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Ein rationaler Ansatz für die Regulierung von Blockchain

Blockchain legislation

Technologie und Innovation werden oft als Hauptantriebskräfte für ein Land und für die nächste Stufe des Wirtschaftswachstums einer Organisation angesehen. Mit dem raschen Übergang von der “Big Data”-Ära zu einer globalen datenbasierten Wirtschaft steht die Debatte über die Sicherheit, Stabilität und Nachhaltigkeit von Blockchain-Technologien erneut im Mittelpunkt – diesmal in den Hallen der politischen Entscheidungsträger (von denen viele gerade erst begonnen haben, sich in dieser komplexen, typischerweise in “Stämmen” organisierten Branche zurechtzufinden).

Beschaffung zuverlässiger Daten über die Blockchain-Technologie

Bei diesem Thema sind die politischen Entscheidungsträger häufig auf sich allein gestellt und können nicht auf ihre regulären Ressourcen zurückgreifen, um die neuesten Informationen und Forschungsergebnisse zu erhalten. Stattdessen müssen Mitarbeiter versuchen, relevante Daten und Erkenntnisse zu beschaffen, die oft aus ungenauen, veralteten und einseitigen Quellen stammen.

Blockchain-Technologie und Kryptowährungen müssen getrennt betrachtet werden

Zwischen den Anhängern der Blockchain-Technologie und den Anhängern der so genannten “Kryptowährungen” gibt es wichtige und deutliche Unterschiede in Bezug auf die Perspektiven und Motivationen, die für jeden, der neu in diesen Bereich einsteigt, ziemlich verwirrend sein können. 

Während Kryptowährungen einen unendlichen Vorrat an handelbaren und kommerzialisierten Token bieten, die in erster Linie auf den Austausch oder das “Hodeln” von Werten ausgerichtet sind, sehen die Blockchain-Evangelisten die Token als ein Mittel für den Zugang zu einer nicht erschöpfenden Liste potenzieller Anwendungen, die die heutige Legacy-Infrastruktur ersetzen sollen.

Leider sind diese Anwendungen oft sehr komplex. Politische Entscheidungsträger kommen daher nicht umhin, sich mit dieser Komplexität zu beschäftigen. Für eine adäquate Regulierung ist eine Beschäftigung mit den einzelnen Teilen sowie mit dem Ganzen und wiederum mit vielfältigen Zusammenhängen gefragt.

Im öffentlichen gesellschaftlichen Diskurs und in der Medienberichterstattung zum Thema sind diese Begriffe eng miteinander verwoben, wobei der Schwerpunkt fast immer auf den volatilen Aspekten des Krypto-Casinos und der Token-Wirtschaft liegt.

Eines der extremsten Beispiele für diese Debatte ist das Verbot von Proof-of-Work-Konsensmechanismen, die in Kryptowährungen und Blockchains wie Bitcoin Core (BTC) und der BSV-Blockchain (BSV) verwendet werden.

Ist Proof-of-Work skalierbar und nachhaltig?

Das Hauptargument für das Verbot von Proof-of-Work ist die Vorstellung, dass “Bitcoin” in einem energieintensiven Netzwerk läuft. Dies wird von angesehenen Online-Ressourcen wie dem Bitcoin Energy Consumption Index von Digiconomist hervorgehoben, der die neuesten Schätzungen des Gesamtenergieverbrauchs des Bitcoin Core (BTC)-Netzwerks enthält.

Ihre jüngsten Forschungsergebnisse, die auf der Grundlage von Bitcoin Core (BTC) als Benchmark berechnet wurden, lassen vermuten, dass “eine schnelle Lösung für den CO2-Fußabdruck von Bitcoin nicht in Sicht ist”.  Diese Besorgnis wurde auch von verschiedenen Politikern und Technologieunternehmern geäußert und findet sich sogar im Text des jüngsten EU-Vorschlags für eine MiCA-Verordnung.

Wie man sehen kann, ist dies ein sehr verbreitetes Thema und eine Schlussfolgerung, die in zahllosen Artikeln, Forschungspapieren und öffentlichen Vorträgen zu diesem Thema seit geraumer Zeit wiederholt wird. Einige verweisen auf die Verbreitung anderer digitaler Ledger-Technologien und Konsensmechanismen als Mittel zur Lösung der inhärenten Skalierbarkeitsprobleme des Bitcoin-Protokolls.

Tatsächlich gab es einen ganzen “Bürgerkrieg um das Bitcoin-Protokoll“, in dessen Verlauf konkurrierende Versionen von Bitcoin mit sehr unterschiedlichen Versuchen, die Technologie zu skalieren, entstanden sind.

Das war vor über drei Jahren – was hat sich seitdem getan?

Proof-of-Work kann skalieren, nur nicht auf allen Blockchains

Je nachdem, wie ausdauernd man ist, um sich in der Mischung aus sozialen Krypto-Influencern, Schneeballsystemen und illegalen Investitionsmöglichkeiten zurechtzufinden, wäre es schwierig, wenn nicht fast unmöglich, wirklich mitzukommen. Das liegt daran, dass Blockchain eine andere Angelegenheit ist, eine weniger volatile und spekulative. Diese findet im Stillen statt und ist gleichzeitig spiegelt sie einen der größten Technologiesprünge wider, die die Menschheit je erlebt hat – nur ohne den ganzen Lärm, den Kryptowährungen verursachen.

Die Antwort auf die Frage, ob Proof-of-Work skalierbar ist, ist nicht so kompliziert wie der Weg dorthin.

Wenn man BTC als Benchmark-Proof-of-Work verwendet, ist es fast unmöglich, die unglaubliche Menge an Energie zu rechtfertigen, die im Gegenzug für den fragwürdigen Nutzen verbraucht wird.  Wenn man dagegen BSV in die gleiche Modellierung einbezieht, kommt man zu einem völlig anderen Ergebnis.

Der Durchsatz ist eine Rate, die misst, wie viele Aktionen in einer Zeiteinheit abgeschlossen werden. Im Fall von Bitcoin bezieht er sich darauf, wie viele Transaktionen pro Sekunde (TPS) verarbeitet werden können.

BTC bietet derzeit zwischen 4 und 7 TPS, verbraucht jedoch aufgrund des spekulativen Minings von Kryptowährungen eine erhebliche Menge an Energie. Die Skalierungsbemühungen der BTC-Entwickler haben sich in erster Linie auf die Schaffung von Off-Chain-Lösungen konzentriert, die weiterhin Schwankungen bei den Kosten für den Transfer und den Austausch von BTC verursachen – dies ist auf die restriktive Begrenzung der 1 MB-Blöcke zurückzuführen, die BTC beibehalten hat. 

Seit der  Schürfung von Block #556767 am 15. Novemberth 2018 haben die BSV-Entwickler Proof-of-Work-Skalierungsbarrieren durchbrochen, die einst als unvorstellbar galten. Erst kürzlich, am 6. Februarth 2022, hat TAAL, ein Blockchain-Dienstleister für Unternehmen, den Block #725511 geschürft, einen 3,8-GB-Block, der über 188.000 Transaktionen enthielt und eine durchschnittliche Transaktionsgebühr von 0,005 US-Dollar hatte.

Was den BSV-Durchsatz betrifft, so zeigte eine Echtzeit-Demonstration während einer Blockchain-Konferenz im Juni 2021, dass über 50.000 bis 100.000 Transaktionen pro Sekunde (TPS) erreicht werden können.

Im Vergleich dazu verarbeitet Visa etwa 1.700 Transaktionen pro Sekunde, obwohl es behauptet, 65.000 TPS verarbeiten zu können. BSV hingegen hat öffentlich gezeigt, dass es nicht nur in der Lage ist, dieses Volumen an Finanztransaktionen zu verarbeiten, sondern auch als vertrauenswürdiges Buchhaltungsmedium (Ledger), als Infrastruktur für den Versand und die Lieferkette, als Mittel für Identitätsmanagementlösungen und vieles mehr zu dienen. 

Die BSV-Blockchain ist die nachhaltigste Node-Implementierung

MNP, ein führendes nationales Buchhaltungs-, Steuer- und Unternehmensberatungsunternehmen in Kanada, hat viel Zeit damit verbracht, dieses Thema zu erforschen und hat kürzlich zwei Berichte veröffentlicht, die dokumentieren, warum das ursprüngliche Bitcoin-Protokoll wichtig ist, wie sich Änderungen an der beliebten BTC-Version auf seine Fähigkeiten ausgewirkt haben und wie eine andere konkurrierende Version, BSV, in der Lage war, die nativen Skalierungsfähigkeiten freizusetzen, die vorhanden waren, als das System ursprünglich veröffentlicht wurde.

Die neue unabhängige Energieverbrauchsmodellierung der Blockchain-Technologie, die MNP erstellt hat, bestätigt, dass Blockgröße und Durchsatz einen signifikanten Einfluss auf die Proof-of-Work-Effizienz haben.

Ihr Team nutzte die Arbeit mehrerer bestehender Frameworks sowie von Branchenexperten, um den Stromverbrauch von Bitcoin Core (BTC), Bitcoin Cash (BCH) und der BSV-Blockchain (BSV) zu ermitteln und ihr neues Energieverbrauchsmodell mit realen Daten von Kryptowährungsschürfern zu validieren.

Skalierung = Nachhaltigkeit

MNP entdeckte wichtige Unterschiede zwischen den Protokollen, nämlich dass der Stromverbrauch pro Transaktion und auch pro Megabyte sinkt, wenn die Netzwerkauslastung bei Proof-of-Work-Protokollen mit einer freizügigeren Blockgröße höher ist als bei solchen, die restriktiver sind. Die willkürlichen Beschränkungen von BTC haben weiterhin einen erheblichen Einfluss auf den Stromverbrauch pro Transaktion.

BSV ist das effizienteste Blockchain-Netzwerk im Vergleich zu den anderen SHA-256 Proof-of-Work-Blockchains. Mit größerer Auslastung und höherem Durchsatz werden sich der geringere Verbrauch pro Transaktion und die höhere Effizienz nur noch verbessern.

Dies steht im Widerspruch zu dem, was in Abschnitt 5a der EU-MiCA-Regelung zum Ausdruck kommt:

Die für die Validierung von Transaktionen verwendeten Konsensmechanismen können erhebliche Auswirkungen auf die Umwelt haben. Dies gilt insbesondere für den als Proof-of-Work bekannten Konsensmechanismus, der von den teilnehmenden Minern die Lösung von Rechenaufgaben verlangt und sie im Verhältnis zu ihrem Rechenaufwand entschädigt.

Steigende Preise für die zugehörigen Krypto-Assets sowie der häufige Austausch von Mining-Hardware schaffen Anreize für eine Erhöhung der Rechenleistung. Infolgedessen wird Proof-of-Work heute häufig mit einem hohen Energieverbrauch, einem erheblichen Kohlenstoff-Fußabdruck und einer beträchtlichen Erzeugung von Elektronikschrott in Verbindung gebracht. Diese Merkmale könnten die Bemühungen der Union und der ganzen Welt zur Erreichung der Klima- und Nachhaltigkeitsziele untergraben, bis andere klimafreundlichere und weniger energieintensive Lösungen auftauchen. Die bekannteste Anwendung des Proof-of-Work-Konsensmechanismus ist Bitcoin.

Krypto-Assets, die sich auf die “Proof-of-Work”-Methode als Konsensmechanismus zur Validierung von Transaktionen stützen, verursachen indirekt erhebliche Kohlenstoffemissionen und wirken sich negativ auf das Klima und die Umwelt aus. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Proof-of-Work-Methode derzeit einen intensiven und ineffizienten Stromverbrauch hat.

Subjektive Datenquellen informieren schlechte Politik

Ohne fundierte technische Kenntnisse und Zugang zu den neuesten Forschungsergebnissen über die konkurrierenden Bitcoin-Protokolle ist es wahrscheinlich, dass die anhängigen Verordnungen, so gut sie auch gemeint sein mögen, dazu führen werden, dass Blockchain-Innovationen im Keim erstickt werden.

Die in der MiCA-Verordnung der EU enthaltene Definition ist nur für das BTC-Protokoll korrekt. Der Mechanismus des Proof-of-Work, der im ursprünglichen Bitcoin verwendet wurde und jetzt im BSV-Proof-of-Work-Protokoll vertreten ist, kompensiert den zusätzlichen Rechenaufwand nicht proportional. 

Vielmehr hängt der Anteil mit einer Kombination aus dem Energieaufwand für die Lösung des Rätsels und dem Rechenaufwand für die Validierung der Transaktionen zusammen, und dieser Anteil steigt, wenn die Blocksubvention mit der Zeit abnimmt.

“In großem Maßstab müssen die Proof-of-Work-Berechnungen mit der erhöhten Validierungslast ausgeglichen werden. Die tatsächliche Nutzung wird also zwischen mehreren Aspekten des Netzwerks ausgeglichen. In jedem Netzwerk, einschließlich Ethereum und BTC, werden Sie feststellen, dass die Transaktionsvalidierung mehrere Millionen Mal ineffizienter ist als das Hashing. Bei BSV wird die Validierungslast zum Energieverbrauch, und dieser bleibt im Vergleich zu bestehenden Systemen wie Visa niedrig. Das Problem ist die Größenordnung und nichts anderes”. – Dr. Craig Wright, Chief-Scientist bei nChain

Ist Proof-of-Stake die nächstbeste Lösung?

Aufgrund der falschen Annahme, dass Proof-of-Work-Konsensmechanismen rechnerisch nicht skalierbar sind und übermäßig viel Energie verbrauchen, haben viele versucht, “umweltfreundlichere” Ledger-Systeme zu finden.

Proof-of-Stake-Netzwerke ahmen die Struktur und die Prozesse echter Blockchains nach, sind aber in ihrem Kern nur Distributed-Ledger-Netzwerke und nicht standardmäßig Blockchains. 

Der Entwurf umfasst hochkomplexe mathematische Modelle und Algorithmen, um die mangelnde Sicherheit des Systems auszugleichen. Dies soll die Zentralisierung verbergen und bietet nur eine sehr geringe Sicherheit, da die Steuerung des Systems durch “Staking” oder “Voting” erfolgt.

Dieses Konsensmodell erleichtert die Kontrolle durch den Besitz derjenigen, die die “Mehrheit” der eingesetzten Münzen besitzen, und öffnet das Netzwerk für Sybil-Angriffe und oligarchische Entscheidungsprozesse.

Beim Proof-of-Stake besteht das Konzept darin, ständig neue Nodes zur Validierung von Transaktionen hinzuzufügen, was mit der Zeit zu einem direkten Anstieg des Stromverbrauchs führt, ohne dass ein Ende in Sicht ist. 50.000 Nodes zu haben, insbesondere wenn die meisten dieser Nodes nicht an der Validierung von Transaktionen oder der Erzeugung von Blöcken beteiligt sind, ist unnötig und nicht nachhaltig.

Um es noch einmal zu betonen: Proof-of-Stake-Hardware, die dem Netzwerk neu beitreten möchte, wird den Energieverbrauch des Ledgers um mehrere Kilowattstunden erhöhen, ganz zu schweigen von der Schaffung eines noch größeren CO2-Fußabdrucks aufgrund der zusätzlich erforderlichen Infrastruktur.

Das Proof-of-Stake-Argument beruht auf dem Missverständnis, dass der Stromverbrauch wegfällt, wenn man  Proof-of-Work aus der Gleichung herausnimmt. Dies entspricht nicht nur nicht den Tatsachen, sondern wenn wir den gesamten Stromverbrauch einiger Proof-of-Stake-Protokolle analysieren würden, würden wir sehen, dass das Argument nicht schlüssig ist.

Proof-of-Stake ist nicht energieeffizienter als ein skalierbares Proof-of-Work-System, und die meisten Experten sind sich einig, dass es auch nicht die robuste und widerstandsfähige wirtschaftliche und kryptografische Sicherheit bietet, die mit Proof-of-Work verbunden ist.

Sicherheit: Proof-of-Stake vs. Proof-of-Work

In einer Zeit, in der die Welt nach Lösungen für die Datenintegrität und den Schutz vor Cyberangriffen und Datenschutzverletzungen sucht, können wir die skalierbaren Blockchain-Lösungen, die uns heute zur Verfügung stehen, einfach nicht ignorieren, und wir können es uns auch nicht leisten, Sicherheit und Stabilität für ein falsches Gefühl der Nachhaltigkeit aufzugeben.

Während Proof-of-Stake zahlreiche zusätzliche Angriffsvektoren für die Cybersicherheit eröffnet, spiegelt und verbessert Proof-of-Work die CIA-Triade und die NIST-Cybersicherheitsrahmenwerke, die heute vielen Unternehmen und staatlichen Auftragnehmern als Richtschnur dienen, perfekt wider.

Das ursprüngliche Bitcoin-Protokoll wurde entwickelt, um Einzelpersonen den Austausch von Daten in einer völlig neuen Architektur zu ermöglichen, die eine Firewall zwischen der Identität des Nutzers und der Transaktion bildet.

Damit entfällt die Notwendigkeit einer vertrauenswürdigen dritten Instanz, und die Nutzer können die Kontrolle über ihre Identität behalten. Dies erhöht die Kosten für Cyberkriminelle erheblich, da sie die Netze von Millionen von Kunden einzeln angreifen müssen, anstatt ein einziges Netz ins Visier zu nehmen, das die Daten von Millionen von Kunden preisgibt.

Bitcoin basiert auf einem Design, das das Netzwerk vor schlechten Akteuren schützt, indem es ehrlichen Nodes erlaubt, Blöcke abzulehnen, die entweder versuchen, Münzen doppelt auszugeben oder die etablierten Regeln des Netzwerks zu verletzen.

Dieser Konsens wird durch die Akkumulation von Arbeitsnachweisen (Proof-of-Work) erzwungen, die es ehrlichen Nodes ermöglichen, ihre kollektive Hash-Power zu bündeln, um potenzielle Angreifer abzuwehren. Dies führt zu einer mathematisch undurchführbaren und auch monetär unpraktischen Situation, in der die Angreifer das ehrliche Netzwerk für eine unbestimmte Zeit überwältigen müssen, da sie versuchen, eine Arbeitskette aufrechtzuerhalten, die betrügerische Aktivitäten enthält.

Ein Rahmen zur Überprüfung und zum Vergleich von Blockchain-Technologien

Wie bereits erwähnt, ist es für niemanden einfach, sich in diesem komplexen System von Blockchain- und Digital-Ledger-Technologien zurechtzufinden.

Wenn wir nur einen Aspekt der Debatte untersuchen, können wir feststellen, dass es einen Mangel an Objektivität, an aktuellen Informationen und an technischem Fachwissen in Bezug auf die Unterschiede zwischen Kryptowährungen und Blockchain, Proof-of-Work und Proof-of-Stake gibt, und wie sich diese verschiedenen Konsensmodelle bei der Anwendung auf die kurz- und langfristige Energienutzung unterscheiden, sowie die Auswirkungen auf die globale Informationssicherheit.

Jenseits der boomenden Krypto-Casino-Token und gehypten NFTs, die derzeit die Aufmerksamkeit der meisten Menschen – einschließlich der Regulierungsbehörden – auf sich ziehen, bleibt die Notwendigkeit eines technologischen Fortschritts, um die Datensicherheit der nächsten Generation zu gewährleisten, da wir zu einer globalen datengestützten Wirtschaft übergehen.

Da immer mehr Regierungsbehörden beginnen, diese Technologien zu erforschen, wie es die Vereinigten Staaten kürzlich getan haben, bin ich der festen Überzeugung, dass sie sich bemühen müssen, ihren nationalen strategischen Überprüfungsansatz mit dem Schwerpunkt auf Sicherheit, Stabilität und Nachhaltigkeit zu synchronisieren. Dies erfordert einen Rahmen, um die Zusammenhänge zu erkennen und gleichzeitig das Ganze und die Teile der Systeme zu verstehen.

Durch die Verwendung eines ausgewogenen, einheitlichen und standardisierten Ansatzes zur Überprüfung und zum Vergleich von Blockchain-Technologien bin ich zuversichtlich, dass die politischen Entscheidungsträger es für völlig unnötig halten werden, die künftige Sicherheit des Netzwerks einer Nation sowie der Finanz- und Dateninfrastruktur zu verwirken, indem sie weniger sichere Modelle von Konsensmechanismen als Proof-of-Work anstreben. 
Es ist eine Angelegenheit von nationalem und öffentlichem Interesse, dafür zu sorgen, dass die stabile, sichere und nachhaltige Blockchain-Technologie einen ungehinderten Weg findet, um die ihr innewohnende Skalierbarkeit zu erfüllen und den weltweit wachsenden Daten- und Finanzbedarf zu bewältigen, was die Möglichkeiten der heutigen begrenzten digitalen Infrastruktur übersteigt. 

Der folgende Rahmen wurde entwickelt, um Ermittlungsbehörden bei der Überprüfung und dem Vergleich von Blockchain-Technologien anhand der Kriterien Sicherheit, Stabilität und Nachhaltigkeit zu unterstützen.

Der Rahmen verwendet Begriffe, die kein tiefes technisches Verständnis von Blockchain-Technologien erfordern, sondern vielmehr einen ausgewogenen Rahmen für politische Entscheidungsträger bieten, um nachhaltige, nutzungsbasierte Blockchain-Angebote zu identifizieren.
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