Was macht Bitcoin großartig? Ein Wissenschaftler ist auf einer Suche, um herauszufinden

Visum, PayPal, Bitcoin. Das letzte, so scheint es, ist nicht wie die anderen.

Du denkst wohl, natürlich, natürlich. Es ist einzigartig im Vergleich zu älteren Institutionen, diejenigen, die erste digitale Währung möglich durch die Speicherung von Zahlungsdaten in zentralen Datenbanken.

Aber das könnte nur eine Möglichkeit sein, es zu betrachten.

Informatiker und Entwickler sind schnell zu bemerken, dass der Grund Bitcoin es gelungen ist, sein Geldsystem zu dezentralisieren, weil es sich um vergangene Computer-Konsens-Protokolle verbessert, ein Punkt, den Cornell Associate Professor Elaine Shi in ihrer Präsentation bei der letzten Stanford-Blockchain-Sicherheit betonte Konferenz.

Auch nach 30 Jahren Forschung, Shi erklärt, klassische Konsensus-Protokolle unter bestimmten Bedingungen fehlschlagen. Aber sie glaubt, dass Bitcoin anders ist, weil es mehr "robust" ist.

Allerdings ist die Definition und mathematische Rechtschreibung dieser Unterschiede nicht so einfach zu tun.

Shi sagte CoinDesk:

"Der Erfolg des Protokolls ist dem wissenschaftlichen Verständnis voraus."

Trotz der Herausforderung scheint der Akademiker entschlossen zu sein, aufzuholen.

Sitzen in der Kälte nach einem langen Tag der Sicherheitspräsentationen, plauderte sie aufgeregt über die einzigartigen Eigenschaften von bitcoin.

Sie stellte fest, dass andere neuere Forschungen versucht haben, einen formalen Sicherheitsprinzip für Bitcoin zu entwickeln, und dass Denker von IC3 und anderswo jetzt suchen, um potenzielle Schwachstellen zu begleiten und zukünftige Forschung in das Protokoll zu informieren.

Erste Aufregung

Shi's Neugier wurde erstmals 2010 oder 2011 gefeiert, während sie für das Technologieunternehmen Xerox PARC in Palo Alto arbeitete.

Es war dann, dass ihr Freund, ein Hobby und Bergmann, ihr das Bitcoin-Weißbuch zeigte. Sie lesen es zusammen, fasziniert

"Wir haben versucht zu verstehen, warum Bitcoin ausging", sagte sie.

Aus ihrer Sicht war es eine große Sache, dass die Währung im Vergleich zu ecash, einer Technologie, die in der Welt von dem langjährigen Kryptographen David Chaum in der Mitte der 1990er Jahre in die Welt gebracht wurde,

"Zu dieser Zeit haben sie eine anspruchsvollere Krypto angenommen, aber es gab nicht so viel Traktion", sagte sie.

Sie fügte hinzu, dass sie beeindruckt war, dass Bitcoin hingegen eine schnellere Adoption sah und einfache Kryptographie verwendet - Public Key Verschlüsselung, Signaturen und Hashfunktionen.

"Eine große Sache für Bitcoin war, dass es die Anreize richtig gemacht hat.Es gab Anreize für Early Adopters.Es gibt verschiedene andere Aspekte, die vielleicht hat es richtig in Bezug auf Anreize und möglicherweise mit Adoption geholfen und wie es gewann Popularität" Sie hat hinzugefügt.

Schläfriger Konsens

Später zog Shi an die Universität von Maryland, wo sie ihre Bitcoin-Forschung fortsetzte und dann zu Cornells Initiative für CryptoCurrencies & Contracts (IC3), dem Universitätszentrum für das Studium auf allen Sachen blockchain.

Ihre Präsentation in Stanford, "Rethinking Large-Scale Consensus", diskutierte ihre neue Forschung, um zu überdenken, wie Bitcoin anders funktionieren könnte, aber behalten seine einzigartigen Eigenschaften. Das Ergebnis ist ihr vorgeschlagenes "schläfriges" Modell des Konsenses.

Sie stellte fest, dass, als sie fragte, warum die Leute die Verwendung einer Blockkette anstatt eines lang studierten klassischen Protokolls wie PBFT erforschten, die Leute typischerweise "weil es robuster" ist.

Das ist die gemeinsame Weisheit. Aber sie stellte fest, dass es aus einer akademischen Perspektive schwierig war, sogar zu definieren, was "robust" genau bedeutet.

In diesem Licht erforscht der "verschlafene Konsens" ein bestimmtes Stück von Bitcoins Robustheit: sporadische Partizipation, wo die Knoten verlassen und das System betreten können, wie sie wollen. Es untersucht, ob ein System ohne Nachweis der Arbeit so robust sein kann, der Algorithmus, der zu einer vereinbarten Transaktionsgeschichte führt

Im Shi-Modell gibt es "schläfrige" Knoten (die offline sind) und "wach" Knoten (die online und aktiv sind).

Shi zeigte Bilder von Schneewittchen an, um jeden Staat zu zeigen und zu zeigen, dass sich diese Knoten zwischen diesen beiden Staaten verschieben können.

"Zum Beispiel, wenn der Prinz Schneewittchen küsst, wacht sie auf und fährt fort zu beteiligen", sagte sie. "Schneewittchen ist eine sehr robuste Prinzessin."

Neues Protokoll, neue Probleme

Ein Weg zu testen Sie die Robustheit des Systems ist zu sehen, ob es zu einer Einigung kommen kann, wenn 51% der Online-Knoten sind "ehrlich" (und daher wird nicht akzeptieren, eine ungültige Transaktion), auch mit dieser Eigenschaft der sporadischen Teilnahme.

Klassische Modelle scheitern hier. In der Tat ging Shi so weit zu sagen, dass kein klassisches Protokoll, ob synchron oder asynchron, hält. Nicht einmal wenn 99% der Online-Knoten ehrlich sind.

Sie kam zu dem Schluss, dass Bitcoin, wie die herkömmliche Weisheit sagt, in der Tat robust ist. Es ist ein System, das seit acht Jahren läuft und läuft, und das geht weiter, solange 51% der Knoten ehrlich sind.

"Sleepy" -Konsens baut auf dieser Robustheit auf, aber umgibt das Protokoll in einer Weise, die Bitcoins Proof-of-Work gründet.

Das Forscherteam stellte fest, dass das gezwungene System in gewisser Weise robuster war, aber mit dem Neubau entstanden auch neue Sicherheitsprobleme.

Die Arbeit ist hier fortlaufend, und Shi sagte, dass das Protokoll für jetzt Konsortium-Blockchains im Sinne der von der Linux-geführten Hyperledger freigegeben ist.

Noch einmal gibt es vielleicht noch andere Elemente für die "Robustheit" von Bitcoin.

Ein weiteres Projekt von Shi und IC3, FruitChains, erforscht die theoretische Komponente von Bitcoin, oder wie es die Teilnehmer dazu anregt, in einer Weise zu handeln, die letztlich allen zugute kommt.

Das Ergebnis der Forschung ist ein Vorschlag für eine "faire Blockkette", bei der Blockbelohnungen und Transaktionsgebühren gleichmäßig verteilt sind und es weniger Abweichungen gibt.

Jedes Stück auf eigene Faust analysieren könnte etwas größeres erreichen.

"Im Allgemeinen brauchen wir eine neue wissenschaftliche Grundlage für all das", sagte Shi.

Unerwartete Richtungen

Dennoch betonte Shi, dass es sich hier nicht darum geht, Dinge nur um der akademischen Neugier zu definieren.

Sobald die Leute die Protokolle besser verstehen, gibt es verschiedene, vielleicht unerwartete Richtungen, um zu gehen. Im Großen und Ganzen werden die Forscher ein besseres Verständnis dafür haben, wie sich öffentliche Blockketten verbessern lassen.

Proof-of-Work ist teuer, zum Beispiel, wie leistungsstarke Computer aus der ganzen Welt sind derzeit Hash-Puzzles in schwindelerregenden Raten, um Blockchains wie Bitcoin und Ethereum zu sichern. Viele Forscher, wie diejenigen, die auf Proof-of-Stake für Ethereum arbeiten, versuchen, einen Weg um diese massiven Stromforderungen zu entwickeln.

Mehr Forschung könnte dazu beitragen, festzustellen, ob diese Bemühungen umsonst sind oder nicht.

Darüber hinaus argumentiert Shi, dass es wichtig sei, an dem Verständnis der Sicherheit des Protokolls zu arbeiten und mathematische Beweise aufzuschreiben, die möglicherweise versteckte Protokollfehler hervorrufen könnten.

"Die Leute haben irgendwie diese sehr netten Intuitionen entwickelt, aber es ist immer noch sehr, sehr schwierig, Design ein nachweislich korrektes Protokoll zu machen. Das ist sehr, sehr wichtig, wenn es sich um so etwas wie cryptocurrency handelt, denn wenn das Protokoll kaputt ist, dann ist dein Geld auf dem Spiel ", sagte sie.

Ein "nachweislich korrektes" Protokoll dagegen ist es, das bestimmte mathematische Anforderungen erfüllt.

Sie erwähnte, dass ein solches Protokoll dazu beitragen könnte, zukünftige Situationen im Sinne des DAO abzuwehren - das Ethereum-Projekt, das im Scheitern endete.

"Es ist sehr einfach, einen Fehler zu machen, wenn du diesen ganzen Prozess nicht durchmachst", sagte sie. "Ich denke, dass sowohl in der Akademie als auch in der Industrie gibt es diese riesige Notwendigkeit für diese Protokolle, einschließlich sowohl Konsens und Kryptographie. "

Sie argumentierte auch, dass intelligente Verträge erweiterte Kryptographie-Protokolle erfordern.

"IC3 möchte helfen, diese sicher zu machen, indem sie Protokolle erstellen. Und entfalte sie in der realen Welt ", fügte sie hinzu.

Kombinieren von Disziplinen

Darüber hinaus hat Shi andere Forschungsideen.

Ein potentielles Projekt ist es, eine Programmiersprache zu entwerfen, die Coder mit wenig Kenntnis der Kryptographie zu schaffen würde, um sicherere Apps zu schaffen. Programmierer könnten vage sagen, welche Sicherheitseigenschaften sie benötigen, und die Programmiersprache selbst würde entscheiden, welches Konsens-Protokoll am besten unter der Haube verwendet würde.

Zu ​​Shi ist die Fähigkeit, Disziplinen so zu kombinieren, zum Teil das, was so aufregend ist. Und Bitcoin ist ein reicher Bereich, um mit Kryptographie besonders zu experimentieren, sagte sie.

Das ist wie die Goldmine von Problemen. "

Bitcoin-Labyrinth-Bild über Shutterstock

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