Award für Blockchain-Konzept
Speicherplatz statt Rechenleistung
Das »Mining« klassischer Blockchains könnte 2018 global mehr Energie verbrauchen als das Land Argentinien benötigt, schätzt Morgan Stanley. Forscher aus Österreich wurden auf der Konferenz EUROCRYPT jetzt für ein Verfahren ausgezeichnet, dass nachhaltige(re) Blockchains verspricht.
Insbesondere die Algorithmen der Blockchains, die der Cryptowährung Bitcoin zugrunde liegen, sind wüste Energiefresser. Für die neue Cryptowährung ethereum haben die Erfinder daher bereits einen energiesparenderen Algorithmus entwickelt und das »Greening« von Blockchains ist in den USA bereits ein eigener Forschungsbereich.
In einer laufenden Kollaboration versuchen Professor Krzysztof Pietrzak vom Institute of Science and Technology Austria (IST Austria) und Bram Cohen, BitTorrent-Erfinder und CEO des Chia Network, das Problem anzugehen, indem sie Speicherplatz anstelle von Rechenleistung nutzen. Ihre Forschung zu einer der beiden Schlüsselkomponenten dieses Ansatzes, den »proofs of sequential work«, respektive Beweisen für die sequentielle Arbeit oder »verifiable delay algorithms«, also sozusagen »verifizierbare Verzögerungsalgorithmen«, erhielt den diesjährigen Best Paper Award der EUROCRYPT, einer der zwei weltweit wichtigsten Kryptographie-Konferenzen. Es ist bereits das zweite Jahr in Folge, dass die Kryptographie Gruppe des IST Austria diese Auszeichnung erhält.
Bitcoin ist aufgrund seiner Dezentralität zur erfolgreichsten Digital-Währung geworden. Alle Bitcoin-Transaktionen werden in einer öffentlichen Sequenz von Blöcken aufgezeichnet, die als »Blockchain« bezeichnet wird. Jeder kann einen Block zur Blockchain hinzuzufügen, muss dazu aber den Beweis erbringen, dass er ein rechenintensives kryptografisches Rätsel gelöst hat (»Proof of Work«).
Als Anreiz für diese »Miner« dient die Aussicht, für jeden gefundenen Block Bitcoins als Belohnung zu erhalten. Diese haben derzeit einen Wert von etwa 7.500 Euro. Das führt zu einem massiven Energieverbrauch, der manchen Schätzungen zufolge dem kleinerer Länder wie Argentinien oder Dänemark. entspricht. Das Problem ist aber nicht nur ein ökologisches, sondern auch ein ökonomisches. Die hohen Prämien, die als Anreiz für Bitcoin-Miner nötig sind, müssen auf lange Sicht zu Inflation der Währung oder zu hohen Transaktionskosten führen.
Krzysztof Pietrzak und seine Kollegen suchen nach einer Alternative zu dem energieintensiven »Proof of Work«. Wir glauben, dass der vielversprechendste Ansatz darin besteht, Speicherplatz zu nutzen“, sagt Krzysztof Pietrzak. »Es gibt riesige Mengen an ungenutztem Speicherplatz«, so Pietrzak. »In Rechenzentren, aber auch in persönlichen Laptops und dergleichen, die fast ohne zusätzliche Kosten für das Schürfen genutzt werden könnten.«
Das Entwickeln einer Blockchain, die Speicherplatz anstelle von Proofs of Work verwendet unternimmt das Chia-Netzwerk (chia.net), das Proofs of Work durch zwei Schlüsselkomponenten ersetzen wird. Einmal den »Proof of Space«, mit dem Miner beweisen, dass sie Speicherplatz zur Verfügung stellen, der sehr effizient bereitgestellt und initialisiert werden kann. Die zweite Komponente ist ein »Proof of sequential work« (Beweis der sequentiellen Arbeit) oder ein »verifiable delay algorithm« (verifizierbaren Verzögerungsalgorithmus). Mit diesem Protokoll zeigen Benutzer, dass er nach Erhalt der Aufgabenstellung eine lange sequenzielle Berechnung durchgeführt hat.
Noch fehlt dem Verfahren die Eigenschaft der Eindeutigkeit, d.h. der endgültige Beweis kann noch in einen anderen umgewandelt werden, ohne, dass die sequentielle Berechnung wiederholt werden muss. Betrüger könnten die »Beweise« manipulieren. An diesem Problem arbeiten die Forscher, seine Lösung wäre das letzte fehlende Element beim Ersatz von Rechenleistung durch Speicherplatz.
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