggebende Führung erzielen kann, gibt es die Möglichkeit eines Kompromisses.

Es gibt eine dritte Möglichkeit, welche nicht unmöglich ist und möglicherweise dem Netzwerk den größten Nutzen bringt. Eine Erhöhung des Blockgröße-Limits und die Implementierung von SegWit sind nicht von vornherein ausgeschlossen. Hinzukommend wird der Ton in der Community lauter, dass ein Kompromiss der richtige Weg sei.

Tatsächlich wurde zumindest ein Mal ein Kompromiss getroffen. In Hong Kong fand im Februrar 2016 ein Treffen mit den Repräsentanten von Bitcoin Core, den Autoren von SegWit und mehreren großen Miningunternehmen statt, von denen die meisten die Erhöhung der Blockgröße erlangten. Beide Seiten scheinen zu einer Vereinbarung gekommen zu sein - den Weg mit SegWit zu gehen und gleichzeitig das Blockgröße-Limit auf 2 MB zu erhöhen.

Bedauerlicherweise wurde die Hong Kong Vereinbarung nicht in die Tat umgesetzt - Die Bitcoin Core Entwickler haben keine Blockgröße-Erweiterung zu der letzten Version von SegWit hinzugefügt, und die Miner haben die Übernahme konsequent abgelehnt.

Aber die Geschichte lehrt uns, dass Übereinstimmungen der Konfliktparteien möglich sind. Es gibt immer noch Hoffnung, dass politische Konfrontation den Weg für Kooperation freimacht und wir Bitcoin ungekannter Stärke erblühen sehen.

UPDATE: Dieser Artikel wurde überarbeitet, um eine fehlerhafte Aussage zu korrigieren, in der es hieß, dass SegWit das Blockgröße-Limit nicht direkt erhöhen würde.