Im Artikel \u201cUnblocking Blockchain \u2013 Was ist eine Blockchain und wie funktioniert sie?\u201d haben wir anhand der Bitcoin-Blockchain vertieft dargestellt, was unter einer Blockchain zu verstehen ist und wie die Urform der Blockchain funktioniert. Im Rahmen des Artikels haben wir darauf aufmerksam gemacht, dass f\u00fcr Legal Tech die Ethereum-Blockchain aber von weitaus gr\u00f6\u00dferer Bedeutung ist, da auf dieser sog. Smart Contracts ausgef\u00fchrt werden k\u00f6nnen. Im Beitrag wird es um die Ethereum-Blockchain gehen. Konkret beleuchten wir zun\u00e4chst, worin die untechnischen Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen der Bitcoin- und der Ethereum-Blockchain liegen. Anschlie\u00dfend erl\u00e4utern wir unter Bezugnahme auf unsere Ausf\u00fchrungen zur Bitcoin-Blockchain grob die Funktionsweise der Ethereum-Blockchain. Dabei werden wir Augenmerk auf die Gr\u00fcnde f\u00fcr den bevorstehenden Wechsel des der Ethereum-Blockchain zugrunde liegenden Verschl\u00fcsselungsmechanismus legen. Nicht in diesem Artikel behandelt wird die Funktionsweise von sog. Smart-Contracts. Dazu wird ein separater Beitrag erscheinen.<\/p>\n
Beiden Blockchains ist zun\u00e4chst gemein, dass sie darauf abzielen, ein dezentrales Peer-to-Peer Netzwerk zu schaffen, dass ohne eine zentrale Instanz f\u00e4lschungssicher Informationen speichern kann. Mit Blick auf die konkrete Zielsetzung der beiden Blockchain-Projekte werden aber bereits die ersten signifikanten Unterschiede deutlich.<\/p>\n
Das Bitcoin-Protokoll wurde 2008 von dem Pseudonym Satoshi Nakamoto entwickelt, um ein alternatives, auf der Kryptow\u00e4hrung Bitcoin basierendes Zahlungssystem bereitzustellen. Durch das Peer-to-Peer Netzwerk sollte erm\u00f6glicht werden, elektronisches Geld direkt zwischen Beteiligten des Netzwerks zu transferieren, ohne dass es daf\u00fcr einer Bank oder ein anderes Finanzinstituts bedarf.<\/span>\u00a0Die Schaffung eines Peer-to-Peer-Zahlungsverkehrs sei laut Nakamotos Whitepaper notwenig, da das derzeitige Finanzsystem nur unzureichend funktioniert.<\/span> Dem Problem von m\u00f6glichen Doppelausgaben, das grunds\u00e4tzlich in einem Peer-to-Peer-Netzwerk ohne zentrale Instanz zur Kontrolle der Zahlungsst\u00f6me besteht, k\u00f6nne begegnet werden, in dem die Transaktionen durch eine mathematische Verschl\u00fcsselung sicher und f\u00e4lschungssicher auf der Blockchain aufgezeichnet werden.<\/span>\u00a0Mit der Bitcoin-Blockchain sollte mithin eine M\u00f6glichkeit geschaffen werden, Verm\u00f6gen sicher aufzubewahren und zu transferieren und mit Bitcoin eine Zahlungseinheit zu schaffen, die herk\u00f6mmliches zu Geld zu einem gewissen Grad zuk\u00fcnftig ersetzen k\u00f6nnte.<\/span><\/p>\n Der Zweck, der mit der Schaffung der Ethereum-Blockchain verfolgt wird, geht \u00fcber den der Schaffung eines alternativen Verm\u00f6genswaltungs- und Zahlungssystems weit hinaus. Zwar l\u00e4sst sie \u00fcber die Ethereum-Blockchains auch eine Kryptow\u00e4hrung namens Ether (ETH) vergleichbar einem Bitcoin rein digital an andere Netzwerkteilnehmer transferieren.<\/span>\u00a0Im Gegensatz zur Bitcoin-Blockchain hat die Ethereum-Blockchain allerdings noch eine Vielzahl weiterer Funktionen. Sie ist n\u00e4mlich programmierbar. Konkret erm\u00f6glicht die Ethereum-Blockchain, die schon angesprochenen Smart Contracts zu erstellen. In diesen digitalen \u201cVertr\u00e4gen\u201d k\u00f6nnen die Parteien unver\u00e4nderlich Bedingungen festlegen, die bei Bedingungseintritt automatisch eine Konsequenz ausl\u00f6sen. Wie genau dies funktioniert und welche Anwendungsm\u00f6glichkeiten sich daraus ergeben wird in einem weiteren Beitrag erl\u00e4utert. Aufbauend auf der Programmierbarkeit von Smart Contracts erm\u00f6glicht die Ethereum-Blockchain, dass Entwickler auf der Ethereum-Blockchain weitere Applikationen bauen k\u00f6nnen.<\/span>\u00a0Diese dezentralen Applikationen (engl. decentralised applications oder \u201cdapps\u201d) sind aufgrund der Blockchain-Struktur nach Programmierung unver\u00e4nderbar und funktionieren dauerhaft so, wie programmiert.<\/span>\u00a0Beispiele von dapps, an denen gearbeitet wird bzw. sogar schon zur Verf\u00fcgung stehen, sind die folgenden:<\/p>\n <\/p>\n Der Zweck der Ethereum-Blockchain geht folglich \u00fcber den der Bitcoin-Blockchain als reines alternatives Zahlungsmittel hinaus. Sie soll vielmehr eine Plattform darstellen, auf der die Netzwerkteilnehmer sicher und f\u00e4lschungssicher Smart Contracts und dapps programmieren und ausf\u00fchren k\u00f6nnen.<\/p>\n Wiederum sehr \u00e4hnlich sind sich die beiden Blockchain-Projekte bis dato in der Funktionsweise. Wie wir in unserem letzten Artikel erl\u00e4utert haben, basiert die Bitcoin-Blockchain auf dem sogenannten Konsens-Mechanismus Proof-of-Work (PoW). Einen vergleichbaren PoW Mechanismus verwendet auch die Ethereum-Blockchain. Die genaue technische Umsetzung unterscheidet sich zwar in einigen Bereichen von dem bei der Bitcoin-Blochchain verwendeten PoW, jedoch \u00e4hneln sich beide Systeme stark in den zur Anwendung kommenden Grundprinzipien: Unter Einsatz erheblicher Rechenleistung und damit einhergehendem massivem Energieverbrauch\u00a0 erzeugen und validieren Miner durch die L\u00f6sung mathematischer R\u00e4tsel neue Bl\u00f6cke. Als Gegenleistung erhalten sie eine bestimmte Menge der jeweiligen Kryptow\u00e4hrung. Auf diese Weise werden neue Einheiten der Kryptow\u00e4hrung geschaffen und die Unver\u00e4nderbarkeit der Blockchain gew\u00e4hrleistet.<\/span> Da die Ethereum Blockchain in Zukunft von PoW zu Proof-of-Stake (PoS) wechseln wird, gehen wir an dieser Stelle nicht genauer auf die Funktionsweise von PoW bei Ethereum ein.<\/span> Nennenswerte Unterschiede zum Bitcoin PoW bestehen aber beispielsweise in der Blockstruktur oder der Funktionsweise des mathematischen R\u00e4tsels. Letzteres hei\u00dft bei der Ethereum-Blockchain Ethash und funktioniert etwas anders als selbiges bei Bitcoin, so dass auch herk\u00f6mmliche und nicht nur miningspezifische Hardware \u2013 sog. ASICs (application-specific integrated circuits) \u2013 f\u00fcr das Mining verwendet werden kann.<\/span><\/p>\n PoS ist, wie bereits erw\u00e4hnt, der Konsensus-Mechanismus, der in Zukunft bei der Ethereum-Blockchain angewendet werden soll. Hierzu haben Vitalik Buterin, Erfinder von Ethereum, und Virgil Griffith, Programmierer und Hacker, im Jahr 2017 das Casper Protokoll entwickelt. Wie jeder Konsensus-Mechanismus dient auch das Casper Protokoll dazu, Transaktionen zu best\u00e4tigen, neue Bl\u00f6cke zu generieren und Konsensus (\u00dcbereinstimmung) auf der Blockchain zu erreichen. Ein wesentlicher Unterschied zu PoW ist, dass es bei PoS keine Miner, sondern sog. Validierer (\u201cPr\u00fcfer\u201d) gibt.<\/span> Grunds\u00e4tzlich kann jeder, der Ether besitzt, Validierer werden, indem er eine bestimmte Menge Ether als Einlage (sog. Stake) auf der Blockchain hinterlegt.<\/span> Konkret muss ein Benutzer mindestens 32 Ether einzahlen und zustimmen, dass das gesamte Stake einbehalten wird, sollte er gegen die Regeln des Casper Protokolls versto\u00dfen, um Validierer zu werden. Diese Validierer stimmen dann dar\u00fcber ab, welche Bl\u00f6cke zur Blockchain hinzugef\u00fcgt werden sollen und erhalten daf\u00fcr eine vom Protokoll bestimmte Rendite in Form von neuen Ether. Sowohl das Gewicht der Stimme als auch die Rendite verhalten sich dabei proportional zur H\u00f6he des Stakes.<\/span><\/p>\n Die Gr\u00fcnde f\u00fcr einen Wechsel von PoW zu PoS sind vielf\u00e4ltig: Energieersparnis und h\u00f6here Skalierbarkeit sowie Sicherheit und Dezentralit\u00e4t sind nur einige Vorteile von PoS, die an dieser Stelle genauer erl\u00e4utert werden. Es wird gesch\u00e4tzt, dass das Mining von Bitcoin und Ethereum Strom- und Hardwarekosten im Wert von \u00fcber einer Million Dollar pro Tag verbraucht. <\/span>Ein Wechsel zu PoS f\u00fchrt zu immensen Energieeinsparungen, da nur noch ein Bruchteil der Rechenleistung f\u00fcr den Betrieb und die Sicherung der Blockchain notwendig ist. Andererseits st\u00e4rkt PoS die Dezentralit\u00e4t der Blockchain, da Skaleneffekte wesentlich geringer ausfallen als dies bei PoW der Fall ist. Ein Stake in H\u00f6he von 1000 Ether erbringt wie bereits erw\u00e4hnt eine exakt 10 mal h\u00f6here Rendite als 100 Ether. Bei PoW k\u00f6nnen Skaleneffekte n\u00e4mlich nur genutzt werden, wenn sich Miner zu Mining Pools zusammenschlie\u00dfen, die die ben\u00f6tigte Hardware g\u00fcnstiger einkaufen oder sich an Orten niederlassen, wo die Stromkosten besonders niedrig sind, um so \u00fcberproportionale Gewinne zu erwirtschaften. Dies f\u00fchrt zu einer Zentralisierung der Rechenleistung und somit zu einer Zentralisierung der Blockchain. Ein weiterer Vorteil von PoS ist die h\u00f6here Sicherheit, vor allem gegen\u00fcber verschiedenen Arten der 51%-Attacke. Diese ist bei PoS wesentlich teurer als bei PoW.\u00a0 Um eine 51%-Attacke durchzuf\u00fchren, m\u00fcsste der Angreifer 51% aller verf\u00fcgbaren Ether erwerben, was zum jetzigen Zeitpunkt ungef\u00e4hr 10 Milliarden US-Dollar entspricht. Dar\u00fcber hinaus m\u00fcsste ein Angreifer auch gewillt sein, das Risiko einzugehen, sein gesamtes Stake zu verlieren, sollte der Angriff fehlschlagen.\u00a0<\/span>Als weiterer gro\u00dfer Vorteil ist die bessere Skalierbarkeit zu nennen. Wenn im Ethereum Netzwerk nicht gen\u00fcgend Kapazit\u00e4ten (Validierer) vorhanden sind, um ein steigendes Transaktionsvolumen zu bew\u00e4ltigen, wird die Rendite erh\u00f6ht, so dass mehr Benutzer ihre Ether staken und Validierer werden. Wenn zu vielen Benutzer dem Netzwerk als Validierer beitreten, wird die Rendite wieder reduziert. Dies erm\u00f6glicht eine effiziente Skalierung: wenn die Nachfrage steigt, w\u00e4chst die Belohnung, bis das Angebot zu gro\u00df wird und die Belohnung wieder reduziert wird.<\/p>\n Bis Ethereum komplett auf PoS umgestiegen ist, wird es allerdings noch einige Zeit dauern. Der \u00dcbergang soll in mehreren Phasen durchgef\u00fchrt werden und Anfang 2020 mit Phase 0 beginnen. Wie lange die komplette Umstellung auf die Ethereum 2.0-Blockchain dauern wird, kann heute jedoch niemand genau sagen.<\/span><\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Im Artikel \u201cUnblocking Blockchain \u2013 Was ist eine Blockchain und wie funktioniert sie?\u201d haben wir anhand der Bitcoin-Blockchain vertieft dargestellt, was unter einer Blockchain zu verstehen ist und wie die Urform der Blockchain funktioniert. 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Proof-of-Stake bei Ethereum \u2013 Funktionsweise und Gr\u00fcnde f\u00fcr den Wechsel<\/b><\/h4>\n