Aus 300 GB wird 1 KB MIT macht Bitcoin skalierbarer

Christopher Klee

von Christopher Klee

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Christopher Klee

Christopher Klee hat Literatur- und Medienwissenschaften sowie Informatik an der Universität Konstanz studiert. Seit 2017 beschäftigt sich Christopher mit den technischen und politischen Auswirkungen der Krypto-Ökonomie.

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Forscher des Massachusetts Institute of Technology haben eine Technik entwickelt, die Bitcoin künftig noch dezentraler machen könnte, in dem sie den Speicherbedarf für Nodes deutlich senkt. Utreexo kommt indes nicht ohne Abstriche daher.

Die wichtigste Eigenschaft des Bitcoin-Netzwerks ist seine Dezentralität. Je größer die Anzahl an Netzwerkknoten (Nodes), die über den Status der Blockchain wachen, umso sicherer ist Bitcoin. Die Blockchain hält alle jemals getätigten Bitcoin-Transaktionen fest und wächst mit jedem Block. Das gilt auch für den Speicherplatz, den Full Nodes für eine vollständige Kopie der Blockchain benötigen. Mittlerweile ist die Bitcoin Blockchain auf knapp 300 Gigabyte angewachsen. Hinzu kommt der Datensatz über die aktuelle Verteilung der UTXO (Unspent Transaction Output).

Bitcoin Full Node vs. Light Node

Nun muss man nicht unbedingt Full Node betreiben, um Bitcoin versenden und empfangen zu können. So handelt es sich bei den meisten gängigen Wallets um Light(weight) Nodes, die nur einen Teil eines Blocks (den Block Header) herunterladen, um Transaktionen zu verifizieren. Dazu sind Lightweight Nodes jedoch mit einer Full Node verbunden. Das Verfahren heißt Simplified Payment Protocol (SPV). Da Light Nodes keine vollständige Kopie der Blockchain speichern, haben sie nur einen geringen Speicherbedarf, was sie deutlich komfortabler macht als Full Nodes. Das Problem: Benutzer von Light Node Wallets müssen darauf vertrauen, dass die Wallets die korrekten Informationen von der Full Node erhalten. Der Komfort des geringen Speicherbedarfs kommt also nicht ohne Risiko daher. Eine neue Technologie soll Bitcoin nun skalierbarer machen – zumindest in Sachen Speicherhunger.

Utreexo soll UTXO Set ersetzen

Utreexo – so der Name der Skalierungslösung – braucht demnach deutlich weniger Speicherplatz als eine reguläre Full Node, um ein aktuelles Bild von der Blockchain zu speichern. Es handelt sich dabei um einen kryptographischen Einweg-Akkumulator, der das UTXO Set ersetzen soll. Das Verfahren ermöglicht es, den Zustand der Blockchain mit einem Speicherbedarf von weniger als einem Kilobyte festzuhalten. Der MIT-Forscher und Co-Autor des Bitcoin Lightning Paper Thaddeus Dryja hat den kryptographischen Akkumulator zuerst als Methode vorgeschlagen, um den geringen Speicherbedarf einer Light Node mit dem Sicherheitsvorzügen einer Full Node verbinden will.


Während der Speicherbedarf für Nodes, die Utreexo verwenden, deutlich geringer ist, gilt bei der erforderlichen Internetgeschwindigkeit das Gegenteil. Wie bei einer gewöhnlichen Bitcoin Full Node muss ein initialer Download der Blockchain erfolgen, um den Netzwerkknoten mit dem Bitcoin-Netzwerk zu synchronisieren, allerdings muss sie nicht gespeichert werden. Da neben der Transaktionshistorie und dem UTXO Set auch die jeweiligen Verifikationsnachweise abgefragt werden, fällt beim Synchronisieren einer Utreexo Node ein um 20 Prozent höherer Daten-Traffic an. In einem Medium-Post erklärt der südkoreanische Programmierer Calvin Kim, der tatkräftig an der ersten Implementierung von Utreexo mitgewirkt hat, den Zielkonflikt so:

In einer hypothetischen Situation, in der man eine Bitcoin Node mit einem wirklich starken Computer synchronisiert, aber mitten im Nirgendwo mit sehr geringer Bandbreite steht, wird Utreexo schaden, nicht helfen.

Keine Garantie für bessere Dezentralisierung

Ob Utreexo zu einer noch stärkeren Dezentralisierung führen wird, hängt demnach davon ab, was der größere Hemmschuh ist, um eine Full Node zu betreiben: Der stetig wachsende Speicherbedarf oder die Voraussetzung einer stabilen und möglichst schnellen Internetverbindung?

Utreexo kann in diesem Sinne als ein Kompromiss zwischen Bandbreiten- und Speicheranforderungen angesehen werden. Wenn man der Meinung ist, dass der Preis für Speicher (hdd, ssd) im Vergleich zur Internetgeschwindigkeit (und den Kosten) eine größere Hürde darstellt, hilft Utreexo bei Dezentralisierungsbemühungen. Wenn man glaubt, dass die Geschwindigkeit des Internets eine größere Hürde ist, schadet Utreexo den Dezentralisierungsbemühungen.

wägt Calvin ab.

When Bitcoin Core? Vielleicht nie.

Der Programmierer hat von der Bitcoin-Börse BitMex für seine Arbeit am 24. August eine Förderung in Höhe von 40.000 US-Dollar erhalten. Nun wird er gemeinsam mit Thaddeus Dryja und anderen Forschern am Digital Currency Insitute des MIT Utreexo weiter ausbauen. Im nächsten Schritt soll Utreexo in BTCD erprobt werden, einem Bitcoin Client für Entwickler. Auf Medium erklärt Erfinder Dryjam, warum:

Auf diese Weise können wir den größten Teil der bereits geschriebenen Software behalten und sehen, wie wir sie in eine Full Node einpassen können, die mit einer Mischung von Clients verbunden ist, von denen einige Utreexo verwenden und andere nicht.

Perspektivisch könnte Utreexo auch in Bitcoin Core Nodes Einzug halten. Dies würde laut Dryja zwar keine Fork erfordern, aber dennoch eine grundlegende, den Netzwerk-Konsens betreffende Protokolländerung bedeuten. Man wolle keinesfalls ein Problem in das stabile Bitcoin-Netzwerk einführen, so Dryja in seinem Post. Deshalb soll Utreexo zunächst mit BTCD Nodes im Bitcoin Testnet erprobt werden. Das Projekt ist in bester Bitcoin-Manier quelloffen. Entwickler weltweit sind dazu aufgerufen, ihren Code beizusteuern, um Bitcoin potenziell noch dezentraler zu machen.


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