Der Verkaufspitch des Dilemmas

Neugier

1. Warum verringert die Erhöhung der Geschwindigkeit einer Blockchain in der Regel die Anzahl der Personen, die ihre Historie überprüfen können?
2. Welche spezifischen Hardware- oder Bandbreitenanforderungen bestimmen, ob eine Kette in der Praxis weiterhin ohne Genehmigung genutzt werden kann?
3. Wie verändert die Entscheidung, Dezentralisierung zugunsten von Skalierbarkeit aufzugeben, das Sicherheitsmodell eines Netzwerks?

Erkunden

1. Vitalik Buterin popularisierte um 2017 das „Skalierbarkeits-Dilemma“ und argumentierte, dass ein dezentrales System leicht zwei von drei Eigenschaften – Dezentralisierung, Sicherheit und Skalierbarkeit – erreichen kann, aber selten alle drei. Dieses Konzept wurde zum wichtigsten Maßstab, anhand dessen neue Blockchain-Netzwerke ihre architektonischen Entscheidungen bewerteten. Obwohl bereits frühere Diskussionen diese Spannungen ansprachen, bot Buterins Formulierung Entwicklern ein standardisiertes Vokabular, um Kompromisse zu rechtfertigen. Ein Netzwerk, das eine hohe Durchsatzrate priorisiert, muss oft höhere Hardwareanforderungen oder zentrale Koordination in Kauf nehmen und dabei auf Dezentralisierung verzichten, um Geschwindigkeit zu erlangen.
2. In der Praxis erfordert die Erreichung einer höheren Transaktionsrate in der Regel einen von drei Mechanismen: größere Blockgrößen, kürzere Zeitabstände zwischen den Blöcken oder rechenintensivere Konsensregeln. Jeder dieser Mechanismen erhöht die Kosten für den Betrieb eines Full Nodes, der jede Regel unabhängig überprüft. Wenn die Blockdaten zunehmen, steigen auch die Anforderungen an Bandbreite und Speicher; wenn die Blöcke häufiger eintreffen, nimmt die Synchronisierungsbelastung zu. Diese technischen Anforderungen schließen ungeübte Teilnehmer aus und lassen nur gut ausgestattete Einheiten übrig, die in der Lage sind, die Infrastruktur aufrechtzuerhalten, die zur Validierung des Zustands der Kette notwendig ist.
3. Bitcoin hat auf seiner Basisschicht eine günstige Verifizierung statt einer hohen Durchsatzleistung bevorzugt. Ein Bitcoin-Node läuft auf bescheidenen Hardware-Komponenten wie einem Standard-Laptop oder einem Single-Board-Computer – dadurch kann jeder mit Internetverbindung die gesamte Transaktionshistorie überprüfen. Dieses Design bewahrt die Dezentralisierung, indem es sicherstellt, dass keine spezialisierte, unternehmensgerechte Infrastruktur zur Teilnahme am Konsens erforderlich ist. Durchsatzbeschränkungen werden durch Skalierungs-Ebenen wie das Lightning Network (Level V) bewältigt, die Transaktionen außerhalb der Hauptkette verarbeiten und die Endgültigkeit auf der Hauptkette festlegen.
4. Ethereum zeigt diese Spannung auf andere Weise. Im Jahr 2020 wechselte sein Roadmap von der Umsetzung durch Sharding zu einem rollup-zentrierten Plan: Die Basisschicht bleibt überprüfbar, während die Rollups den größten Teil der Aktivitäten bewältigen; „Danksharding“ erweitert außerdem den Datenspeicher, den die Rollups nutzen (Lektion 8.2.6). Der Kompromiss ist klar: Mehr Daten auf die Basisschicht zu legen erhöht die Überprüfungskosten, während deren Nutzung außerhalb der Blockchain Vertrauen in die Integrität dieser sekundären Schichten erfordert.
5. Fast jede neue Kette, die seit 2017 gestartet wurde, behauptet, das Trilemma durch gleichzeitige Erfüllung aller drei Eigenschaften lösen zu können. In der Praxis beruhen diese Behauptungen meist auf subtilen Veränderungen dessen, was „Dezentralisierung“ oder „Sicherheit“ für dieses spezifische Netzwerk bedeutet. Einige Ketten reduzieren die Anzahl der erforderlichen Validatoren auf eine kleine Gruppe leistungsfähiger Maschinen und tauschen damit eine breite Beteiligung gegen hohe Geschwindigkeit ein. Andere führen vertrauenswürdige Relayer oder ein auf einem Komitee beruhendes Verfahren zur Endgültigkeitsbestimmung ein. Die entscheidende Frage ist nicht, ob eine Kette schnell ist, sondern wer ihre Regeln überprüfen kann und zu welchem Preis.
6. Um die Attraktivität einer neuen Kette zu bewerten, sollten zwei konkrete Kennzahlen betrachtet werden: die minimalen Hardwareanforderungen, die für den Betrieb eines Full-Node erforderlich sind, der alle Regeln überprüft, sowie die tatsächliche Anzahl unabhängiger Parteien, die solche Nodes betreiben. Wenn eine Kette dazu Unternehmensserver oder spezielle Rechenzentren erfordert, um am Konsensprozess teilzunehmen, hat sie Dezentralisierung gegen Skalierbarkeit eingetauscht. Wenn nur wenige Organisationen es sich leisten können, den Zustand zu überprüfen, hängt die Sicherheit von ihrer Ehrlichkeit statt von mathematischen Beweisen ab. Diese Überprüfung zeigt den wahren Kompromiss auf, der hinter den Marketingversprechen verborgen ist.

Kernfakten

Übung neun, sechs, drei, eins

Faktcheck

Datumsangaben, Zahlen und Behauptungen wurden mit den unten aufgeführten veröffentlichten Quellen abgeglichen.

• V. Buterin, 'Scalability Trilemma' (blog writing and Ethereum sharding FAQ)
• Bitcoin Core documentation, 'System Requirements'
• Ethereum.org, 'Scaling' section of the roadmap
• J. Poon & T. Dryja, 'The Bitcoin Lightning Network: Scalable Off-Chain Instant Payments' (2015/2016)