Ethereum und andere "Compute Blockchains" versprechen, eine völlig neue, programmierbare Ebene der Interaktion und Datenverarbeitung im Internet zu schaffen. [...]
Die Blockchain ist bekannt dafür, dass sie digitale Währungen ermöglicht. Obwohl Kryptowährungen wie Bitcoin den Löwenanteil der Medienaufmerksamkeit auf sich ziehen, gibt es noch eine weitere revolutionäre Möglichkeit, die der Blockchain-Technologie innewohnt: die sichere, dezentralisierte Datenverarbeitung.
Lassen Sie sich von der langweiligen Formulierung nicht abschrecken. Neuere Blockchain-Systeme schlagen vor, eine globale, verteilte Turing-Maschine zu schaffen, auf der eine völlig neue Ebene der Internet-Interaktion und -Verarbeitung stattfinden könnte, die im Wesentlichen den zentralen Behörden die Kontrolle über die Daten entreißt und sie an die Nutzer zurückgibt.
Das ist die Hoffnung und das Versprechen. Aber wie wollen diese ehrgeizigen Projekte das bewerkstelligen?
Während Blockchain und Bitcoin ihren Ursprung im Whitepaper von Satoshi Nakamoto haben, ist die Idee, Systeme höherer Ordnung auf einer Blockchain aufzubauen, wohl am deutlichsten im Ethereum-Whitepaper dargelegt. (Dieses Whitepaper ist nach wie vor eine wichtige Lektüre, auch wenn in der Präambel darauf hingewiesen wird, dass es bereits mehrere Jahre alt ist). Und obwohl Ethereum (und die dazugehörige Münze Ether) das bekannteste Kryptosystem höherer Ordnung sein mag, gehören zu dieser Kategorie auch Polkadot (ein Multi-Chain-System), Cosmos, Algorand und andere.
Es ist wichtig zu wissen, dass Ethereum im Wesentlichen ein Rechen-Ökosystem ist, auf dem eine Vielzahl anderer Systeme aufgebaut sind, darunter Münzen wie Hex und Tether und Systeme wie Uniswap und Amp. Ethereum taucht auch in einem kürzlich eingereichten Patent auf, das Microsoft erteilt wurde.
Ich bezeichne die grundlegende Idee, die Ethereum und andere Kryptosysteme höherer Ordnung verkörpern, als „Compute Blockchain“.
Compute blockchains
Um zu verstehen, was mit einer “ Compute Blockchain“ gemeint ist, müssen wir zunächst die Blockchain selbst verstehen. Insbesondere ist zu erwähnen, dass die Blockchain auf einem Netzwerk von kollaborierenden Knoten (Peers) betrieben wird. Diese Knoten werden auf der ganzen Welt von Einzelpersonen und Organisationen betrieben. Die Knoten im Netzwerk arbeiten zusammen, um gegen eine Gebühr die Gültigkeit von Transaktionen zu bestätigen (und um neue Münzen zu schürfen). Wenn diese Knoten auch Berechnungen gemeinsam durchführen (ebenfalls gegen eine Gebühr), wird das Netzwerk zu einer Art dezentraler State Machine hochgefahren.
Eine herkömmliche Blockchain-Transaktion darf nur eine begrenzte Anzahl von Aktionen durchführen, die mit dem Erhöhen und Verringern von Beträgen zusammenhängen, um eine digitale Währung zu unterstützen. Sobald der neue Zustand lokal validiert ist, wird er in das Netzwerk übertragen, um als globale Wahrheit für die Zukunft akzeptiert zu werden. Im Fall von Ethereum können Code-Bausteine, die als “ Contracts “ oder “ Smart Contracts “ (auch Dapps oder dezentralisierte Apps genannt) bezeichnet werden, auf den Knotenpunkten installiert werden. Diese Contracts oder Dapps führen eine komplexere Logik aus. Sie können sogar andere Knoten aufrufen, die wiederum rekursive Aufrufketten erstellen können.
Jeder Contract legt fest, wie viel „Gas“ (angegeben im Ethereum Ether-Token) für die Ausführung der Logikschritte benötigt wird, und die Caller des Contracts stellen eine bestimmte Menge Ether-Gas zur Verfügung, um den Contract auszuführen. Klare Regeln legen fest, wie das Gas verbraucht wird und was eine erfolgreiche Änderung des Zustands der Maschine ausmacht. Bei diesem Aufbau stellen die Blockchain-Knoten sowohl die Prozessoren als auch die Konsens-Peers dar, die den dauerhaften globalen Zustand speichern.
Wie bei anderen virtuellen Maschinen besteht auch hier der Zweck darin, eine Abstraktionsebene zwischen dem zugrunde liegenden System und dem laufenden Anwendungscode zu schaffen. Eine Blockchain-Maschine wie Ethereum schafft einen streng begrenzten Container für die Ausführung von Code, ohne Zugriff auf das Netzwerk oder das Dateisystem. Stattdessen definiert das Protokoll APIs für Contracts, die eine Änderung des gemeinsamen Zustands der Maschine ermöglichen, wodurch der Konsensstatus der Blockchain im Wesentlichen zum dauerhaften Speicher wird.
Anders ausgedrückt: Die Blockchain selbst ist die Datenbank.
Programmieren in der Blockchain
Für Ethereum, das von Haus aus nur eine einfache stapelbasierte Sprache unterstützt, wurden mehrere Sprachen höherer Ordnung entwickelt. Die aktuelle Standardsprache heißt Solidity, die eine C-ähnliche Syntax unterstützt. Solidity-Code wird zu Bytecode kompiliert, um als Smart Contract ausgeführt zu werden. Ethereum bietet eine Online-IDE, mit der Sie Solidity-Anwendungen entwickeln können: Ethereum Remix. Ein einfaches Beispiel für einen Contract, der das Inkrementieren und Dekrementieren eines Zählers ermöglicht, ist in Listing 1 (aus Solidity by Example) dargestellt.
Listing 1. Solidity-Zähler
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.3;
contract Zähler {
uint public count;
// Funktion zum Ermitteln des aktuellen Zählerstands
function get() public view liefert (uint) {
return count;
}
// Funktion zum Erhöhen der Anzahl um 1
function inc() public {
count += 1;
}
// Funktion zum Dekrementieren der Anzahl um 1
function dec() public {
count -= 1;
}
}
Wenn Nodes einen Contract akzeptieren und ausführen, erhalten sie eine Gebühr für die Ausführung des Codes. Dies ist vergleichbar mit der Gebühr, die Bitcoin-Knoten für die Validierung von Blockchain-Transaktionen erhalten. Es gibt eine Vielzahl von Möglichkeiten für einen Entwickler, Dapps zu monetarisieren.
Ein interessantes Ergebnis des beschriebenen Systems ist, dass jeder Knoten jeden Vertrag ausführt. Das liegt daran, dass der globale Zustand von einem Trend zur Einigung über alle Zustandsübergänge abhängt, was bedeutet, dass jeder Knoten letztendlich die Transaktionen in jedem Vertrag validieren und erfüllen muss.
Proof of stake
Ethereum arbeitet aktiv an einer neuen Version, Eth2. Zu den wichtigsten Entwicklungen gehört die Einführung eines Proof of Stake (PoS)-Modells im Gegensatz zum Proof of Work (PoW)-Modell, das von Bitcoin und Eth1 verwendet wird. Diese sind als Konsensalgorithmen bekannt und beziehen sich darauf, wie die Blockchain es den Knoten ermöglicht, zu beweisen, dass sie valide Marktteilnehmer sind. In Bitcoin- und PoW-Systemen führen die Knoten schwierige kryptografische Berechnungen durch und beweisen damit, dass sie die Berechnungen durchgeführt haben. Bei PoS legen die Knoten Token an, die sie als eine Art laufende Garantie verwenden.
Der grundlegendste Vorteil von PoS besteht darin, dass viel Energie eingespart wird, weil die Knoten keine teuren Berechnungen mehr durchführen müssen, um Transaktionen zu verifizieren. Dies bedeutet eine enorme Energieeinsparung in Form von Strom. Dies wiederum senkt die Einstiegshürde für Knoten, so dass sich mehr Knoten (und Menschen) beteiligen. Das Ergebnis dürfte eine erheblich verbesserte Skalierbarkeit sein.
Das PoS-Modell ermöglicht auch eine Art Dividendenausschüttung für den Besitz von Coins, die man für den Proof of Stake angelegt hat.
Zu den Nachteilen von PoS gehört die einfache Tatsache, dass es weit weniger getestet ist als PoW. Wir werden beobachten, wie die Akzeptanz von Eth2 und anderen PoS-Münzen (wie Tezos) zunimmt. Es scheint eine ausgemachte Sache zu sein, dass irgendeine Form von PoS (einschließlich hybrider Modelle, die sowohl PoS- als auch PoW-Konsensmechanismen verwenden) in Zukunft Teil des Krypto-Universums sein wird.
Ethereum ist bei weitem nicht das einzige PoS-Kryptosystem, das sich entwickelt hat. Es gibt viele Proof-of-Stake-Systeme, sowohl reine PoS- als auch hybride Modelle.
Sharding von Blockchains
In dem Bemühen, die Skalierbarkeit und die Akzeptanz zu verbessern, schlagen einige Blockchains wie Eth2 vor, Sharding zu verwenden. Dies ist vergleichbar mit dem Sharding von Datenbanken und gehört neben der vereinfachten Zahlungsverifizierung (SPV) und Light Nodes zu den cleveren Ansätzen, um zu begrenzen, wie viele Daten ein Knoten benötigt, um am Netzwerk teilnehmen zu können.
Die Grundidee hinter Sharding ist die Aufteilung einer einzelnen Blockchain in mehrere kooperierende Blockchains. Die Knoten (auch Vollknoten) müssen sich dann nur mit den Daten und dem Durchsatz für die Unterkette, zu der sie gehören, befassen, während ein Meta-Protokoll die Verhandlungen zwischen den Unterketten abwickelt. Dies wird als „Layer 2“-Technologie bezeichnet. Es gibt bereits Layer-2-Funktionen in Eth1, darunter die Möglichkeit, Transaktionsbündel offline zusammenzustellen und sie dann mit einem kryptografischen Beweis an das Hauptnetz zu übermitteln.
Investieren und Kryptobörsen
Obwohl die Blockchain von Natur aus dezentralisiert ist, sollten wir in Anbetracht all der Daten und Arbeiten, die auf unabhängigen Knotenpunkten durchgeführt werden, das aufkeimende Feld der zentralisierten Kryptobörsen zur Kenntnis nehmen. Unternehmen wie Coinbase und Binance stehen hier an vorderster Front, aber das Feld ist voll von hoffnungsvollen Anwärtern.
Diese Börsen dienen als eine Art Middleware und bieten zusätzliche Finanzdienstleistungen an (z. B. Zinsen für das Halten von Token und die Möglichkeit, mit Futures und Margin zu handeln), indem sie eine öffentliche Börse für Krypto-Token schaffen. Diese Unternehmen speichern Blockchain-Informationen in entfernten Wallets, behalten aber stets die Möglichkeit, Kryptowährungen zurück in die privaten Wallets der Nutzer zu verschieben.
Zusätzlich zu den Krypto-Dienstleistungen sind verschiedene Umrechnungen in Fiat-Währung (wie USD) möglich. Dies in Verbindung mit der zunehmenden Raffinesse der Finanzwerkzeuge hat die Aufmerksamkeit von Regierungsbeamten auf sich gezogen, die die traditionellen Märkte regulieren (natürlich hat auch das Finanzamt etwas zu solchen Gewinnen zu sagen).
Die Vorhersage von Technologietrends ist unter allen Umständen ein schwieriges Unterfangen. Bei einer radikal neuen Technologie wie der Blockchain geht die Schwierigkeit der Vorhersage in Richtung Unmöglichkeit. Es wird noch ein paar Jahre dauern, bis klar ist, wie sich die Blockchain über ihre Verwendung für Währungen hinaus entwickeln wird. Dennoch werden die hier aufgezeigten Trends mit Sicherheit ein Teil der Geschichte sein und wichtige Faktoren darstellen, die es zu verstehen und zu beobachten gilt.
*Matthew Tyson ist ein Gründer der Dark Horse Group, Inc. Er glaubt an eine Technologie, die den Menschen in den Mittelpunkt stellt. Wenn er nicht gerade Gitarre spielt, erkundet Matt die Welt und das philosophische Hinterland. Er schreibt seit 2007 für JavaWorld.
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