Was ist eine Sidechain?

Eine Sidechain erweitert eine Blockchain um parallele “Netzwerke”. Wir erklären die Unterschiede zwischen Sidechains und Mainchains.

Was ist eine Sidechain?

Eine Blockchain besteht klassischerweise aus einer Kette (Chain) von Blöcken. Diese Kette nennt man üblicherweise die Mainchain. Sie verknüpft die einzelnen Blöcke, sodass insgesamt eine Blockchain entsteht. Darüber hinaus gibt es die sogenannten Sidechains, die neben der Mainchain herlaufen. Sie sind gewissermaßen Abzweigungen der Mainchain. Das bedeutet, dass sie relativ autonom neben der Mainchain existieren können.

Dazu ist es notwendig, dass Token von der Mainchain auf die Sidechain “transferiert” werden. Schließlich sollen diese nicht doppelt ausgegeben werden können. Stattdessen “markiert” man die Token, sodass sie (vorübergehend) nicht mehr auf der Mainchain verarbeitet werden. Die Sidechain stellt dabei eine Blackbox dar. Das bedeutet, dass in dieser Blackbox viele unabhängige Transaktionen stattfinden können, ohne dass das gesamte Netzwerk dies mitbekommt. Denn dieses liest nur die Mainchain und sieht damit nicht, was im Hintergrund auf der Sidechain passiert.

Ein Bank-Beispiel

Fangen wir, um das Prinzip zu erklären, mit einem uns allen geläufigen Beispiel aus der Bankenwelt an. Eine Bank bietet Bargeld und virtuelles Geld auf den Konten. Bewegt sich das Geld in Form einer Überweisung, dann wird dieser Transfer von der Bank erfasst. Er ist also sichtbar.

Allerdings ist es ebenso möglich, dass wir eine Auszahlung in Höhe von 100€ tätigen. Wenn wir damit Produkte einkaufen, geben wir dieses Bargeld an andere Personen weiter, die das Geld wiederum für ihre eigenen Einkäufe verwenden. Dieser Prozess passiert ganz oft, es finden also viele Transaktionen in unserem imaginären Bargeld-System statt. Am Ende unseres Experiments zahlen alle Teilnehmer ihr Bargeld wieder bei der Bank ein.

Dabei tritt ein interessantes Phänomen auf: Die Menge an Bargeld hat sich nicht verändert, nur die Verteilung. Und obwohl viele vernetzte Transaktionen passiert sind, sieht die Bank am Ende nur die Endbestände unserer einzelnen Personen.

Kommen wir also zurück zur Blockchain: Bei einer Sidechain verhält es sich recht ähnlich, da die Token auf eine Sidechain transferiert werden und sich damit in einer Blackbox befinden.

Welche Vorteile bieten Sidechains?

Eine Sidechain kann eigene Regeln festlegen. Beispielsweise kann eine Sidechain einen anderen Konses-Algorithmus (bspw. Proof-of-Work) nutzen als die Mainchain. Das erlaubt Flexibilität innerhalb des Netzwerks und gleichzeitig die Möglichkeit, die Mainchain zu entlasten. Auf der Sidechain können Transaktionen innerhalb dieser schließlich weitestgehend unabhängig von der Mainchain ausgeführt werden – nicht alle Nutzer bekommen also davon mit. Sendet man eine normale Bitcoin-Transaktion, wird diese von allen Teilnehmern im Netzwerk verarbeitet und somit für diese Sichtbar. Das führt bei großen Transaktionsvolumina zu Kapazitätsproblemen. Nutzt man hingegen eine Sidechain, würde man in diesem Fall das Bitcoin Netzwerk entlasten.

Welche Arten von Bitcoin Sidechains gibt es?

Custodian – Der Überwacher

Der sogenannte Überwacher (Custodian) ist eine zentrale Partei, die die Token reserviert. Man sendet die Bitcoin also an diesen Custodian, der sie wiederum in seinem Besitz hält und dafür sorgt, dass diese nicht auf der Mainchain ausgegeben werden können. Nachteil dieses Ansatzes ist, dass man dem Custodian vertraut, die eingefrorenen Coins zu überwachen.

Federation – Das Sidechain-Gremium

Statt das Vertrauen – wie beim Custodian – nur in eine Hand zu legen, kann alternativ eine Föderation gebildet werden. Dazu gewährt man den Zugriff auf die eingefrorenen Token über eine Multiwallet. Das bedeutet zum Beispiel, dass es drei Keys gibt. Mindestens zwei davon werden benötigt, um die Schatztruhe mit den Token zu öffnen. Gibt man die Keys also an (bspw.) drei Personen weiter, müssen analog zwei von drei Personen zustimmen, um die Token freizugeben.

SPV Sidechain – Die automatisierte Überprüfung

Die Sidechain-Variante, die Blockstream im offiziellen Sidechain-Whitepaper beschreibt, ist eine sogenannte SPV-Sidechain. Diese erfordert sogenannte SPV-Proofs (simplified payment verification proofs). Der technisch anmutende Begriff bedeutet, dass auf Kryptographie basierend mit nur wenigen benötigten Daten überprüft werden kann, ob eine Transaktion in einem Block enthalten ist. Ist diese Bedingung erfüllt, wird der Transfer der Token durchgeführt.

Drivechain

In einer Drivechain sind die Miner im Entscheidungsprozess zum Transfer der Token involviert. Genau genommen sind die die Custodians (s.o.) über die transferierten Token – sie können diese also auch wieder auf der Mainchain freigeben. Die Drivechain basiert auf der Idee, dass die Überwachung der Funds durch Miner in Anbetracht der Spieltheorie weniger gefährlich ist, als einen zentralisierten Custodian zu nutzen.

Hybrid-Modelle

Selbstverständlich lassen sich die einzelnen Varianten auch kombinieren – nicht anderes bedeutet auch das Hybrid-Modell einer Sidechain. RSK Labs hat beispielsweise ein Konzept untersucht, dass die Drivechain-Idee mit einer Federation verbindet. Vereinfacht gesagt können dadurch sowohl die Miner, als auch die einzelnen Mitglieder der Federation mit ihren Keys über den Transfer der Token entscheiden können.

Lisk – ein Sidechain-Netzwerk von Natur aus

Lisk ist ein Projekt, dass mit besonderem Fokus auf Sidechains entwickelt wurde und vor allem die Vorteile der Kapazitätsentlastung und der Möglichkeit zur dApp-Entwicklung abseits der Mainchain nutzen möchte. In unserem Lisk-Tutorial gehen wir genauer auf das Projekt ein.

 

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