Eine neue Quest nach Dezentralisierung, Teil I: Technische Aspekte

Während die meisten aktiven Gespräche heute im Bereich über die breitere Akzeptanz der Blockchain-Technologie (was oft bedeutet,
sich an die Wall St. zu verkaufen) und den Wettbewerb mit Systemen wie Visa und Mastercard (was oft bedeutet,
auf Dezentralisierung zu verzichten oder unklare Sicherheitsannahmen im Namen der Effizienz einzuführen) handeln, gibt es das offensichtliche Bedürfnis,
die Wurzeln der Kryptowährungsbewegung, die hauptsächlich um Dezentralisierung kreisen, erneut zu betrachten. Viele Fragen müssen hier klar beantwortet werden. Ist es
okay, wenn 90% der Mining-Power in Bitcoin in einem Raum versammelt werden?
Ist es okay, wenn 2 oder 3 Mining-Pools die Mehrheit der Hashing-Power kontrollieren und somit Zensur ausüben können? Ist es okay, wenn fast alle
neuen Knoten vermeiden, eine Blockchain von ihrem Genesis-Block zu verarbeiten? Ist es okay, wenn Entwickler von Proof-of-Work-Münzen
einen Hard-Fork durchführen, um den Konsensalgorithmus wieder GPU-freundlich zu machen? Können wir alle Probleme mit
der Dezentralisierung zusammenfassen? Können wir die meisten Probleme mit technischen Mitteln abdecken?

Dezentralisierung betrifft viele Probleme in vielen Bereichen, sowohl technischer, sozialer als auch hybrider Art. Forscher und
Entwickler versuchen, technische Lösungen zu finden, vorzugsweise elegante und effiziente. Für viele Probleme sind
such Lösungen jedoch nicht bekannt, daher sind auch soziale Lösungen erforderlich.

In diesem Artikel werde ich nur technische Aspekte der Dezentralisierung behandeln, nämlich die Dezentralisierung des Minings und
die Dezentralisierung der Verifizierung.

Dezentralisierung des Minings

Die beiden größten Bedenken hinsichtlich der Dezentralisierung des Minings sind spezialisierte Hardware (wie ASICs) und zentralisierte Pools.

Mit ASICs kann ein großer Akteur, der in der Lage ist, genügend Geld in Forschung und Entwicklung zu investieren, einen unfairen Vorteil aus privat
besessener effizienter Hardware ziehen. Grundsätzlich ist es für jede Art von Rechenaktivität immer möglich,
spezialisierte Hardware zu entwickeln, die besser abschneidet als handelsübliche Recheneinheiten, wie CPUs und GPUs. Für verschiedene
Rechenaufgaben können jedoch die Forschungs- und Entwicklungsanstrengungen sowie das mögliche Ergebnis stark variieren. Die Überlegungen hinter der Suche nach einem perfekten (oder
nahezu perfekten) Ansatz können ziemlich komplex sein (siehe z.B. das 30 Seiten lange Equihash-Papier).

Für die meisten Proof-of-Work-Kryptowährungen (einschließlich Bitcoin, Ethereum, ZCash) kontrollieren 2 bis 4 zentralisierte Mining-Pools
die Mehrheit der Mining-Power. Dies könnte einfache Zensur oder Frontrunning bei Anwendungen bedeuten (zum Beispiel
Neuanordnung von Börsenaufträgen), da in zentralisierten Pools nur der Pool entscheidet, welcher Blockkandidat für den gesamten Pool bearbeitet wird.
Als mögliches Ergebnis können nicht auslagerbare Mining-Schemata die Bildung zentralisierter Pools verhindern. Nur die Ergo Platform ist bekannt dafür, ein praktisches nicht auslagerbares Proof-of-Work-Schema (basierend auf einem angeblich speicherhärteren Problem aus dem Equihash-Papier) namens Autolykos einzuführen.

Als Beispiel, wo soziale Dezentralisierungsprobleme auf die Dezentralisierung des Minings treffen, führen Entwickler von
Proof-of-Work manchmal Hard-Forks ein, um einen Proof-of-Work-Algorithmus wieder GPU-freundlich zu machen, sobald ASICs im Mining-Markt für die Münze dominieren, jedoch ist es immer nicht ganz klar, warum völlig legitime Aktivitäten verboten sind
und warum Entwickler (neben einigen Benutzern) aus diesem speziellen Grund einen Hard-Fork durchführen können.

Dezentralisierung der Verifizierung

Die Dezentralisierung der Verifizierung betrifft die Möglichkeit, die Gültigkeit der Blockchain-Historie zu überprüfen. Eine solche Überprüfung bietet
Vertrauen, dass nichts Schlechtes (d.h. nicht konform mit einem Protokoll) in die Blockchain injiziert wurde und gibt somit einem Benutzer
das Recht, eine bösartige Kette abzulehnen, selbst wenn sie mehr Arbeit absorbiert hat als Alternativen. Es gab viele Diskussionen über
solches Recht in der Bitcoin-Community, als es teilweise heiß um die Idee des User-Activated Soft Fork (UASF) ging, und
ein aktueller Artikel "Wer sichert Bitcoin?" fasst diese Denkweise gut zusammen.

Wenn die Verifizierung nur in angemessener Zeit von einer Entität durchgeführt werden kann, die Millionen für die Miete eines Rechenzentrums ausgeben kann,
ist offensichtlich, dass ein Netzwerk nicht dezentralisiert ist. Idealerweise sollte es möglich sein, die Integrität der gesamten Blockchain
auf handelsüblicher Hardware, wie einem anständigen Laptop, zu überprüfen.

Allerdings neigen neue Blockchains auch dazu, immer mehr Funktionen zu absorbieren, und diese kommen nicht umsonst. Dann ist das
große Thema in der Forschungsgemeinschaft, wie es möglich gemacht werden kann, die Integrität der gesamten Blockchain
mit beschnittenen Blöcken oder Systemzuständen (oder beidem) unter plausiblen Annahmen zu überprüfen. Mögliche Lösungen hier sind das Bootstrapping
von Zustands-Snapshots und Blockchain-Suffixen darauf (beliebt in Ethereum-Protokoll-Clients und formalisiert in einem akademischen Papier sogar), zustandslose Clients (teilweise zustandslos, wie in der Ergo Platform implementiert oder vollständig zustandslos, die derzeit nur in Forschungspapieren existieren).