Ergo UTXO-Modell: Die Evolution Von Bitcoin Zu Ergo

Ergo basiert auf dem UTXO-Modell, einem Modell, das Bitcoin erstmals eingeführt hat. Dies ist ein Modell, bei dem nach jeder Transaktion eine Gesamtheit der Unspent Transaction Outputs (unveränderliche und kurzlebige Datenbits) erstellt wird. Es ist ein völlig anderer Ansatz als die langlebigen veränderlichen Konten von Ethereum. Die Konten von Ethereum arbeiten in einem gemeinsamen Kontext, in dem jedes Konto überprüft werden muss - diese Notwendigkeit kann Nachteile bei der Speichernutzung verursachen. 

UTXO wird von Minern (den Blockchain-Validierern oder Konsensanbietern) verwendet, um zu überprüfen, ob ein einzigartiger privater Schlüssel Zugriff auf bestimmte Coins hat. Die Privatsphäre und Skalierbarkeit des UTXO-Modells ist attraktiv, jedoch macht das Genesis-Design von Bitcoin die Implementierung von Smart Contracts schwieriger. Das UTXO-Modell hat viele Vorteile, ist jedoch im Vergleich zu den Smart Contract-Anwendungen im Kontenmodell von Ethereum ein überraschend unterentwickelter Bereich. Das UTXO-Modell von Ergo hingegen ermöglicht Multi Stage Contracts, um nullwissensbasierte Cross-Chain-Operationen durch die Implementierung von NIPoPoWs bereitzustellen. Der Hauptentwickler Alex Chepurnoy hat umfangreiche Erfahrungen mit den Funktionen von UTXO und den Sicherheitsvorteilen von PoW, weshalb er seine Forschung in diesem Bereich konzentriert hat.

Der Begriff UTXO bezeichnet die Menge an Kryptowährung, die nach dem Ausgeben eines Teils davon ungenutzt bleibt. In einem UTXO-basierten Blockchain-Netzwerk ist ein ungenutzter Transaktionsoutput der Input für die nächste Ausgabentätigkeit. Daher wird nach jeder Ausgabentätigkeit ein neuer UTXO erstellt, der später wieder als Input in einer neuen Ausgabentätigkeit verwendet wird. UTXO wird also als Input verwendet und neuer UTXO wird als Output erstellt. Dies ist das Konzept der verwendbaren UTXOs, auf dem Bitcoin basiert. Ergo’s Beitrag zu UTXO-basierten Systemen führt jedoch schreibgeschützte UTXOs ein, die die Bildung von UTXO-Transaktionsketten ermöglichen.

Robert Kornacki (von EMURGO research):

„Smart Contract-fähige UTXO-Systeme haben ein großes Potenzial, Smart Contracts als Ganzes zu revolutionieren. …… UTXO-basierte Smart Contract-Protokolle nutzen ausgabepfadorientierte Entwurfsmuster wie linear, verzweigt, rekursiv, ausgelagert und parallelisiert. Diese schaffen die Grundlage für dApp-Entwickler, um zuverlässige und leistungsfähige Smart Contracts zu erstellen, mit noch mehr hochrangigen Entwurfsmustern, die in naher Zukunft entdeckt werden sollen.“

Bitcoins UTXO-Modell

Obwohl Bitcoin der Pionier der dezentralen Währung ist, hat es einige Mängel. 

Probleme sind:

Mangel an Turing-Vollständigkeit: Turing-Vollständigkeit bezieht sich auf Schleifen in einem System durch die Einführung von „if“-Anweisungen. Es ist nicht schwierig, Schleifen einzuführen, jedoch können Schleifen aufgrund der unendlichen Wiederholung des zugrunde liegenden Codes zu Speicherineffizienz führen. Bitcoin ist mit einem einfachen und sicheren Design erstellt. Es wurde konstruiert, um als Geldüberweisungssystem zu dienen, sodass ein nicht-turing-vollständiges System gewählt wurde, um unendliche Schleifen während der Transaktionsverifizierungen zu vermeiden.

Wertblindheit: Ein Bitcoin ist ein Bitcoin, das heißt, es gibt keine Möglichkeit, dass das Bitcoin-Netzwerk den zugrunde liegenden Wert von Bitcoin in anderen Währungen verstehen kann. Dies ist ein Hindernis, wenn versucht wird, traditionelle und dezentrale Finanzsysteme auf vertrauenslose Weise zu überbrücken, wo Oracle-Smart Contracts benötigt werden, um dezentrale Datenfeeds bereitzustellen. Ausleihen, Verleihen und automatisierte Marktgestaltungsalgorithmen sind alle auf vertrauenswürdige Daten angewiesen, um zu funktionieren. Obwohl Bitcoin der Pionier der Kryptowährungen ist, fehlt ihm die Fähigkeit, diese traditionellen und dezentralen Finanzsysteme zu verbinden. 

Mangel an Zustand: In Bitcoin kann UTXO entweder ausgegeben oder ungenutzt sein und unterstützt keine zustandsbehafteten Verträge; das Erstellen eines anderen Zustands darüber hinaus, wie z.B. Abhebungslimits oder Rückkaufaufträge, ist nicht möglich. Das bedeutet, dass UTXO nur verwendet werden kann, um einfache und einseitige Verträge zu erstellen. Komplexere „zustandsbehaftete“ Verträge wie dezentrale Organisationen, Meta-Protokolle oder Abhebungslimits können nicht implementiert werden. Bitcoins binärer Zustand und wertblinder Form würde daher die Fähigkeit fehlen, die Zukunft der Finanzen zu gestalten.

Blockchain-Blindheit: Bitcoins UTXO ist blind gegenüber Blockchain-Daten wie dem Nonce (Zahl, die nur einmal verwendet wird, oder 2FA-Codes) und dem vorherigen Hash (ein spezifischer Wert jeder Transaktion in der Blockchain, der der Wert ist, den Miner zu definieren versuchen). Dies schränkt die Anwendungen für Glücksspiel, Lotterie und ähnliche Kategorien, in denen Zufälligkeit innerhalb einer Blockchain benötigt wird, erheblich ein.

Multi-Stage UTXO-Modell

Erweiterte UTXO Systeme ermöglichen Turing-vollständige Smart Contracts. Dies ist eine neuartige Innovation, die es der neuesten Generation von Blockchains ermöglicht, das ursprüngliche Modell, das Bitcoin verwendet hat, zurückzugewinnen, jedoch mit viel mehr Leistung.

Das erweiterte UTxO-Modell (eUTXO) bewahrt die Struktur von Bitcoin, während es Unterstützung für ausdrucksstärkere Smart Contracts hinzufügt. Ergo hat einen ähnlichen Ansatz wie Cardanos eUTXO mit seinem eigenen Multi-Stage UTXO-Modell, das UTXO-Ketten einführt. 

Multi-Stage Contracts bieten eine Erweiterung von Bitcoins UTXO-Modell mit On-Chain-Berechnungen. Ergo hat schreibgeschützte Inputs implementiert, die eine Interaktion nur über Block-Header ermöglichen. Dies verbessert Ergos Fähigkeit, auf Level 3 zu operieren, und ermöglicht nicht-interaktive parallele Berechnungen mit der Verwendung von NIPoPoWs im UTXO-Modell. 

Ergos erweiterter Ansatz zum UTXO-Ledger-Modell, bei dem schreibgeschützte Inputs und ein Turing-vollständiger angereicherter Kontext implementiert sind, kann nahezu unbegrenzte Skalierbarkeit mit starken Datenschutz- und Sicherheitsmerkmalen bieten. Nullwissensanwendungen wie kollektive Ausgabeschatzkammern auf Ergos UTXO sind effizienter als in einem gemeinsamen veränderlichen Zustand wie Ethereum.