Bitcoin Blockchain Protokolle & Second Layer

Dieser Artikel behandelt diverse Blockchain Protokolle, Transaktionsmixer & Second Layer Technologien.

 


Atomic Swaps

Atomic Swaps sind definierte smart contracts, die die Aufgabe haben unterschiedliche Token/Coins verschiedener Kryptowährungen miteinander zu tauschen.

 


dezentralisierte Applikationen/Anwendungen dApps

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Mit Distributet Ledger Technologien DLT kommt die nächste Generation des Internets. Das Web 2.0 kennen wir als Internet der Kopien, durch das gerade enstehende Web 3.0 mit DLT/BC und dApps ermöglicht dies das Internet der Werte & Originale. Im Grunde ist jede DLT/BC eine dApp! Stellen Sie sich eine Webanwendung vor wie z.B. Youtube, Facebook oder einen cloud und hosting Dienst, nur das dieser dezentral ist und dessen Daten z.B. über ein InterPlanetary File System (IPFS), das auch als Distributet Web bezeichnet wird, gespeichert sind. Derzeit gibt es noch einige Schwierigkeiten mit der langfristigen Verfügbarkeit der Daten. Dieses Problem des Blockchain Cloudspeicher (in die BC werden keine Daten gespeichert, sondern nur die Signaturen und Zeitstempel!) mithilfe von IPFS, wird im Kapitel "Blockchain Konsensus & Kryptographie" wird ein möglicher Konsensus Algorythmus dzu vorgestellt "Proof of Capacity". Für den Bitcoin ist ab 2022 die Entwicklung eines dezentralen Cloudspeicher Systems vorgesehen. Dezentrale Applikationen müssen bestimmte Kriterien erfüllen, damit die namensgebung nicht zweckentfremdet wird:
Eine Anwendung muss Open Source und die Entwicklung von der Community getrieben sein. Anstatt von Mehrheitsentscheidungen arbeitet die Community mit der Erreichung eines Konsens. Alle Daten müssen kryptographisch über die Blockchain abgesichert sein. Token bzw. Private Schlüssel ermöglichen den Zugang und Belohnungen. Dabei muss der Token nicht zwingend als Kryptowährung Handelbar sein, sollte aber unter einem Kryptographischen Schema dezentral generiert sein.
Viele als dApp bezeichnete Anwendungen sind allerdings nicht dezentral und werden profitorientiert von einem Unternehmen entwickelt.


 

Dezentrale Autonome Organisation DAO

Durch DLT/BC gibt es nun die Möglichkeit zur Bildung von dezentralen Organisationen, die der Theorie nach in jeder gesellschaftlichen Organisation auftreten können, wie z.b. Unternehmen, Soziale- Organisationen usw.. Manch feuchte Träume der Blockchain Enthusiasten gehen sogar soweit, das ganze Staaten mithilfe der BC realisiert werden könnten.
Die Hierarchie unter den Teilnehmer*Innen ist allein durch die verfügbarkeit der Informationen und Fähigkeiten bedingt unterschiedlich, ein Beispiel hierzu ist der Bitcoin selbst:
Zu beginn wussten nur Insider und Nerds über die Existenz und das Pottential einer solchen Technologie, obwohl der Source-Code Frei verfügbar ist musste die Community erst wachsen.

 

 

Bitcoin Sidechains


rootstock drivechain omnilayer counterparty
Rootstock Drivechain Omnilayer Counterparty

Sidechains bieten die Möglichkeit Anwendungen mit der Blockchain BC zu verknüfen, die aus Sicherheitsgründen oder aus Kapazitätsmangel nicht direkt auf der BC möglich sind, wie zum Beispiel dezentrale Applikationen dApps, Smart Contracts SC, die BC aufgesetzt werden, die auf das know-how und die Ressourcen der Bitcoin Blockchain zugreifen kann. Beispiel Projekte sind Rootstock, Drivechain, Omnilayer und Counterparty, diese Projekte sind auch Open-Source aber unter der Führung der Startups, die an Sidechain Lösungen und Applikationen arbeiten.

Smart Contracts SC

Smart Contracts/Inteligente Verträge sind Protokolle die mithilfe einer BC selbstständig Verträge ausfüren können, bei definierten Ereignissen ohne Drittpartein (z.B.Wenn > dann Beziehungen if{...}...else{...}). Über eine Benutzerschnittstelle wird der Digitale Vertrag implementiert. Beispiele sind einfache Copyright-Lizenzen, Token Generierung, Besitznachweise z.B. für Waren die je nach definition verliehen, oder getauscht werden und allgemein Datenbank Anwendungen, da es sich bei einer BC im Grunde um etwas ähnliches handelt! Ein Interessanter Usecase wäre der dezentrale Handel mit Strom, so könnte jede/r StromerzeugerIn natürlich von erneuerbaren Energien, den eigenen Strom Handeln und SC regeln nicht nur den Handel sondern natürlich auch die Netzwerksteuerung soweit die Theorie! Es gibt bereits einige Projekte die daran arbeiten, es wird aber sicher noch einige Jahre Entwicklung nötig sein. Im Grunde ist diese Anwendung so Umfangreich, dass sie nicht nur einen einfachen Vertrag darstellt, sondern eine Komplexe dezentrale Anwendung dApp!


Segregated Witness, bech32,


Segregated Witness kurz SegWit ist ein Konsensus Layer, ein Update zur Skalierung der Bitcoin BC und für die Möglichkeit der Implementierung für Second-Layer-Technologien. Übersetzt bedeutet Segregatet Witness unbeteiligter Zeuge. Ziel war es, die Verformbarkeit zu lösen. Dazu wird die Transaktion in zwei Segmente aufgeteilt, die Entsperrsignatur (der Zeuge) aus dem Originalteil entfernt und am Ende als separate Struktur angehängt. 

Der ursprüngliche Abschnitt würde weiterhin die Sender- und Empfängerdaten enthalten, und die neue Zeugen-Struktur würde Skripte und Signaturen enthalten. Das ursprüngliche Datensegment wird normal gezählt, aber das Zeugensegment wird in Wirklichkeit als ein Viertel seiner tatsächlichen Größe gezählt.

SegWit wurde als Soft fork am 21.Juli 2017 mit dem BIP141 im netzwerk implementiert. Die Implementirerung benötigte ein neues Adress Format, dass sogenannte bech32 Format, es beginnt immer mit bc1q. Dieses neue Format hat zwar eine längere zeichenkette, dagegen verbraucht sie bei einer transaktion weniger Speicher.

Die Legacy Adresse war das erste Format und beginnt mit einer 1 (1ND....53t), sie ist mit allen anderen Adressformaten kompatibel (ausgenommen natürlich Lightning N oder Liquid N. tx), kann aber nicht die Vorteile von SegWit nutzen, wie z.b. günstigere dynamische fees. Pay to Script Hash P2SH Adressen wurden 2012 eingeführt, sie verbrauchen sogar 10% mehr Speicherplatz in der BC erlauben dafür z.B. dynamische fees. P2SH kann allerdings nicht alle Vorteile von SegWit benutzen.


Einige Wallets und Börsen sind noch nicht mit dem fortschrittlichsten Adressformat Kompatibel, daher ist es zu empfehlen, sich vor Registrierung an einer Börse, die Gebührenordnung zu lesen. Bitcoin Adressen die mit m beginen sind Testnet Adressen!


 

Lightning Network

lightning

Das Lightning Network ist ein Protokoll zur Skalierung von Bitcoin Transaktionen (tx). Mit Lightning-nodes werden tx instant verarbeitet. Lightning wie der Name verrät ermöglicht sehr schnelle Transaktionen tx, die theoretisch 1 mio tx pro Sekunde je Lightning- Channel/Node ermöglichen! Ohne Segregated Witness schaffte Bitcoin ca. 7 tx pro Sekunde. Das verblüffende ist, das laut Andreas M. Antonopoulos, dieser "layer" eine art Proof of Stake ist! Denn um einen L. Channel zu betreiben müssen Guthaben dem L. Node gesammelt werden, je mehr Guthaben vorhanden sind, desto hoher ist die Transaktionsrate, umso mehr fees können generiert werden, oder die Gebühren für die einzelne L. tx ist geringer. Somit werden durch ein größeres Guthaben weniger Gebühren bezahlt, wenn es sich um einen äußerst fairen L. Channel handelt( Andreas M. Antonopoulos Sinngemäße Übersetzung)! Damit benutze Bitcoin schon jetzt eine Hybrid-Blockchain mit Proof of Stake und Proof of Work, die allerdings meines Wissens nicht mit Proof of Activity gleichzusetzen ist!

 

Liquid Network

Liquid Network wurde von Blockstream entwickelt und ist im Grunde ähnlich wie Lightning N., allerdings nutzt Liquid N. eine Sidechain um auf dieser transaktionen zu verifizieren. Es handelt sich um einen Dienst der vor allem für die Transaktionen zwischen Börsen und Institutionen entwickelt wurde, um die BC nicht mit vielen transaktionen belasten was allgemein zu einer höheren Skalierung führt. 


Es gibt auch Anwendungsmöglichkeiten für die private Nutzung, so könnten Transaktionen innerhalb von 2min vollständig verifiziert sein von denen nur Sender und Empfänger wissen! Liquid N. kann als Sidechain auch viele andere Anwendungsmöglichkeiten einer BC hervorbringen wie z.B. SC etc. So stellt sich die Frage was jetzt genau der Unterschied zu einer Sidechain im allgemeinen ist?
Schreibt mir gerne über Telegram oder per Mail wenn ich hier und bei allen anderen texten etwas Fachlich falsch darstelle!

 


Schnorr-Signaturen

Durch ein Bitcoin Improvement Protocol (BIP) könnte nach SegWit das nächste große "Update" folgen: Das von Claus-Peter Schnorr entworfenes kryptographische Schema für digitale Signaturen, die eine Interaktion durch den Einsatz einer kryptographischen Hashfunktion ersetzt und SegWit hat für die Implementierung die Vorraussetzungen geschaffen!

Laut Pieter Wuille einem Bitcoin Core Entwickler haben Schnorr-Signaturen gegenüber den aktuell im Bitcoin-Netzwerk genutzten ECDSA-Signaturen drei Hauptvorteile. Im Elliptic Curve Digital Signature Algorithm wird Elliptische-Kurven-Kryptographie verwendet, um die Signatur zu erstellen und zu verschlüsseln.
Laut der Datei von Wuille weist das Schnorr-Schema drei Vorteile gegenüber ECDSA-Signaturen auf: den Sicherheitsbeweis, die Unverformbarkeit und die Linearität.


TumbleBit

TumbleBit ist eine art Tx Mixer, das laut der 5 Entwicklern der Bosten University "ein Hub ist für neue, unidirektionale und nicht verbindbare Zahlungen, die vollständig kompatibel zum gegenwärtigen Bitcoin-Protokoll sind. TumbleBit erlaubt es, schnelle, anonyme offchain-Zahlungen mit einem ‚Tumbler‘(mixer) genannten Zwischenmann zu tätigen, ohne diesem vertrauen zu müssen. Niemand, nicht mal der Tumbler, kann den Sender und Empfänger einer Zahlung verbinden.

Jede Zahlung ist durch Bitcoins gedeckt und garantiert, dass der Tumbler weder die Anonymität verletzen, noch Bitcoins stehlen noch ‚Geld drucken‘ kann."


CoinShuffle

CoinShuffle (PDF) wurde von der Uni Saarland schon 2014 vorgestellt, es handelt sich um einen dezentralen Tx mixer!


Coinjoin

Coinjoin ist ein beliebter Tx Mixer der im Samurai & Wasabi Wallet zum einsatz kommt!

Durch das zusammenführen mehrerer Tx "inputs" und vielen "outputs" wird das verfolgen von z.B. "taintet coins" (markierte coins zum verfolgen z.B. durch Chainanalysis) unmöglich bzw. sind alle coins nach dem mixing markiert!


Dandelion


dandelion

Dandelion ist ein theoretischer Ansatz für ein P2P Netzwerk, über welches Nachrichten, die auch Tx oder SC sein können, einmal losgeschickt mit anderen Tx vermixt werden, dadurch kann eine Tx nicht mehr verfolgt werden! Dieses Protokoll würde eine Anonymisierung der NutzerInnen bedeutet!
Dandelion könnte auch mithilfe einer Sidechain im Bitcoin Implementiert werden.


Mimblewimble

Mimblewimble wurde von einer anonymen person bereitgestellt. Es handelt sich um eine Idee eines Blockchain-Protokolls, welches absolute Anonymität durch die komplette Verschlüsselung aller transaktionen und hohe Skalierbarkeit verspricht. Mimblewimble könnte im Rahmen einer Bitcoin Sidechain Implementiert werden. Es macht nun für dieses Guide keinen Sinn die genaue funktionsweise zu erlautern, falls allerdings Mimblewimble in die Bitcoin Blockchain irgendwie intergiert werden sollte in einigen jahren wird dieses Thema hier ausfühlich behandelt. Mimbelwimbel (orig.: mimblewimble) ist das unverständliche Wort, das Vernon Dursley in Kapitel 4 des ersten Bandes hervorwürgt, als Hagrid ihn gründlich zusammenstaucht! Aus diesem Protokoll ist nun ein "Coin" entstanden der Grin, es ist fraglich ob dieses Blockchain-Protokoll überhaupt sicher ist, da es noch sehr jung und unerprobt ist!


Andreas Antonopoulos über Mimblewimble und Dandelion




Confidential Transactions

Mit Confidential Transactions CT werden "vertrauliche Transaktionen" beschrieben, dessen Beträge nur für Sender und Empfänger sichtbar sind.
CT´s sind in der Planung und Programmierung für BTC, wir dürfen gespannt sein wenn uns dieses feature zu Verfügung steht!


Bitcoin ohne, oder das nächste Internet?

Blockstream hat es geschafft Satteliten in den Orbit zu beförden, mit denen das Bitcoin Neztwerk abgesichert wird (Miner und Nodes). Damit kommen wir dem Verständnis näher, dass die Bitcoin Blockchain unabhängig vom Internet wie wir es kennen, mithilfe von anderen Informations-Übertragungs-Technologien unabhängig vom web 2.0 agieren kann. Mit goTenna ensteht gerade ein sogenanntes Mesh Netzwerk, in Zusammenarbeit mit Samurai Wallet, werden Bitcoins in Zukunft über ein autonomes sicheres Netzwerk geschickt. Das Web 3.0 ist ab sofort verfügbar, das Internet der Originale und Werte befindet sich womöglich verglichen mit dem Web wie wir es bisher kannten in den 90er, wir können heute nur spekulieren welche Veränderungen, Chancen als auch Risiken, diese Technolgie mit sich bringen wird! Eines ist heute aber schon Sicher: Kein Gott Kein Staat dieses Universums vermag es noch Bitcoin aufzuhalten!