Bitcoin-Forscher stößt auf akademisches Interesse am Erlay-Protokoll


Im November 2019 Gleb Naumenko, Co-Autor des Erlay-Protokolls und Bitcoin-Forscher bei Chaincode Labs, kam nach London, um auf der ACM-Konferenz 2019 zu präsentieren.

Die ACM-Konferenz ist eine der wichtigsten Konferenzen zur Computer- und Kommunikationssicherheit. Es bringt "Sicherheitsforscher, Praktiker, Entwickler und Benutzer aus der ganzen Welt" zusammen. Naumenkos Auftritt war ein seltenes Beispiel für die Bitcoin-Forschung, die auf einer Konferenz behandelt wurde, die sich auf umfassendere Themen als die ausschließliche Kryptowährung (oder "Blockchain") konzentrierte.

Wie Naumenko selbst sagteEs hat zahlreiche Vorteile, Menschen aus anderen Forschungsbereichen dazu zu bewegen, das Bitcoin-Ökosystem zu überprüfen und Feedback zu geben. Zu diesen Vorteilen gehört die Stärkung der bestehenden Bitcoin-Forschung und die Gewinnung neuer Talente zur Bewältigung der Vielzahl von Herausforderungen und der Forschung in der realen Welt, die weiterentwickelt werden müssen. Naumenko möchte aktuelle und zukünftige Doktoranden ermutigen, sich auf die Peer-to-Peer-Herausforderungen von Bitcoin zu konzentrieren, wie etwa zukünftige Botnet-Angriffe auf das Bitcoin-Netzwerk.

Erlay: Reduzierung der Bandbreite von Bitcoin

Naumenko beschreibt seine Forschung als "Analyse, Schutz und Optimierung der Art und Weise, wie diese Knoten kommunizieren". Er ist vielleicht am besten für seine Arbeit an Erlay bekannt. Aaron van Wirdum und Omar Faridi deckten Erlay zuvor ab Bitcoin Magazine. Wie sie schreiben, ist "Erlay" ein neuer Vorschlag, der helfen könnte, die Bandbreitenanforderungen zu reduzieren. Er beschreibt einen Ansatz, der die Anzahl der Nachrichten zwischen Knoten und die Größe einiger dieser Nachrichten verringert. Erlay könnte die benötigte Bandbreite um ungefähr 40 Prozent reduzieren.

Das Verringern des Bandbreitenbedarfs ist nicht nur wichtig, damit eine Person einen vollständigen Knoten ausführen kann, sondern ermöglicht es auch vorhandenen Knoten, die Anzahl der Verbindungen zu erhöhen, was die Ausführung von Eclipse-Angriffen erschwert.

So wie eine Mondfinsternis Ihren Blick auf den Mond verdeckt, verdeckt ein Eclipse-Angriff Ihren Blick auf die restlichen Blöcke und Transaktionen des Netzwerks. Infolgedessen kann ein Angreifer Ihnen Transaktionen und / oder Blockierungen zuführen, die entweder im Rest des Netzwerks nicht zu sehen sind oder nicht in der größten Proof-of-Work-Kette enthalten sind. Dieser Angriff wird mit zunehmender Anzahl von Verbindungen eines Knotens weniger durchführbar, da der Angreifer eine größere Anzahl von Knoten kontrollieren muss.

Derzeit steigen die Bandbreitenanforderungen linear mit der Anzahl der Verbindungen. Mit Erlay sind die Bandbreitenanforderungen jedoch ungefähr konstant, wenn die Anzahl der Verbindungen zunimmt.

Obwohl die Notwendigkeit, einen vollständigen Knoten zu betreiben, in den letzten Jahren viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen hat (aus guten Gründen wie Dezentralisierung und Vertrauensminimierung), hat die Qualität und Quantität der Bitcoin-Peers, mit denen Sie verbunden sind, weniger Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Obwohl dies nicht so wichtig ist wie im Lightning-Netzwerk, sind im Bitcoin-Netzwerk bestimmte Angriffe wie Eclipse-Angriffe und Netzwerksplits möglich, wenn ein Angreifer die Peers kontrolliert, mit denen Sie verbunden sind, oder wenn er Sie von ehrlichen Peers trennt.

Warum forschen nicht mehr Wissenschaftler an Bitcoin?

Es gibt einige Bitcoin-fokussierte Forschungscluster, die diese Probleme untersuchen. Dazu gehören die Initiative für Kryptowährungen und Verträge (IC3), Aviv Zohar von der Hebrew University und Aniket Kate von der Purdue University. Ihre Zahl ist jedoch angesichts der Aufmerksamkeit der Medien, des öffentlichen Bewusstseins und der Marktbeherrschung von Bitcoin relativ gering.

Es gibt eine Reihe möglicher Erklärungen, warum das Bitcoin-Ökosystem bislang kein größeres akademisches Interesse geweckt hat. Bitcoin hat den wohl unfairen Ruf, langsam zu sein und sich neuen Ideen zu widersetzen. Es ist sicherlich konservativer als viele andere Kryptowährungen, bei denen Zensurresistenz, Dezentralisierung und die Vermeidung regelmäßiger Hard Forks im Vordergrund stehen. Während andere Kryptowährungen mit unbewiesener neuartiger Kryptografie experimentieren können, fühlen sich viele Bitcoin Core-Entwickler verpflichtet, sicherzustellen, dass neuartige Kryptografie eingehend untersucht und im Idealfall im Kampf getestet wird, bevor sie für Bitcoin in Betracht gezogen werden.

Darüber hinaus gibt es enorme finanzielle Anreize, sich auf den Aufbau einer neuen Kryptowährung zu konzentrieren, entweder durch die Beratergebühren, die für andere Projekte und Pre-Minen angeboten werden, oder durch die großzügigen Gehälter, die Unternehmen wie Facebook für die Arbeit an ihren eigenen Projekten im Zusammenhang mit Kryptowährung anbieten. Im Gegensatz dazu haben Open-Source-Anbieter von Bitcoin häufig Probleme mit begrenzten Finanzierungsmöglichkeiten.

Darüber hinaus gibt es eine bedeutende Untergruppe der akademischen Gemeinschaft, die sich intensiv mit der Erforschung potenzieller Ersetzungen von Arbeitsnachweisen wie z. B. dem Nachweis des Einsatzes befasst, um das wahrgenommene Problem des Energieverbrauchs anzugehen.

Der Beweis des Einsatzes

Es ist nicht schlimm, wenn einige Forscher diese Idee weiterverfolgen, aber es sollte nicht vergessen werden, dass der Nachweis des Einsatzes keine neue Idee ist. In der Tat machte der Durchbruch, den Satoshi Nakomoto bei seiner ersten Veröffentlichung der Bitcoin-Software im Jahr 2009 erzielte, keine Fortschritte bei der Realisierbarkeit des Nachweises der Beteiligung. Auch die 11-jährige Beobachtung eines Proof-of-Work-Systems, das in der realen Welt mit Milliarden von Dollar auf dem Spiel steht, hat uns nichts über die Realisierbarkeit oder die optimale Gestaltung eines Proof-of-Stake-Systems gesagt.

Obwohl es attraktiv und egoistisch sein kann, diese technischen Durchbrüche auf Satoshi-Ebene anzustreben, sind sie äußerst selten, vorausgesetzt, sie werden regelmäßig stattfinden und gründen sich auf Hoffnung und nicht auf Wissenschaft.

Es ist natürlich extrem schwierig, mathematisch zu beweisen, dass Proof-of-Stake-Systeme angesichts des großen Gestaltungsspielraums niemals funktionieren werden. Trotzdem ist Andrew Poelstra, Forschungsdirektor bei Blockstream, überzeugt, dass ein verteilter Konsens aus dem Nachweis des Einsatzes nicht möglich ist. 2014 schrieb er:

„Das Problem besteht letztendlich darin, was Greg Maxwell als kostenlose Simulation bezeichnet, und Andrew Miller nennt nichts, worum es geht. Wenn es für Unterzeichner kostenlos ist, gültige Blöcke zu erstellen, können sie den Blockbereich kostengünstig nach Blöcken durchsuchen, die den Verlauf zu ihren Gunsten steuern. “

Es ist nicht so, dass Proof-of-Work-Systeme für Wissenschaftler und Forscher kein interessantes Forschungsgebiet mehr darstellen. Wie Naumenko selbst bemerkte: "Wir lernen immer noch Dinge über Arbeitsnachweise … Ich denke, dass Arbeitsnachweise einfach sind und wir sie dennoch nicht vollständig verstehen."

London Bitcoin Devs

Während seiner Zeit in London präsentierte sich Naumenko auch beim Londoner Bitcoin Devs-Treffen. (Das Video seiner Präsentation kann hier mit dem hier verfügbaren Transkript eingesehen werden.) Zur Vorbereitung auf Naumenkos Präsentation veranstaltete das Londoner Bitcoin Devs-Treffen eine Woche zuvor ein sokratisches Seminar über das Erlay-Forschungspapier und die Peer-to-Peer-Netzwerke von Bitcoin und Blitz.

Dies führte zu einer interessanten Diskussion während Naumenkos Präsentation unter anderem über die Herausforderungen, die Anzahl der vollen Knoten ohne Spielmethodik und die Peer-to-Peer-Schwachstellen in Altcoin-Netzwerken genau zu messen. Er war nicht mit der libp2p-Bibliothek von IPFS für den Einsatz in verteilten Konsensus-Netzwerken verbunden und beschrieb sie als "Frankensteins Monster" im Vergleich zu der einfacheren Art des Peer-to-Peer-Protokolls von Bitcoin.

Er war auch nicht beeindruckt von einigen der nicht angesprochenen Peer-to-Peer-Schwachstellen in Ethereum und ist der Ansicht, dass die Ethereum-Community sich zu sehr auf den Nachweis von Beteiligungen und die Erforschung von wissensfreien Nachweisen konzentriert, um Peer-to-Peer-Exploits zu verhindern.

Im Lightning-Netzwerk hat Naumenko das Tempo der Veränderung derzeit zu schnell gefunden, um einen relevanten Angriff eingehend zu untersuchen, die Lightning-Protokollentwickler zu konsultieren und ein Papier darüber zu veröffentlichen. Interessanterweise glaubt Naumenko, dass es Anwendungen für Erlay im Lightning Network gibt, also könnte es sich um einen Fall handeln, in dem es darum geht, "diesen Raum zu beobachten".

Andere Bitcoin-Forschung

Es ist klar, dass die Peer-to-Peer-Schichten von Bitcoin und Lightning in den kommenden Monaten und Jahren ein florierendes Forschungsgebiet darstellen werden. Zusätzlich zu seinen Recherchen zu Erlay hat Naumenko eine Reihe von offenen Pull-Anfragen für das Bitcoin Core GitHub-Repository.

Im Gegensatz zu PRs, die sich auf andere Komponenten der Bitcoin Core-Codebasis auswirken, wie z. B. die Brieftasche, berühren die PRs von Naumenko häufig nur sehr wenige Codezeilen und sind möglicherweise für diejenigen, die mit der Sprache C ++ weniger vertraut sind, leichter zu überprüfen und zu verstehen. Es gibt andere Peer-to-Peer-Forschungsprojekte wie Dandelion, bei denen es darum geht, die Privatsphäre der Peer-to-Peer-Schicht zu verbessern, und die mit Erlay kompatibel sind.

Amiti Uttarwar, Mitwirkender von Bitcoin Core, arbeitet auch an der Verbesserung der Transaktions-Re-Broadcast-Logik, um die Privatsphäre zu verbessern. Sie veranstaltete im November 2019 eine Sitzung des Bitcoin Core PR-Überprüfungsclubs, um eine von ihr eröffnete Pull-Anfrage (Nr. 16698) im Bitcoin Core-Repository zu besprechen.

Für diejenigen, die mehr über die Peer-to-Peer-Schicht von Bitcoin erfahren möchten, kehrt Naumenko im Februar 2020 nach London zurück, um auf der Advancing Bitcoin-Konferenz zu präsentieren. Für Erlay (BIP 330) wurde eine BIP-Nummer vergeben, für Naumenko derzeit Arbeiten an einer produktionsreifen Implementierung.

Coins Kaufen: Bitcoin.deAnycoinDirektCoinbaseCoinMama (mit Kreditkarte)Paxfull

Handelsplätze / Börsen: Bitcoin.de | KuCoinBinanceBitMexBitpandaeToro

Lending / Zinsen erhalten: Celsius NetworkCoinlend (Bot)

Cloud Mining: HashflareGenesis MiningIQ Mining

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