Seite 2: Wie kommt der Konsens zustande?

Inhaltsverzeichnis

Nun kann es passieren, dass es zwei Wahrheiten zu einem Zeitpunkt gibt. Das ist der Fall, wenn zwei Miner zum gleichen Zeitpunkt zwei valide Blöcke finden. Die Blockchain spaltet sich dann auf und erhält zwei Enden. Beide validen Blöcke haben als Vorgänger den vorletzten Block. Die Miner müssen sich nun entscheiden, welches Ende der Kette sie als Wahrheit akzeptieren wollen. Solange die beiden Enden gleich lang sind, wird zufällig ein Ende ausgewählt. Früher oder später wird eines der beiden Enden der Kette länger sein als das andere. Dann wählen Miner immer das längere Ende. Die Transaktionen in der kürzeren Kette sind nun ungültig und erneut zu minen.

Das System ist nur "eventual consistent" – das ist auch der Grund, wieso manche Händler, wenn der Kunde etwas mit Bitcoin kauft, mehrere Validierungen des Blocks abwarten. Je mehr Blöcke hinter dem Block mit dem Kauf in der Blockchain sind, desto höher die Wahrscheinlichkeit, dass sich der Kauf nicht in einem verwaisenden Zweig der Kette befindet.

Probleme klassischer Blockchains

Das erste Problem einer klassischen Blockchain ist der Speicherverbrauch. Um sicherzustellen, dass die Chain valide ist, sind alle Blöcke notwendig. Die Blockchain von Bitcoin ist zum Zeitpunkt des Schreibens circa 179 GByte groß. Es gibt sogenannte Light Clients, die nicht die gesamte Blockchain speichern, aber sie vertrauen einem anderen Client, der wiederum die gesamte Blockchain gespeichert hat.

Das zweite Problem ist der Energieverbrauch, der beim Minen von Blöcken entsteht. Die meisten Proof-of-Work-Systeme setzen eine dynamische Schwierigkeit ein, sodass mit steigender Rechenleistung des Miner-Netzwerks das Minen von Blöcken schwieriger wird. Das hält die Anzahl von geminten Blöcken pro Zeiteinheit konstant. Mittlerweile verbrauchen die Miner der Bitcoin-Blockchain circa 73 TWh pro Jahr – so viel Energie wie die gesamte Republik Österreich.

Das dritte Problem hat der Artikel bereits angerissen: die festgelegte Transaktionsrate. Bei Bitcoin wird alle zehn Minuten ein neuer Block erzeugt. Er enthält mehrere Transaktionen. Da die maximale Größe eines Blocks festgelegt ist, ist damit auch die maximale Transaktionsrate des Systems beschränkt. Bei Bitcoin beträgt sie sieben Transaktionen pro Sekunde. Das VISA-Kreditkartensystem hat eine durchschnittliche Transaktionsrate von 2000 Transaktionen pro Sekunde, in Hochphasen sind es 56.000 Transaktionen pro Sekunde.

Das vierte Problem hängt implizit mit dem dritten Problem zusammen. Bei den meisten Proof-of-Work-Systemen kann an eine Transaktion ein Miner Fee gehängt werden. Der Miner, der den Block, in dem die Transaktion enthalten ist, erzeugt, behält den Betrag sozusagen als Belohnung. Damit kann man die Priorität einer Transaktion steuern: Je höher der Miner Fee, desto wahrscheinlicher ist es, dass ein Miner die Transaktion in den nächsten Block aufnimmt.

Bei Bitcoin liegen die Gebühren im Moment im Durchschnitt bei 10 US-Cents pro Transaktion. Man erwartet, dass sie steigen, sobald die maximale Anzahl an Bitcoins erreicht ist. Dann erzeugt das Minen nicht mehr Bitcoins aus der Luft, sondern die Miner verdienen nur noch über die Transaktionsgebühren. Das macht Micropayments von wenigen Cents zunichte, da die Transaktionsgebühr ein Vielfaches davon beträgt.