Scaling Bitcoin in Hongkong: der Konsens rückt näher!

"Hong Kong Sunset" von Mike Behnken via flickr.com. Lizenz: Creative Commons

Der Scaling Bitcoin Workshop in Hongkong tagt noch. Aber bereits jetzt gibt es spannende erste Eindrücke, die über das Netz geteilt werden. Es scheint, als schlagen die Teilnehmer diesmal tatsächlich eine konkretere Richtung ein. Die Wahl des Standorts führt zudem zu einem regen Austausch zwischen Ost und West, und Pieter Wuille bringt eine überraschende Lösung ins Spiel.

Scaling Bitcoin in Hongkong ist der zweite Workshop der Scaling Bitcoin Reihe. Sein Ziel ist es, einen Konsens zwischen Entwicklern, Community und Miner herbeizuführen, wie das immer drängendere Problem der Skalierbarkeit des Bitcoins zu lösen ist. Derzeit kann das Bitcoin-Netzwerk nur 2-3 Transaktionen je Sekunde prozessieren, da die Größe der Blöcke auf 1 MB limitiert ist. Es gibt eine Vielzahl von Möglichkeiten, die Skalierbarkeit des Bitcoins zu verbessern – allerdings erfordern sie einen Konsens unter den wichtigsten Beteiligten, um ohne große Risiken für das ganze Netzwerk durchgeführt zu werden. Nachdem die erste Scaling Bitcoin Konferenz einen technischen Überblick vermittelt hat, soll die zweite Konferenz vom 6. bis zum 7. Dezember nun wichtige Schritte hin zu einer Einigung einleiten.

Die große Firewall

Der Begriff der großen Firewall bezeichnet eigentlich die Internetzensur der Volksrepublik China. Man könnte mit ihr aber auch die großen Kommunikations-Probleme bezeichnen, die jeden Austausch zwischen West und Ost begleiten. China ist anders, oft nicht so anders, wie die meisten denken, aber dennoch anders. Auf dem Scaling Bitcoin Workshop in Hongkong, der vom 6. bis zum 7. Dezember läuft, sollten die chinesischen Miner – die zusammen mehr als 60 Prozent der Hashrate stellen – sowie die Entwickler aus dem Westen zusammenkommen. Denn ein Konsens zur Skalierbarkeit ist nicht ohne die chinesischen Miner möglich.

Bereits am ersten Tag des Workshops kamen auf dem Mining-Panel Vertreter der chinesischen (Avalon, Bitmain, BTCC, BW und F2Pool) sowie der westlichen Mining-Industrie (KnC, BitFury) zusammen. Die Mining-Community stimmte überein, dass sie einen Konsens über die ideale Skalierbarkeit des Netzwerkes wünscht, aber diese Entscheidung durch die Community getroffen werden sollte und nicht durch den Willen einer Gruppe. Die beiden beliebtesten BIPs zur Skalierbarkeit, BIP101 und BIP100, sind beide für die Mining-Community einigermaßen akzeptabel, BIP100 ein wenig mehr als BIP101, und noch besser wäre eine Mischung aus beiden.

Eines der Probleme, die auch auf den Tisch kamen, war die Große Firewall. Jonathan Toomim hat beispielsweise die Ergebnisse der Tests des umstrittenen, aber beliebten BIP101 im Testnet präsentiert. An sich waren Blöcke mit 8 oder mehr MB kein Problem. “Der größte Teil der Welt kann mit großen Blöcken umgehen. China, allerdings, kann es nicht. Chinesische Pools müssen ihre Blocks außerhalb von China propagieren.” Toomim betreibt Nodes in Beijing, Shanghai, Shenzhen und Hong Kong sowie Europa. Er hat zur selben Zeit mit allen diesen Knoten 8 MB Blöcke heruntergeladen. Während die europäischen Knoten den Download bereits abgeschlossen hat, lädt Beijing mit 200kb/sekunde und Shangai mit 50kb/sek weiter herunter. “Vor einigen Tagen war Shanghai schneller als überall sonst. Noch ein paar Tage zuvor war Peking am schnellsten. Es ändert sich von Tag zu Tag, manchmal von Stunde zu Stunde. Wenn ein Knoten mit 30-40 kb/sek. lädt, bekommen wir Probleme. Und wir hatten Probleme. Aber nur mit den chinesischen Knoten.”

Viele BIP – viele Möglichkeiten der Skalierbarkeit

Es wäre zuviel, hier auf jeden einzelnen Vortrag einzugehen. Wenn ihr wollt, lest die Transkripte der Vorträge hier nach. Ich möchte eine Präsentation von Jeff Garzik vorstellen, der versucht, auf nüchterne Weise die vielen verschiedenen BIPs zur Skalierbarkeit einzuordnen. Seine Präsentation (hier das Transkript) ist spannend für alle, die sich einen Überblick über die mannigfaltigen Möglichkeiten, Bitcoin besser zu skalieren, machen wollen. Diese Bitcoin Improvement Proposals (BIP) stehen zur Debatte:

  • BIP100: “Nicht die Entwickler, sondern der freie Markt soll über die Blockgröße entscheiden.”: Nach BIP100 soll sich das Limit der Blockgröße zwischen 1 und 32 MB bewegen, je nachdem, wofür die Miner stimmen. Damit wird es möglich sein, die Größe der Blöcke flexibel anzupassen und, falls es Probleme gibt, auch wieder zu senken. Der Vorteil dieses BIP ist, dass er es vermeidet, die Entwickler zu einer Art Marktkommittee zu machen. Für die Community ist die große Macht der Miner allerdings problematisch. So ist zu fürchten, dass Miner ihre Stimmen verkaufen.
  • BIP101: “Voraussehbares Wachstum”: BIP101 erhöht die Blockgröße sofort auf 8 MB und verdoppelt sie alle zwei Jahre. Diese Lösung ermöglicht ein voraussehbares Wachstum, lässt aber den freien Markt außen vor. In der Community ist BIP101 zwar beliebt, aber der erste Sprung auf 8 MB ist vielen zu groß, um konsensfähig zu sein.
  • BIP103: “Blocksize orientiert sich am technologischen Fortschritt”: BIP103 setzt ein Wachstum der Blockgröße um 4,4% alle 97 Tage an, was eine Erhöhung um 17,7% je Jahr entspricht. Aktiviert werden soll BIP103 allerdings erst im Januar 2017. Wie BIP101 ist BIP103 voraussehbar, allerdings ermöglicht es zudem noch die Entstehung eines Gebühren-Marktes. In der Community gilt BIP103 allerdings als zu konservativ, die Aktivierung ist zu spät.
  • BIP105: “Anpassung der Blockgröße durch Konsens”: BIP105 veranschlagt, dass die Miner durch Wahl entscheiden können, dass die Größe der Blöcke um +/- 10% je Periode geändert wird. Dieses Proposal wurde allerdings bisher noch zu wenig diskutiert.
  • BIP106: “Ein dynamisch kontrolliertes Limit der Blockgröße”: Wenn 90 Prozent von 2000 Blöcken zu mehr als 90 Prozent voll sind, vedoppelt sich die Blockgröße. Wenn dagegen 90% der Blöcke weniger als halbvoll sind, halbiert sich die Blockgröße. BIP106 vermeidet es ebenso, die Entwickler zu Bestimmern zu machen, sondern lässt den freien Markt entscheiden. Das Feedback der Community für diesen spannenden Vorschlag ist allerdings noch recht dünn.
  • BIP102: “Der Backup-Plan”: BIP102 will sofort auf 2MB springen, ohne mehr zu ändern. Dieser gut voraussagbare, jedoch sehr konservative Plan dürfte zwar allgemeine Akzeptanz finden, verschiebt das Problem einer nachhaltigeren Lösung durch eine Hard Fork allerdings auf die Zukunft.
  • BIP248 “2-4-8”: Dieses BIP ist noch nicht offiziell. Schlägt vor, die Größe der Blöcke sofort auf 2 MB zu erhöhen, in zwei Jahren auf 4 MB und in 4 Jahren auf 8 MB. Dieser vorhersagbare, konservative Vorschlag dürfte ebenfalls allgemeine Zustimmung finden, macht die Entwickler jedoch ebenfalls zu Bestimmern und verschiebt das Problem einer dauerhaften Lösung ebenfalls in die Zukunft.
  • BIP100: “Bleibe bei der gegenwärtigen Blockgröße bis eine Änderung offensichtlich notwendig ist.” BIP100 möchte bei der gegenwärtigen Blockgröße bleiben. Dieses BIP findet keine Zustimmung der Community und Wirtschaft und verschiebt den Moment der Hard Fork auf eine Krise, was meist schwer voraussagbar ist.

Garzik möchte die verschiedenen BIPs nicht bewerten bzw. sich nicht für eines aussprechen. Dennoch drückt er seine persönliche Meinung aus: Am besten man macht jetzt eine kleine Änderung, um Feldforschung für künftige Änderungen zu betreiben. Man müsse jetzt planen und den Code schreiben, um die Änderung in 6 Monaten auszuführen. Es ist ökonomischer Konsens, die Größe der Blöcke zu erhöhen, und technischer Konsens, dass ein Sprung auf mehr als 2 MB riskant ist. Die für Garzik ungünstigste Lösung ist BIP100 – nichts zu tun. Dies wäre ein armseliges Signal an die Märkte und die Community und würde vermutlich zur Spaltung der Bitcoin-Szene führen.

Dies klingt, als läge der Konsens irgendwo zwischen BIP100, 103, 105, 106, 102 und 248. Mir persönlich gefällt BIP106 am besten: die Blockgröße ändert sich mit dem Bedarf, und es gibt keine Gruppe, die am Drücker sitzt.

Segregated Witness: Gleiche Blockgröße, 4x mehr Transaktionen

Die meisten Beachtung fand jedoch ein Vorschlag von Pieter Wuille, Core-Entwickler und Co-Gründer von Blockstream. Wuille sprach über “Segregated Witness”. Dies ist eine Änderung, die über eine Soft Fork implementierbar ist und die Inhalte von Transaktionen verändert. Sie kann dazu führen, dass die Daten in den Blöcken um 75% reduzierbar sind. Insgesamt ist das Thema kompliziert, daher gebe ich es hier sehr verkürzt wieder. Wer die lange Version lesen möchte, dem sei das Transkript oder die Präsentation empfohlen.

Jede Transaktion hat Inputs, die darauf verweisen, welche Outputs zuvor ausgegeben worden sind. Jeder Input beinhaltet die Transaktions-ID und die Signatur, um zu beweisen, dass sie gültig ist, sowie einen Betrag und ein Script in jedem Output. Wuille fragt: sind all diese Informationen gleich wichtig? Sie sind es, natürlich, nicht. So sind die “historischen” Signaturen für viele Bereiche unnötig, obwohl sie rund 60 Prozent der Blockchain ausmachen. Sie spielen etwa in der Datenbank der unspent coins, dem UTXO set, keine Rolle. “Wäre es nicht toll, wenn wir die Signaturen weglassen?”

Allerdings sind die Signaturen Teil der Transaktions-Hash. Wuille schlägt vor, den Merkle-Tree von Transaktionen in zwei Teile zu teilen, von denen einer die ID ohne Signatur und der andere die Hashes ohne Signaturen trägt. Dies würde es ermöglichen, die Signaturen unter bestimmten Umständen wegzulassen und historische Blockchain-Daten zu “prunen” (=komprimieren bzw. kürzen). Eine Grafik von Wuille zeigt, dass die Blockchain mit diesem Konzept um 2/3 bis 3/4 kleiner wäre. Darüber hinaus unterbinde dieser Patch sämtliche Arten von Malleability-Problemen und ermöglicht “Fraud proofs” für SPV-Wallets. Wuille hat eine Möglichkeit entwickelt, “Segregated Witness” als Softfork zu implementieren.

“Das ist mein Vorschlag, was wir sofort machen. Wir implementieren segregated witness so bald wie möglich. Was wir damit machen, ist die witness data der Blockgröße um 75% zu senken. Das ermöglicht uns also, 4x mal so viele Signaturen in der Chain zu erlauben.” Auf reddit wird Wuille Vorstoß als “genial” und “brillant” gefeiert.

Konsens in greifbarer Nähe?

Insgesamt vermittelt das, was man bisher über Scaling Bitcoin hört, einen sehr optimistischen Eindruck. Zum einen nähert sich ein Konsens zur Erhöhung der Blöcke, zum anderen wird weiter an Möglichkeiten geforscht, die Blockchain abseits des Blocksize-Themas besser skalierbar zu machen. Diese Mischung sowie die Kooperation mit den Minern in China – auf twitter wird von der engen Zusammenarbeit geschwärmt – könnten den Workshop zum Wendepunkt in der Blocksize-Debatte machen.

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9 Comments on Scaling Bitcoin in Hongkong: der Konsens rückt näher!

  1. “Derzeit kann das Bitcoin-Netzwerk nur 2-3 Transaktionen prozessieren, da die Größe der Blöcke auf 1 MB limitiert ist” ???

  2. Habe hier das erste Mal von BIP 106 gelesen. Genialer Vorschlag. Die Blockgröße paßt sich automatisch alle 2 Wochen nach oben oder unten an, wenn die Blöcke sehr voll oder sehr leer sind. Damit ist gesichert, daß immer eine angemessene Blockgröße genutzt wird. Gefällt mir!

    • BIP106 erscheint mir etwas unausgereift. Denn 90% ist sehr hoch und würde bedeuten, dass wir vor einer Erhöhung über Wochen hinweg einen dicken fetten MemPool vor uns her schleppen.
      Kommt dann noch hinzu, dass nach einer Erhöhung evt. zeitnah wieder eine Absenkung erfolgt, weil 90% nach einer Verdoppelung < 50% ist.

      Meiner Meinung nach wären 80% für eine Verdoppelung und 20% für eine Absenkung sinnvoller.

  3. carstenottoac // 9. December 2015 at 23:49 // Reply

    Als letzter Punkt steht wieder BIP100, was ist stattdessen gemeint?

    • Gemeint war “BIP000” – alles bleibt wie es ist.

    • Gemeint ist BIP000 – welches keine Änderung vorschlägt, bis es tatsächlich unausweichlich wird.
      Genau wie BIP248 sind das nur Vorschläge, die nicht wirklich als BITCOIN IMPROVEMENT PROPOSAL eingereicht wurden

  4. BIP 106 ist meiner Meinung nach die beste Lösung. Allerdings erscheint mir 90% von 2000 Blöcken die zu 90% voll sein müssen damit eine Erhöhung stattfindet etwas zu hoch.
    Je nach “Tageszeit” ist eine unteschiedliche Aktivität vorhanden , bei 90% Limit könnte der Fall eintreten dass “unter Tags” die Blöcke überquillen und es zu Verzögerungen kommt und in der Nacht wenn wenig los ist die Blöcke nur zu 70% voll sind und somit das Blocklimit nicht erhöht wird.

    Aber ansonsten TOP VORSCHLAG

  5. Für mich stellt immer noch BIP101, bzw. eine unlimitierte Blockgröße (wie von Bitcoin Unlimited) die beste Lösung dar. Die Blockgröße war zu Beginn unbegrenzt und erst später wurde das Limit von 1 MB als Spamschutz implementiert. Die Einschätzung was nun allerdings Spamtransaktionen darstellen, ist subjektiv und sollte meiner Meinung nach den Minern und Node-Betreibern überlassen werden. Diese können durch Anpassung der Relay-Gebühr festlegen, welche Transaktionen weiter geleitet und in die Blockchain aufgenommen werden sollen.
    Begrenzt man die Blockgröße und erzeugt künstlich einen Gebührenmarkt, so greift man massiv in die freien Marktprinzipien ein, was auf Dauer nicht gut gehen kann. Übersteigt die Transaktionsanzahl die Kapazität des Netzwerkes, so steigen zwangsläufig die Gebühren. Werden diese Gebühren zu hoch, werden weniger Transaktionen getätigt und die Leute werden zu anderen, günstigeren Alternativen (Altcoins, Paypal…) wechseln. Wird anschließend die Blockgröße angepasst, so wird wieder freie Kapazität erzeugt und die Gebühren fallen wieder abrupt auf ein Minimum. Dieser Markt ist nicht kalkulierbar und wird Miner aus dem Markt drängen, da nur wenige Miner in der Lage sein werden, über einen längeren Zeitraum mit den niedrigen Gebühren unprofitabel zu minen.
    Sollte sich die Größe der Blöcke als zu groß herausstellen, so können die Miner immer noch ein Softlimit festlegen, was auch in der Vergangenheit bereits regelmäßig gemacht wurde. Diese Softlimits benötigen keinen Hardfork. Ein Gebührenmarkt wird sich zwangsläufig mit Verminderung der Blockbelohnung entwickeln. Dabei werden die Miner nur Transaktionen minen, welche ein bestimmte Mindesttransaktiongebühr bezahlt haben. Die Höhe dieser Mindestgebühr wird von den Miner selbst festgelegt und erlaubt somit einen freien Gebührenmarkt. Sollte Bitcoin im Massenmarkt ankommen, so werden auch keine hohen Transaktionsgebühren notwendig sein, da durch die Menge an Transaktionen sich die Gebühren summieren.
    Das Problem der chinesischen Firewall ist kein Problem der chinesischen Miner, sondern der restlichen Welt, da momentan der Großteil der Miningkapazität in China steht. Die Lösung dafür ist einfach und wurde von Jonathan Toomim postuliert. Die chinesischen Miner müssen ihre Bitcoin-Nodes in bspw. Japan betreiben und darüber ihre gefundenen Blöcke im Netzwerk verteilen. Das Mining kann weiterhin in China betrieben werden.

    Ich und viele andere Leute wurden auf Bitcoin aufmerksam, weil das Netzwerk den günstigen, schnellen und sicheren Transfer von Geldwerten ermöglichte. Durch Begrenzung der Transaktionskapazität wird diese Vision allerdings gefährdet. Satoshis Vision war ein Bitcoin für alle Menschen. Bei steigenden Transaktionsgebühren werden dagegen nur noch wenige Menschen in der Lage sein Bitcoins zu benutzen. Lösungen wie das Lightning-Netzwerk sehen auf dem Papier gut aus. Wir sind jedoch noch Monate/Jahre davon entfernt, diese Lösungen auch benutzen zu können. Derweil stößt das Netzwerk schon jetzt an seine Kapazitätsgrenze und das wird mittelfristig negative Folgen haben. Eine theoretische und einfache, vielleicht zu simple Analogie: Wer würde noch Netflix nutzen, wenn die Videos lange Ladezeiten hätten und man dafür auch noch zahlen müsste, wenn Amazon Prime günstiger und schneller ist.

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