Die Ethereum-Gemeinschaft hat jetzt einen Fahrplan, wenn auch einen verwirrenden.
Der am Mittwoch fallen gelassene Bericht des Ethereum-Mitbegründers Vitalik Buterin über den Stand der Netzwerkkarte hilft, die nächsten fünf bis zehn Jahre für eine globale Gemeinschaft von 20.000 Entwicklern in einen Kontext zu stellen und gleichzeitig ein Schlüsselthema für die nächste Version bei Bitcoin Billionaire der Blockkette hervorzuheben: die Skalierbarkeit.
Das Eth 2.0-Forschungsteam orientiert sich nun an einem neuen Konzept namens „polynomiale Verpflichtungen“, um die pro Berechnung im Netzwerk verwendeten Daten zu reduzieren, so ein Blog-Post des Forschers Danny Ryan vom 17. März.
Von Buterin als „magische Mathematik“ bezeichnet, werden Polynomverpflichtungen als eine Möglichkeit betrachtet, den Zustand des Netzwerks bei niedrigen Berechnungskosten zu überprüfen, ein Hauptziel des zukünftigen Netzwerks.
Dennoch markiert Buterins Karte seine magische Mathematik für die Netzwerkintegration erst in der dritten Phase des mehrjährigen Vorstoßes zu Eth 2.0.
„Polynomische Verpflichtungen könnten der große Durchbruch sein, auf den wir gewartet haben“, sagte Ryan, insbesondere im Hinblick auf die Speicherung von Kontodaten in der nächsten Version von Ethereum.
Die Stiftung Ethereum reagierte nicht auf eine Bitte um einen Kommentar in der Presse.
Magische Mathematik
Polynomverpflichtungen ähneln den Polynomen, die wir alle in der Grundschule gelernt und geliebt haben: ein mathematischer Ausdruck mit sowohl Variablen als auch Koeffizienten (d.h., Y=2X).
Aber auch hier handelt es sich um magische Mathematik, so dass es nicht ganz so einfach ist.
Buterin beschreibt Polynomverpflichtungen als „eine Art ‚Hash‘ irgendeines Polynoms P(x) mit der Eigenschaft, dass man Hashes arithmetisch überprüfen kann“. Das ursprüngliche Papier über Polynomverpflichtungen synthetisiert das mathematische Schema als „sechs Algorithmen“, die den Nachweis eines Ereignisses mit möglichst wenig Rechendaten erbringen.
„Wir schlagen vor, die Merkle-Bäume durch eine magische Mathematik namens „Polynomverpflichtungen“ zu ersetzen, um den Blockkettenzustand zu akkumulieren“, sagte Buterin im Blogbeitrag der Ethereum Foundation. „Zu den Vorteilen gehört die Reduzierung der Größe der staatenlosen Klientenzeugen (ohne Vertragscode und Zustandsdaten) auf nahezu Null“.
(Für die mathematisch Veranlagten findet sich unten eine dreiteilige Serie über Polynomverpflichtungen, die von Justin Drake von Eth 2.0 veranstaltet wird).
Der Blockkettenzustand
Blockketten zeichnen sowohl die Ins und Outs auf, die Benutzer bei der Transaktion erstellen. Insgesamt gibt es zwei Arten bei Bitcoin Billionaire von Blockchain-Abrechnungssystemen: das UTXO-Modell (Unspent Transaction Output) und das kontenbasierte Modell. Bitcoin verwendet das erstere, während Ethereum das letztere verwendet.
Wenn ein Benutzer Bitcoin im UTXO-Modell ausgeben möchte, zieht die Transaktion die gesamte Historie dieser Münzen mit sich, die dann von jedem Peer im Netzwerk überprüft wird.
Das Kontenmodell hingegen zeichnet nur die Transaktion zwischen den beiden Peers auf, während Fragen zur Gültigkeit der Transaktion in Verbindung mit einem Transaktionsbeleg an die Ethereum Virtual Machine (EVM) gerichtet werden. Die EVM führt Zustandsänderungen – die laufenden Konten und Salden der Blockkette – im Namen der Benutzer aus.
Jeder Block auf Ethereum – der die Transaktionen in genau diesen Block bindet – enthält auch einen Beweis, einen Merkle-Baum, der sich mit dem Beginn der Geschichte des Netzwerks verbindet. Dieser Beweis enthält den Empfang des oben genannten Staates und wird für die Ausführung einer Transaktion durch den EVM benötigt.
Dieser letzte Teil war für Ethereum jedoch ein heikles Thema.
Warum? Merkle-Bäume sind dateneffizient, aber nicht dateneffizient genug für die Ambitionen von Eth 2.0. Hier geschieht die Magie.
Die aktuelle Einrichtung des Merkle-Baums benötigt etwa 0,5 MB pro Transaktion. Ryan schätzt, dass polynomische Verpflichtungsschemata das Gewicht der staatlichen Beweise auf 0,001 bis 0,01 MB reduzieren würden. Für ein Netzwerk, das in letzter Zeit durchschnittlich etwa 700.000 Transaktionen pro Tag durchführt, summieren sich die Einsparungen bei der Datenberechnung.
Die Idee eines staatenlosen Clients ist daher seit mindestens Oktober 2017 in Arbeit, um die Datenmenge für das große Upgrade von ethereum zu reduzieren.
Mehrere Projekte außerhalb von Ethereum stützen sich ebenfalls auf polynomische Verpflichtungen auf ihre eigene Art und Weise, einschließlich des Null-Wissens-Beweises von Zcash, Halo.
Buterin sagte, dass seine Umsetzung der Polynomverpflichtungen eine von vielen bleibt. Außerdem befindet sie sich noch in der Forschungsphase.
„Obwohl unglaublich vielversprechend, ist ein Teil dieser Forschung und der magischen Mathematik sehr neu. Wir müssen mehr Zeit aufwenden, um die Komplexität und die Kompromisse besser zu verstehen und einfach mehr Augen auf diese neue und aufregende Technik zu werfen“, schloss Ryan.