Satoshi Nakamoto über Skalierbarkeit

Als Mike Hearn die mögliche Fork von XT ankündigte, berief er sich auf Satoshis Vision der Bitcoin-Wirtschaft. Was genau hat der Gründer des Bitcoins aber gesagt?

Es gibt mehrere Beiträge in Mailing-Listen und Foren, in denen Satoshi Nakamoto Stellung zum Problem der Skalierbarkeit nimmt. Ich habe seine Beiträge übersetzt und möchte sie an dieser Stelle vorstellen.

Im Grunde war das Thema der Skalierbarkeit, welches sich derzeit in der Frage nach der Blockgröße konzentriert, von Anfang an da. Es wurde bereits ein Tag, nachdem Satoshi den Bitcoin über die Cryptography Mailing-List vorgestellt hat, angesprochen. James A. Donald hat am 2. November 2008 auf Satoshis E-Mail geantwortet.

Wir haben ein solches System sehr sehr nötig, aber so, wie ich es verstehe, ist es nicht im notwendigen Maße skalierbar. Damit die transferierbaren Tokens aus dem Proof-of-work einen Wert haben, müssen sie monetäre Werte haben. Um das zu haben, müssen sie in einem sehr großen Netzwerk transferierbar sein – beispielsweise ein File-Trading-Netzwerk wie bittorrent.

Um ein double-spend rasch zu erkennen und zu verhindern, muss man die meisten der vergangenen Transaktionen einer Münze in der Transaktion haben, was, naiv implementiert, es notwendig macht, dass jeder Knoten die meisten vergangenen Transaktionen oder die meisten letzten Transaktionen kennt, was eine Menge Bandbreite benötigt – jeder muss alles kennen, oder zumindest einen substanziellen Teil davon.

Tatsächlich speichert jeder volle Bitcoin-Knoten – jeder, der Bitcoin Core benutzt – die komplette Blockchain auf seiner Festplatte. Dies macht beim derzeitigen Stand der Dinge gut 40 Gigabyte aus. Auch wenn dies derzeit noch verkraftbar ist, sind der Skalierbarkeit enge Grenzen gesetzt. Satoshi war jedoch der Ansicht, dass der Bitcoin dennoch fast beliebig skalierbar sei. Sogar ein Transaktionsvolumen wie von VISA hält er nicht für unmöglich:

Lange bevor das Netzwerk auch nur im Ansatz so groß wird, sollte es sicher für die Nutzer sein, Simplified Payment Verification zu benutzen, um Double Spents zu erkennen. Dazu müssen sie nur die Kette von Block-Köpfen haben, etwa 12 Kilobyte am Tag. Nur Leute, die versuchen, neue Münzen zu schöpfen, sollten es nötig haben, die Knoten des Netzwerkes zu betreiben. Am Anfang können die meisten Nutzer einen Knoten betrieben, aber wenn das Netzwerk wächst, werden es mehr und mehr Spezialisten mit Server-Farmen aus spezialisierter Hardware sein. Eine Server-Farm würde nur einen einzigen Knoten im Netzwerk brauchen und könnte den Rest des lokalen Netzwerkes mit diesem verbinden.

Die Bandbreite könnte nicht so prohibitiv sein wie du denkst. Eine typische Transaktion würde etwa 400 bytes groß sein (ECC ist angenehm kompakt). Jede Transaktion muss zweimal ausgestrahlt werden, womit wir bei etwa 1 Kilobyte je Transaktion wären. Visa verarbeitete 37 Milliarden Transaktionen im Fiskal-Jahr 2008, oder im Durchschnitt von 100 Millionen Transaktionen am Tag. So viele Transaktionen würden 100 Gigabyte Bandbreite benötigen, oder die Größe von 12 DVD oder 2 HD Filmen, oder etwa 18 Dollar zum gegenwärtigen Preis.

Wenn das Netzwerk so groß werden würde, würde es einige Jahre dafür benötigen, und bis dahin wird es wahrscheinlich keine große Sache mehr sein, 2 HD Filme über das Internet zu versenden.

Lightweight-Clienten mit einer Simplified Payment Verification (SPV) gibt es heute tatsächlich in Fülle und Hülle – und sie sind so gebräuchlich, dass kaum mehr 6.000 Leute einen vollen Knoten betreiben. Allerdings haben die meisten Lightweight-Clienten, anders als von Satoshi geplant, nicht die Fähigkeit, Transaktionen autonom zu verifizieren. Die meisten von ihnen verbinden sich stattdessen mit einem Server oder einem Netzwerk von Servern, wo ein voller Knoten betrieben wird. Mike Hearns BitcoinJ scheint dagegen autonom Transaktionen zu verifizieren, ohne die ganze Blockchain zu speichern.

Was Satoshi hingegen nicht vorhergesehen hat – wie die Gegner größerer Blöcke zu recht einwenden – ist das Pool-Mining und wohl auch das Mining mit Asics. Dies führt dazu, dass nicht jeder, der Bitcoins mined, auch die Blockchain speichert, während nicht jeder, der die Blockchain mit dem Clienten speichert, Bitcoins schürft. Damit ist das ursprünglich von Satoshi geplanten Belohnungssystem aus dem Gleichgewicht geraten. Die Folge ist eine stärkere Zentralisierung sowohl der vollen Knoten (von denen es kaum mehr als 6.000 gibt) wie auch der Miner.

Obacht!

Dieser Beitrag ist ein umgeschriebenes Kapitel aus dem “Buch Satoshi“. Ich habe für dieses Buch sämtliche Zitate von Satoshi Nakamoto gesammelt, übersetzt und kommentiert. Es stellt für jeden Bitcoin-Fan eine tolle Möglichkeit dar, in die frühesten Tage des Bitcoins einzutauchen und besser zu verstehen, wie der Bitcoin wirklich funktioniert. Sie können das “Buch Satoshi” für nur 0,02 Bitcoin unter diesem Link kaufen und als pdf herunterladen. Einfach den Button klicken!

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7 Comments on Satoshi Nakamoto über Skalierbarkeit

  1. Herr Bergamann; Vielen Dank für Ihren Beitrag, Sie haben sich wirklich große Mühe für die genauen Recherchen gegeben und verschaffen so einen weiteren Einblick in das vorrausschauende Denken von Satoshi Nakamoto.

    Es ist in meinen Augen wirklich traurig zu sehen, dass Satoshi vermutlich nur aus dem Grund nicht Mining-Pools vorhergesehen hat, als dass er sich niemals vorstellen ließ, dass die Gier ein so unvorstellbares Maß annehmen würde – immer mehr nach Bitcoins zu schürfen OHNE einen eigenen Node zu betreiben, anstatt dadurch wirklich einen (kollektiven) Beitrag zum Bitcoin-Netzwerk zu leisten!
    Wie Sie in Ihren letzten Artikel bereits erwähnten, kann keiner mehr ohne imense Ressourcen aufzubringen als einzelner Bitcoins minen – einfach als Hobby und für einen guten Zweck. Stattdessen gibt es riesige Mining-Pools die teilweise höchstens eine Hand voll Nodes betreiben. Bei der aktuellen Debatte wird diskutiert in welche Richtung sich der Bitcoin entwickelt: dezentralistisch oder zentralistisch. Doch dabei hat sich doch bereits das Netzwerk in Richtung Zentralismus entwickelt!

    Vollständige Nodes werden vorallem durch Leute betrieben, die den Bitcoin mit seinem Freiheitsgedanken unterstützen, ohne dafür belohnt zu werden. Viele dieser gigantischen Mining-Pools interessiert nur eines: Geld, Geld und noch mehr Geld! Was hinter dem Bitcoin steckt und das der Sinn des Belohnungssystems ist vollständige, dezentrale Nodes zu Verfügung zu stellen, scheint jene nicht zu interessieren. Haupsache sich bereichern, das ist alles was zählt?!

    Meiner Ansicht nach wäre es notwendig, zumindest einen Teil des Belohnungssystem auf den Kopf zu stellen und dies in der neuen Version des Bitcoin Protokolls zu implementieren. Und zwar so, dass Rechenleistung eine Art Deckelung auf die Erfolgsaussichten beim Finden eines neuen Blocks hat. Oder nicht ein und die selben Nodes über 0,001-0,003% der gefundenen Blöcke ausmachen dürfen; sprich bei Überschreiten des Wertes nur Anspruch auf die Transaktionsgebühren haben; oder der Wert von der gesamten Anzahl betriebener Nodes im Netzwerk abhängig ist.

    Ich sage nicht, dass jeder Mining-Pool gleich in eine Schublade gesteckt werden soll, aber das System ist einfach unfair den gegenüber, die Nodes und Rechenleistung zu Verfügung stellen ohne dafür entlohnt zu werden. Aber diese unglaubliche Gier ist einen Bitcoin einfach nicht würdig!

    MfG.,
    BIOS

    • Mining ist nach wie vor ein Nullsummenspiel und wird es auch immer bleiben. Die Mehrzahl der Miner wird bedingt der niedrigen Kurse nach wie vor noch auf den hohen Anschaffungskosten sitzen und wenn man bedenkt, dass nun wieder neue noch effektivere Miner auf den Markt drängen, so kann man davon ausgehen, wird der Großteil der Miner auf den Verlusten sitzen bleiben, welche vermutlich mittlerweile die Milliardengrenze überschritten haben dürften.
      Profiteure sind am Ende lediglich Jene die die Miner mit Ausrüstung versorgen, d.h. die Produzenten von Mininghardware. Aber auch hier sind die Anbieter wie Pilze aus dem Boden geschossen, so dass auch hier kaum noch etwas zu verdienen sein wird.
      Im Grunde ist das wie mit den Goldgräbern und Goldschürfern, die Meisten sind quasi mit Null raus gegangen, weil die Einkünfte von der Ausrüstung und Unterhaltung aufgefressen wurden.

      • Sie haben vollkommen recht. Ich wollte in meinem Statement nicht die Miner an sich schlecht machen; es ist nur so, dass Cloud Mining (vorallem die Anbieter, die dahinter stecken) damit alle einfachen Miner – ohne extravagentes, kostspieliges Equipment – komplett vom Markt verdrängt haben und dadurch den Schwierigkeitsgrad auf “Finden” eines neuen Blocks in die Höhe schnellen haben lassen. Die Folge war die Unattraktivität als Einzelner zu minen und damit erst recht sich Pools anzuschließen oder es bleiben zu lassen.

        Am Ende bleiben, wie Sie bereits sagten, nur mehr die Betreiber der Cloud Farmen und Verkäufer der Mining Ausrüstung, die für nichts sonst einsaetzbar ist, auf der Gewinnnerseite übrig. Ich bin einfach der Meinung, dass ohne Cloud Mining (Mining Pools) die Verfügbarkeit der Nodes viel größer wäre und das Bitcoin-Ökosystem über einen längeren Zeitraum die Gelegenheit gehabt hätte weiter zu wachsen; vorallem sich zu verstreuen.

        Was wir derzeit mit dem Bitcoin Kurs erleben, ist vermutlich eine Mischung aus Angst vor dem Zusammenbrechen der Aktienmärkte (China), kommende Zinswende in den USA und einer kommenden Fork mit zwei parallelen “Bitcoins” (worst case). Aber nach der Zinswende werden wir einen Bitcoin noch viel nötiger haben als jetzt!

        MfG.,
        BIOS

  2. “Die Folge ist eine stärkere Dezentralisierung sowohl der vollen Knoten (von denen es kaum mehr als 6.000 gibt) wie auch der Miner.”
    Müsste es nicht Zentralisierung heißen?

  3. “Die Folge ist eine stärkere Dezentralisierung”, nenene…
    mach mal draus… “Die Folge ist eine stärkere Zentralisierung” dann passt es auch wieder.

    aber sonst echt gute Zusammenfassung. Ein bisschen hätte man noch auf Merkle-Bäume eingehen können und Verweise auf Mathematische Grundlagen; aber das liest das sicher nur 1% auch mal.

  4. Ich finde man tut den Bitcoinminern und Bitcoin etwas unrecht, wenn man von Zentralisierung spricht, denn es ist absurd zu glauben, dass Jeder Peer den gesamten Zahlungsverkehr auf seinen Rechner haben muss, damit es sicher ist. Wäre ja so als würde jeder die VISA-DBs auf seinem Rechner haben.

    Zudem sehe ich auch nicht zwingend den Grund, die Blockchain mehr als 6000 mal auf der Welt verteilen zu müssen, weil 6000 full nodes völlig ausreichen um ein sicheres Netz gewährleisten zu können. Um hier Schindluder treiben zu können, müsste man mehr als 3000 Nodes manipulieren und dafür sorgen, dass es nicht bemerkt wird, weil andernfalls man alle manipulierten Transaktionen mittels einer HardFork wieder rückgängig machen würde.
    Es besteht auch die Möglichkeit, die Blockchain auf mehrere Nodes zu verteilen, so dass es nach wie vor möglich bleibt, Nodes zu betreiben.

    Merkle-Bäume finde ich aber ein gutes Stichwort. Es ist im Grunde nicht notwendig als Client die gesamte Blockchain vorrätig haben zu müssen um Transaktionen verifizieren zu können.

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