Blockchain-Mining-Netzwerke sind oft Opfer ihres Erfolgs. Die beiden heutigen Realitäten, die die Bergbaulandschaft abgrenzen und dazu führen, dass Blockchains nicht das, was sie versprechen, bleiben, sind 1) das anhaltende technologische Wettrüsten, das von inhärenter Wettbewerbsgier angetrieben wird; und 2) die steigenden Energiekosten im Zusammenhang mit dem Proof-of-Work-(PoW)-Mining. Blockchains, die auf dem PoW-Konsens aufbauen, sind in Bezug auf ihre Hash-Rate stark ungleich und zunehmend zentralisiert. Diese Konzentration der Mining-Macht in immer weniger Händen ist ein Angriff auf die grundlegende Voraussetzung für Verteilung und Dezentralisierung, die Blockchains besitzen.
Darüber hinaus hat die Motivation, die Mining-Leistung hochzufahren, einen Dominoeffekt in Bezug auf unkontrollierbare Energiekosten, die das Potenzial haben, unwiderrufliche Umweltschäden zu verursachen, wie dies der Kernpunkt der chinesischen Bitcoin (BTC) Mining-Saga war. Um eine nachhaltige Zukunft für Blockchain und Kryptowährungen zu gewährleisten, muss die Hash-Rate gerechter verteilt werden, um sicherzustellen, dass die Hauptkomponenten der Verteilung und Dezentralisierung intakt bleiben. Dies erfordert eine Neuinterpretation des Mining-Prozesses, wie wir ihn kennen, und erfordert eine Umstrukturierung der PoW-Systeme.
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Die nachteiligen Auswirkungen der Rezentralisierung des Bergbaus
Bevor wir auspacken, wie eine solche Lösung aussehen kann, lohnt es sich, das Ausmaß der Probleme hervorzuheben. Der PoW-Konsens war und ist für die anhaltende Popularität, den Erfolg und die Zuverlässigkeit von Bitcoin unerlässlich. Vor allem bietet PoW eine Lösung für das bekannte Problem der byzantinischen Generäle in den Bereichen Mathematik und Informatik, durch ein Anreizsystem und ein kontinuierliches Ressourcenengagement, das es einer böswilligen Partei unmöglich macht, sich in einen ehrlichen Konsens einzumischen.
Verteilung und Dezentralisierung bleiben die entscheidenden Aspekte bei der Lösung des Dilemmas, in dem sich die Parteien auf eine einzige Strategie einigen müssen, um ein vollständiges Scheitern zu vermeiden, indem ein breiter Konsens über die „Botschaft“ ermöglicht und das Risiko beseitigt wird, das sich aus der Korruption oder Unzuverlässigkeit einiger der beteiligten Parteien ergibt. Doch je zentralisierter und dominiert von einer kleinen Anzahl von Entitäten ein Blockchain-Netzwerk wird, desto weniger kann das Konsensprotokoll als Lösung für dieses Problem fungieren. Der Aufstieg massiver ASIC-Farmen ermöglicht es einer Handvoll mächtiger Akteure, die Kontrolle über die Blockchain-Infrastruktur auszuüben, und bedroht damit ihre Fähigkeit, verteilt und dezentralisiert zu bleiben – und letztendlich vertrauenswürdig.
Dieses „Late-Stage“-Problem des PoW-Konsens entsteht dadurch, wie Bergleute durch den Wettbewerb um die Blockbelohnung Anreize erhalten. Obwohl dieser Alles-oder-Nichts-Wettlauf an die Spitze ein wesentlicher Bestandteil der spieltheoretischen Struktur für die Sicherheit des Netzwerks ist, wirft er auch ernsthafte Probleme auf. Insbesondere führt es zu dem allegorischen „Betrugsathletenproblem“, das beschreibt, wie die Teilnehmer, wenn die Belohnung für ein Rennen viel wert ist, fast alles tun, um zu gewinnen, einschließlich Betrug. Stellen Sie sich eine Gruppe von Athleten an der Startlinie des ersten einer Reihe von Rennen vor, wobei jeder versucht, als erster die Ziellinie zu überqueren und einen Preis zu gewinnen.
Der Gewinn jedes Rennens ist mit einer gewissen Portion Glück verbunden (nicht nur der Schnellste triumphiert), aber die Gewinnchance steigt mit der Geschwindigkeit des Athleten. Betrug ist in diesem Fall definiert als das Erlangen eines erheblichen Vorteils gegenüber den anderen Läufern durch den Einsatz von Technologie und/oder Absprachen, so dass der Sieger jedes Rennens nicht zufällig genug ist, um eine Lösung für das Problem der byzantinischen Generäle zu bieten ( nämlich verteilter Konsens durch eine ausreichend zufällig verteilte Ressourcenzusage).
In ähnlicher Weise führt das PoW-Rennen zur Entwicklung immer energiehungrigerer Maschinen und größerer Mining-Farmen, reduziert die Dezentralisierung und Verteilung des Netzwerks und verhindert, dass die Ressourcenbindung als Mittel zur vertrauenswürdigen Überprüfung fungiert. Darüber hinaus erhöht es den Gesamtenergieverbrauch des Netzwerks, möglicherweise bis zu einem Punkt, an dem er sich negativ auf die Umwelt auswirken könnte, wenn er nicht kontrolliert wird.
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Ausbalancieren des Protokolls für Blockchain-Mining-Netzwerke
Um eine Lösung für das Problem des Cheating-Athleten zu entwickeln, ist es notwendig, mit der Erkenntnis zu beginnen, dass es nicht die gesamte Hash-Rate eines Blockchain-Netzwerks ist, die ihm Sicherheit gibt; es ist vielmehr, wie diese Hash-Rate verteilt wird. Zu diesem Zweck sucht man nach einer Lösung, bei der die Umverteilung der Hash-Rate ein grundlegendes Merkmal des Protokolls ist (anstatt der Politik oder zentralisierten Komitees überlassen zu werden – egal wie gut gemeint ist).
Es ist möglich, die Chancen, „das Rennen“ zu gewinnen, auszugleichen, indem den Läufern, die deutlich schneller sind, ein Handicap zugewiesen wird und den Läufern, die deutlich langsamer sind, einen Vorteil verschafft. In einem Blockchain-Netzwerk kann dies durch einen Peer-to-Peer-, thermodynamisch-ähnlichen Ausgleichsprozess umgesetzt werden, der die individuelle Hashing-Schwierigkeit für Miner reibungslos und nachweisbar anpasst. Dies ermöglicht es dem Netzwerk, sich in Richtung eines Gleichgewichts der effektiven Hash-Rate zu bewegen und die schlimmsten Exzesse der Zentralisierung der Mining-Power im Netzwerk zu umgehen, während es weiterhin autonom ohne vertrauenswürdige Beteiligung Dritter betrieben wird.
Es gibt derzeit sehr viele Implementierungen der Blockchain-Technologie, von denen die meisten einen wirtschaftlichen oder monetären Wert besitzen und eine zugrunde liegende Technologie verwenden, die darauf abzielt, die Sicherheit und Effizienz des Netzwerks bestmöglich zu gewährleisten. Allerdings kann ein algorithmisches Balancing-Protokoll, das das Netzwerk näher an eine homogene Verteilung drängt (wenn auch nicht vollständig – ein vollständig „flaches“ Netzwerk würde seine eigenen wirtschaftlichen und Sicherheitsprobleme mit sich bringen), das optimale Gleichgewicht zwischen Verteilung und wirtschaftlicher Anreizwirkung erreichen. Dies kann monopolistische Mining-Praktiken erheblich reduzieren und gleichzeitig den CO2-Fußabdruck des Netzwerks auf ein Minimum reduzieren, indem die kontinuierliche Steigerung der Rechenleistung durch kostspielige Technologien und den Bau großer ASIC-Farmen verhindert wird.
Eine grünere, gerechtere, sicherere Zukunft
Die Probleme, die sich aus der weit verbreiteten Rezentralisierung des Bergbaus ergeben, die wir heute häufig sehen, stellen eine erhebliche Herausforderung für den PoW-Konsens dar, sollten jedoch nicht sein Ende bedeuten. PoW entstand als revolutionäre Technologieinnovation und löste ein seit langem bestehendes mathematisches und computerwissenschaftliches Problem, das den Weg für den Erfolg von Bitcoin und vielen anderen Kryptowährungen ebnete und gleichzeitig ein völlig neues Mittel des wirtschaftlichen Austauschs versprach. Es besteht die Gefahr, dass wir die transformative Kraft von PoW nicht vollständig ausschöpfen, wenn wir sie zu hastig beiseite legen.
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Hier gibt es Ähnlichkeiten mit der Erforschung von Wirtschaftssystemen durch die Menschheit. Der Kapitalismus ist eines der größten und fortschrittlichsten Systeme, das jemals in der Geschichte der Menschheit entwickelt wurde – es verbessert Innovation, Lebensdauer, Chancen und Lebensqualität für Milliarden von Menschen. Wenn sie jedoch nicht kontrolliert wird, kann sie zu beispiellosem Wohlstand und Ungleichheit führen und uns möglicherweise sogar an den Rand einer Klimakatastrophe bringen. Anstatt es vollständig aufzugeben, versuchen Gesellschaften normalerweise, die Vor- und Nachteile dieses Systems abzuwägen – eine Form des gemäßigten Kapitalismus zu schaffen, in der Gier und monopolistische Bestrebungen nicht vollständig dominieren dürfen, damit ein verantwortungsbewussteres, funktionierendes , eine gerechtere Gesellschaft entstehen und gedeihen kann. Dies ist weitgehend das, was Gesellschaften (mit unterschiedlichem Erfolg) in Form von Vermögensumverteilung versucht haben, zum Beispiel durch Besteuerung, Antimonopolgesetze usw.
In ähnlicher Weise ist der PoW-Konsens eine revolutionäre Erfindung, muss jedoch gemildert werden, um die schlimmsten Exzesse der Gier innerhalb des Systems einzudämmen. Gemeinsam haben wir die Chance – und die Verantwortung –, das PoW-Konsensprotokoll stärker an den Bedürfnissen der Gesellschaft und seinem ursprünglichen Zweck auszurichten, indem monopolistische Tendenzen reduziert und eine Rezentralisierung des Krypto-Mining verhindert werden. Einfach gesagt, anstatt das Rad neu zu erfinden (PoW zugunsten riskanter Alternativen aufzugeben), ist eine Möglichkeit erforderlich, das Rad effektiver zu nutzen, um eine Maschine zu bauen, die die Welt verbindet und verändert.
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