Ist Serenity die Lösung für Ethereums Schwierigkeitsbombe?

Die Ansichten, die hier geäußert werden, sind die des Autors und stellen nicht zwangsläufig die Ansichten von Cointelegraph.com dar.

Ethereum hat vier Meilenstein-Phasen in seiner Entwicklung durchlebt, seit er eingeführt wurde; Frontier, Homestead, Metropolis und Serenity. Ethereum ist aktuell in Phase drei - die Metropolis Version Byzantium. Allerdings hat Ethereum seit der Frontier-Phase eine Schwierigkeitsbombe in seine Blockchain programmiert. Das ist ein Protokoll, das das Mining der Kryptowährung erschwert.

Warum wurde eine Schwierigkeitsbombe programmiert?

Die letzte Meilenstein-Phase von Ethereum ist Serenity. Eine der größten Veränderungen, die mit Serenity einhergehen, ist, dass der Blockchain-Konsensusalgorithmus von Ethereum von "Proof-of-Work" (PoW) auf "Proof-of-Stake" (PoS) umgestellt wird.  Bevor das Ethereum-Netzwerk von PoW zu PoS wechseln kann, muss das Netzwerk die Miner von der PoW-Blockchain auf die PoS-Blockchain bringen.

Damit das Ethereum-Netzwerk weiterhin mit voller Unterstützung funktioniert, müssen die Miner die PoS-Ethereum Blockchain unterstützen und nicht die Kette, die mit einem PoW-Protokoll weitergeführt wird. Das ist etwas verwirrend - und genau deshalb haben Entwickler eine Schwierigkeitsbombe in die Ethereum-Blockchain programmiert, um jegliche Verwirrung zu beseitigen.

Die Schwierigkeitsbombe

Die Schwierigkeitsbombe wurde erstmals am 4. August 2015 in einem  Blog-Post vom kaufmännischen Leiter von Ethereum Stephan Tual erwähnt. In diesem hat er den ersten Patch für Frontier angekündigt.

"Viele von euch haben sich gefragt, wie wir einen Wechsel von PoW auf PoS für Serenity rechtzeitig umsetzen wollen. Das wird durch das neu eingeführte Schwierigkeits-Anpassungssystem erledigt, das in den nächsten 16 Monaten auf sanfte Weise einen Hard-Fork-Punkt garantieren wird ... Das funktioniert so: Ab dem Block Nummer 200.000 (das sind ab heute noch etwa 17 Tage) wird die Schwierigkeit exponentiell gesteigert. Das wird man aber erst in etwa einem Jahr wirklich spüren. An diesem Punkt (etwa um die Veröffentlichung des Serenity-Meilensteins) werden wir einen bedeutenden Anstieg der Schwierigkeit erleben, der die Block-Auflösungszeit nach oben schiebt."

Das Protokoll, um die Mining-Schwierigkeit zu steigern, wurde dem Ethereum-Netzwerk am 7. September 21016 vorgestellt. Tual schätzte, dass die benötigte Zeit für eine Block-Verifizierung bis Dezember 2016 so langsam sein würde, dass das Ethereum-Netzwerk so scheinen würde, als sei es eingefroren.

Daher hat die Schwierigkeitsbombe auch ihren Spitznamen "Eiszeitbombe" bzw. deshalb nennt man diesen Zeitpunkt manchmal auch die "Ethereum-Eiszeit". Im Dezember 2016 stiegen jedoch die Blockzeiten nicht exponentiell an. Im März 2017 hat der Mitbegründer von Ethereum Vitalik Buterin über die Schwierigkeitsbombe auf Reddit gepostet:

"So wie es aussieht, wird die Eiszeit aufgrund des Schwierigkeits-Anpassungsalgorithmus aus dem letzten Hard-Fork (Homestead) tatsächlich sehr langsam kommen. Ab dem Block Nummer 3,5 Mio. werden wir ein durchschnittliches Block-Intervall von 25 Sekunden über etwa 100.000 Blöcke (etwa 1 Monat) haben.

Dann haben wir 35 Sekunden über die nächsten 100.000 Blöcke (etwa 1,4 Monate), dann etwa 55 Sekunden für etwa 2,2 Monate, dann 95 Sekunden für etwa 3,8 Monate und so weiter. Das geht so, bis wir etwa 655 Sekunden für etwa 26 Monate haben...Der endgültige Untergang wird nicht vor 2021 kommen (obwohl er ab der zweiten Hälfte des Jahres 2017 sicherlich sehr nervig wäre)."

Doch die Eiszeit wurde im Oktober 2017 erneut verschoben. Der Hard-Fork vom 16. Oktober, der das Netzwerk auf Metropolis aktualisiert hat, hat die Schwierigkeitsbombe um 42 Mio. Sekunden verschoben (1,33 Jahre). Gegen Ende 2018 können Miner erwarten, dass die Blockzeiten auf 30 Sekunden steigen.

Vermeidung der Eiszeit?

Wenn das Ethereum-Netzwerk beginnt, den Effekt der Schwierigkeitsbombe gegen Ende 2018 zu spüren, kommt es wahrscheinlich zum Ethereum-Hard-Fork auf den nächsten Meilenstein - Metropolis Version Constantinople. Diese wäre die erste Meilenstein-Version, der das PoS-System in die Ethereum-Blockchain einführt. Obwohl ein Großteil der Transaktionen im Ethereum-Netzwerk weiterhin PoW bleiben wird, wird jede 100. Transaktion bei Konstantinopel POS sein. Das bildet die Grundlage für Casper, das PoS-System bei Serenity - Ethereums letztem Meilenstein.

Proof-of-Work gegen Proof-of-Stake

Bei einem PoW-System rennen Computer um die Wette, um Algorithmen zu lösen. Der Computer, der den Algorithmus zuerst löst und den neuen Block auf das Netzwerk überträgt, erhält frisch geprägte Coins und die Transaktionsgebühren vom Block als Belohnung. Da die Belohnung dem ersten Computer gegeben wird, der den Algorithmus löst, haben Miner einen Anreiz, so viel Rechenleistung wie möglich zu verwenden. Damit können sie den Algorithmus noch vor ihren Mitstreitern lösen und die Block-Belohnung bekommen. Doch im Gegenzug für mehr Hash-Leistung - die Fähigkeit den Algorithmus schneller zu lösen - brauchen Miner mehr Ressourcen und müssen höhere Stromkosten bezahlen, um ihre Mining-Plattformen zu betreiben. Je mehr Rechenleistung ein Miner nutzt, desto mehr Strom wird benötigt, um die Mining-Rechner zu betreiben.

PoW/PoS

In einem PoS-System können Noden, die als Anleihen-Validatoren bezeichnet werden, ihr Geld auf den Blocks setzen, die zur Blockchain hinzugefügt werden. Der Prozentsatz des gesetzten Vermögens im Verhältnis zur Marktkapitalisierung stellt die prozentuale Chance dar, die eine Einzelperson hat, um einen Block zu erschaffen und die darin enthaltenen Transaktionsgebühren zu erhalten.

Einen Anleihen-Validator, der sein Geld setzt, kann man sich wie eine Person vorstellen, die eine Wertpapier-Einzahlung tätigt. Wenn die Blöcke, auf die das Geld gesetzt wurde, gültig sind, bekommen sie ihr gesetztes Geld zurück. Wenn der Block sich als betrügerisch herausstellt, verliert der Anleihen-Validator seinen Einsatz. Da jemand mit einer schlechten Absicht hart für die Unterstützung eines ungültigen Blocks bestraft wird, haben Leute einen größeren Anreiz, ehrlicher zu handeln als bei einem PoW-System.

Blockchain-Architekt David Duccini sagte gegenüber Cointelegraph:

"Der Mining-Prozess schafft teilweise einen Abwärtsdruck auf die Coin-Anzahl, da die Miner ihre Coins in Fiat-Währung konvertieren müssen, um Strom und Upgrades für ihre Mining-Hardware zu bezahlen. Sie verkaufen ihre Coins hauptsächlich an Spekulanten. Auf einer PoS-basierten Kette werden die Coin-Besitzer direkt und proportional zur Anzahl der Coins belohnt."

Stromkosten

Bei einem PoS-System sind die Stromkosten beim Mining viel niedriger als bei einem PoW-System; Anleihen-Validatoren setzen ihr Geld auf Blöcke, anstatt ihre Hardware um die Wette rennen zu lassen, um einen Algorithmus zu lösen. Michael Gord, Gründer von MLG Blockchain, sagte gegenüber Cointelegraph:

"Ein PoS-Netzwerk ist immer effizienter als ein PoW-Netzwerk. Ein PoS-Netzwerk wird dadurch gesichert, dass die Nutzer auch Token im Netzwerk haben. Ganz im Gegensatz zu Benutzern, die Rechenleistung beisteuern, wodurch ein POW-Netzwerk gesichert wird."

In einem PoS-System bringt es keinen Vorteil, teure Mining-Ausrüstung zu haben, die Algorithmen schneller lösen kann als vergleichbare Mining-Geräte. Das bedeutet, dass man keine hohen Stromkosten bezahlen muss, um das Netzwerk zu unterstützen.

Duccini sagt, dass PoS besser als PoW ist, da PoS effizienter ist:

"PoS ist besser, weil es erstens wenig Strom benötigt. Denn das, was ausgegeben wird, ist nicht Elektrizität, sondern Coins. Und zweitens, weil Sie tatsächlich Anleger haben, die sich um die langfristige Viabilität der Kette sorgen. Ganz im Gegensatz zu den Leuten, die nur schnelles Geld möchten."

Das PoS-System macht es auch schwieriger und teurer, einen 51-Prozent-Angriff durchzuführen. In einem PoS-System müssten Sie 51 Prozent der Marktkapitalisierung von Ethereum kaufen - das ist etwas, wofür nicht viele Leute das nötige Geld besitzen. Um einen 51-Prozent-Angriff in einem PoW-System durchzuführen, muss eine Entität die Kontrolle über 51 Prozent der Mining-Leistung haben - was bereits auch passiert ist: Im Juli 2014 hatte ein Bitcoin-Mining-Pool namens Ghash 51 Prozent der Mining-Leistung im Bitcoin-Netzwerk für 12 Stunden unter Kontrolle.

Chart

Quelle: Blockchain.info

"Im Extremfällen ist das Mining "zu einer Waffe" geworden und macht ansonsten vernünftige Leute zu "Wirtschaftsterroristen", die dann unterlegene Chains angreifen."

Blockchain-Architekt David Duccini

Weil Ghash die Kontrolle über 51 Prozent der Mining-Leistung hatte, konnten diese Leute die Transaktionen im Netzwerk kontrollieren und haben Coins doppelt ausgegeben.

Ist ein PoS-Konsens-Algorithmus fair?

Reichtum in Ether (dollar USD)

Prozentual Chance einen Block zu lösen

1,00

0,00 Prozent

10,00

0,00 Prozent

100,00

0,00 Prozent

1.000,00

0,00 Prozent

10.000,00

0,00 Prozent

100.000,00

0,00 Prozent

1.000.000,00

0,00 Prozent

10.000.000

0,03 Prozent

100.000.000

0,27 Prozent

1.000.000.000

2,67 Prozent

10.000.000.000

26,69 Prozent

Ein Problem, das manche Leute mit einem PoS-System verbinden, ist, dass in einem solchen System die Reichen nur reicher werden. Reichere Personen in der Blockchain haben bessere Chancen, einen Block zu erschaffen und die darin enthaltenen Transaktionsgebühren zu bekommen als Personen mit weniger Geld.

Wenn Sie 20 Prozent der Marktkapitalisierung von Ethereum einsetzen, haben Sie eine 20-prozentige Chance, einen Block zu erstellen und die in einem Block enthaltenen Transaktionsgebühren zu bekommen. Wenn Sie 0,005 Prozent einsetzen, haben Sie eine 0,005-prozentige Chance den Block zu erstellen und die in einem Block enthaltenen Transaktionsgebühren zu bekommen.

Aber unterscheidet sich ein PoS-System wirklich von einem PoW-System in Bezug auf die Wirtschaftsstruktur? In einem PoW-System können Personen, die es sich leisten können, mehr für Rechenleistung auszugeben (die Reichen), mehr Ressourcen minen (Bitcoin) als diejenigen, die es sich nicht leisten können, so viel Rechenleistung zu kaufen (die Armen). Es scheint, als sei es egal ob es ein PoS- oder PoW-System ist. Die Reichen werden reicher und vergrößern mit jedem neu geschaffenen Block die Distanz zwischen sich und den weniger Wohlhabenden.

Serenity

Das PoS-System wird bereits in vollem Gange sein, wenn Ethereum auf Serenity aktualisiert, dem letzten Meilenstein in Ethereums Roadmap. In der Serenity-Phase wird Ethereum ein Blockchain-Unternehmen mit einer integrierten Turing-vollständigen Programmiersprache sein, die von anderen Entwicklern, Unternehmen und Entitäten verwendet werden kann, um Verträge, Anwendungen und Systeme zu erstellen. In einer Präsentation im Jahr 2017 sprach der Ethereum-Entwickler Hudson Jameson über Ethereums Roadmap. Obwohl Hudson keinen ungefähren Zeitpunkt nannte, wann Serenity veröffentlicht werden würde, sagte er, dass wenn Serenity herauskommt, "wird das der Moment sein, an dem man weiss, dass die wirklich große Sache kommt".

Ethereum ist eines der Blockchain-Netzwerke, das im Gegensatz zu vielen anderen Blockchain-Netzwerken und Blockchain-bezogene Unternehmen, die digitale Assets anbieten, am ehesten einem Unternehmen ähneln. Ethereums vierstufige Roadmap und das Whitepaper machen deutlich, was das Unternehmen erreichen will. Im Ethereum white paper heißt es:

"Was Ethereum bieten will, ist eine Blockchain mit einer ausgereiften Turing-vollständigen Programmiersprache, die zum Erstellen von" Verträgen" verwendet werden kann, mit denen beliebige Zustandsübergangsfunktionen kodiert werden können. Damit können Benutzer jedes der obengenannten Systeme erstellen, sowie viele andere, an die wir noch nicht gedacht haben. Und das nur indem wir einfach die Logik in ein paar Codezeilen schreiben."

Mit anderen Worten, das Ziel von Ethereum ist es, einen Service zu bieten, der es anderen Blockchain-bezogenen Unternehmen durch Programmierung ermöglicht, jede Art von Anwendung, Produkt oder System zu erstellen, die sie möchten. Es ist ziemlich unglaublich, dass der Wert eines Unternehmens, das keine 75 Prozent seines gesteckten Weges hinter sich hat, am 13. Januar 2018 auf umgerechnet 1.161,02 Euro geschätzt wurde. Aber in Anbetracht dieser Tatsache, macht Hudsons Kommentar zu Serenity sehr viel Sinn.

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