Selbst erfahrene Benutzer haben möglicherweise Schwierigkeiten, einige der komplexeren Krypto-Begriffe zu verstehen. Manchmal muss man einfach nicken, wenn jemand beiläufig von Blobs und Byzantine Fault Tolerance in ihren Geschichten spricht. Die Bitcoin-Industrie, bekannt für ihre schnelle Innovation, hat ein komplexes Vokabular geschaffen, das selbst erfahrene Experten manchmal auf die Probe stellt. Lassen Sie uns dieses Problem ein für alle Mal angehen.

Dieser Artikel zerlegt sieben der komplexesten und oft missverstandenen Phrasen in der Blockchain-Umgebung in ihre Einzelteile und bietet somit eine gründliche Untersuchung ihrer Bedeutungen, Anwendungen und zukünftigen Konsequenzen für digitales Geld.

Byzantine Fault Tolerance: Das Fundament der Blockchain-Sicherheit

Die meisten der Millionen Krypto-Enthusiasten haben vielleicht schon von der Byzantine Fault Tolerance gehört. 99,9 % von ihnen können jedoch nicht vernünftig definieren, was es ist.

Normalerweise haben Personen, die die Geschichte der Bitcoin-Entstehung studieren und herausfinden, dass Satoshi Nakamoto das Mining genau zur Lösung des Byzantine Fault Tolerance-Problems verwendet hat, ebenfalls kein klares Verständnis davon, was es ist.

Ist es konventionell zu glauben, dass das Problem mit dem Mining zusammenhängt? Nein, nicht wirklich.

Byzantine Fault Tolerance (BFT), ein Begriff, der von einem theoretischen Informatikproblem namens Byzantine Generals Problem abgeleitet ist, ist entscheidend für die Blockchain-Technologie. Erstmalig 1982 von Leslie Lamport, Robert Shostak und Marshall Pease vorgestellt, hebt dieses Problem die Schwierigkeiten hervor, in einem verteilten System Konsens zu erreichen, in dem Mitglieder feindselig oder unzuverlässig sein könnten.

Bei dem Byzantine Generals Problem müssen mehrere Generäle einen Angriff auf eine Stadt koordinieren. Sie können nur durch Boten miteinander interagieren; bestimmte Generäle könnten Verräter sein, die versuchen, die Strategie zu untergraben. Die Schwierigkeit besteht darin, eine Strategie zu entwickeln, die es den gehorsamen Generälen ermöglicht, sich auch in Anwesenheit von Verrätern zu einigen.

Byzantine Fault Tolerance im Kontext der Blockchain ist die Fähigkeit eines Systems, wie beabsichtigt zu funktionieren und Konsens zu erreichen, selbst wenn einige seiner Komponenten ausfallen oder bösartig handeln. Die Wahrung der Integrität und Sicherheit verteilter Netzwerke hängt davon ab.

Durch den Proof-of-Work (PoW) Konsensmechanismus löste Satoshi Nakamoto, der pseudonyme Autor von Bitcoin, im Wesentlichen das Byzantine Generals Problem für digitale Währungen. Miner in PoW konkurrieren darum, schwierige mathematische Probleme zu lösen; der Gewinner erhält die Chance, den nächsten Block zur Blockchain hinzuzufügen. Da diese Methode rechnerisch kostspielig ist, haben Miner großen finanziellen Anreiz, ehrlich zu handeln.

Die PoW-Lösung funktioniert, weil:

1. Die Teilnahme teuer ist, was entweder gutartige oder negative Aktivitäten entmutigt.
2. Die Komplexität der Rätsel garantiert, dass keine Entität das Netzwerk leicht beherrschen kann.
3. Die längste Kettenregel bietet einen einfachen Ansatz, die richtige Blockchain-Version zu finden.

PoW ist jedoch nicht die einzige Lösung für das Byzantine Generals Problem auf der Blockchain. Um BFT auf energieeffizientere Weise zu lösen, wurden andere Konsenssysteme wie Delegated Proof-of-Stake (DPoS) und Proof-of-Stake (PoS) entwickelt.

Zum Beispiel verwendete Ethereum während des Wechsels von PoW zu PoS ein BFT-Konsensverfahren namens Gasper, auch bekannt als „The Merge“. Starke Garantien der Byzantine Fault Tolerance werden durch die Kombination von Casper FFG (ein PoS-basiertes Finalitätssystem) mit der LMD-GHOST Fork-Choice Regel erreicht, wodurch der Energieverbrauch erheblich reduziert wird.

Das Verstehen der grundlegenden Konzepte, die die Zuverlässigkeit und Sicherheit von Blockchain-Systemen gewährleisten, hängt von einem Bewusstsein für BFT ab. Neue Ansätze für BFT tauchen auf, und bestimmen so die Richtung verteilter Systeme, während sich die Technologie entwickelt.

Nonce: Das kryptografische Puzzleteil

Nonce ist eine Art Blockchain-Unsinn. Entschuldigung für diesen Witz. Während andere es vielleicht ein- oder zweimal gehört haben und einfach glauben, dass es ein Bestandteil des Sicherheitscodes ist, wissen Miner und Entwickler, was es ist. Nun, es ist, bis zu einem gewissen Grad.

Obwohl es einfach erscheint, ist die Idee einer Nonce im Bereich der Blockchain-Technologie—insbesondere in Proof-of-Work-Systemen wie Bitcoin—sehr wichtig. „Nonce“ steht für „number only used once“ (eine Zahl, die nur einmal verwendet wird), und es ist ein grundlegender Teil des Mining-Prozesses, der Blockchain-Transaktionen sicherstellt und verifiziert.

Beim Bitcoin-Mining ist eine Nonce ein 32-Bit (4-Byte)-Feld im Block-Header. Miner manipulieren diese Nummer, um einen Hash des Block-Headers zu erzeugen, der bestimmte Anforderungen erfüllt—genauer gesagt, einen Hash, der kleiner ist als ein von der aktuellen Schwierigkeitsgrad des Netzwerks vorgegebener Zielwert.

Der Mining-Prozess funktioniert wie folgt. Ein Miner stellt einen Block aus anstehenden Transaktionen zusammen.

Der Block-Header wird erstellt, der mehrere Elemente einschließt:

• Versionsnummer
• Hash des vorherigen Blocks
• Merkle-Wurzel (ein Hash, der alle Transaktionen im Block repräsentiert)
• Zeitstempel
• Schwierigkeitsziel
• Nonce (anfangs auf 0 gesetzt)

Der Miner hasht den Block-Header unter Verwendung des SHA-256-Algorithmus. Wenn der resultierende Hash die Schwierigkeitskriterien erfüllt, gilt der Block als „gelöst,“ und der Miner überträgt ihn an das Netzwerk. Wenn der Hash nicht die Kriterien erfüllt, erhöht der Miner die Nonce und versucht es erneut.

Dieses Erhöhen der Nonce und erneutes Hashen setzt sich fort, bis ein gültiger Hash gefunden wird oder der Nonce-Bereich—2^32, oder etwa 4 Milliarden Möglichkeiten—erschöpft ist. Sollte der Nonce-Bereich ohne korrekten Hash erschöpft sein, können Miner andere Block-Header-Komponenten (wie den Zeitstempel) ändern und von vorne beginnen.

Die Nonce erfüllt mehrere wichtige Rollen.

Das Netzwerk kann die Schwierigkeit des Minings verändern, indem es verlangt, dass Miner eine bestimmte Nonce identifizieren, die einen Hash erzeugt, der bestimmte Anforderungen erfüllt. Dadurch bleibt die Blockzeit—etwa 10 Minuten für Bitcoin—konstant, unabhängig von Schwankungen der Gesamt-Hash-Leistung des Netzwerks.

Die Nonce ist die Variable, die Miner steuern, um die eigentliche „Arbeit“ im Proof-of-Work zu leisten. Das Finden der richtigen Nonce zeigt, dass ein Miner rechnerische Ressourcen verwendet hat.

Das Manipulieren der Blockchain ist ziemlich herausfordernd, da die Nonce, die einen Block löst, unvorhersehbar ist. Um ehrliche Miner kontinuierlich zu übertreffen, müsste ein Angreifer mehr als die Hälfte der Hash-Leistung des Netzwerks kontrollieren.

Die Nonce sorgt für faire Wettbewerbsbedingungen für Miner. Das Finden eines legitimen Blocks ist im Wesentlichen zufällig und hängt von der Rechenleistung ab, die ein Miner anbietet.

Obwohl die Idee einer Nonce in PoW-Systemen weit verbreitet ist, werden Versionen davon in anderen Umgebungen angewendet. Bei Ethereum-Transaktionen beispielsweise wird eine Nonce verwendet, um sicherzustellen, dass jede Transaktion nur einmal und in der richtigen Reihenfolge abgewickelt wird.

Die Funktion von Nonces könnte sich mit der Entwicklung der Blockchain-Technologie verschieben. Für Proof-of-Stake-Systeme zum Beispiel fehlt die Idee des Minings und der Nonces, wie sie in PoW angewendet werden. Trotzdem bleibt das grundlegende Konzept der Verwendung unvorhersehbarer, einmaliger Zahlen zur Gewährleistung von Sicherheit und Fairness in vielen Blockchain-Systemen wichtig.

Rollups: Rationalisierung von Layer-2-Transaktionen

Wenn Sie in der Welt von DeFi sind, haben Sie bestimmt schon von Rollups gehört. Trotzdem besteht die Wahrscheinlichkeit, dass Ihr Wissen darüber irgendwie mit Layer-2-Lösungen über der Layer-1-Blockchain zusammenhängt.

Nun, ja, aber es gibt noch mehr dazu.

Rollups haben sich als potenzielle Antwort zur Steigerung des Transaktionsdurchsatzes und zur Senkung der Gebühren entwickelt, da Blockchain-Systeme wie Ethereum mit Skalierbarkeit zu kämpfen haben. Rollups sind Layer-2-Skalierungsmethoden, die Transaktionsdaten auf Layer-1 posten, während die Transaktionsausführung außerhalb der Haupt-Blockchain (Layer-1) erfolgen.

Rollups sind im Wesentlichen der Prozess des „Zusammenfassens“ mehrerer Transaktionen zu einem einzigen Batch zur Übermittlung an die Hauptkette. Diese Methode verringert den auf der Hauptkette erforderlichen Datenvolumen erheblich und fördert somit eine höhere Skalierbarkeit.

Rollups gibt es grundsätzlich in zwei Varianten:

Optimistic Rollups führen Berechnungen über einen Betrugsnachweis durch, falls eine Herausforderung vorliegt, und gehen standardmäßig davon aus, dass Transaktionen gültig sind. Wichtige Merkmale umfassen:

• Billiger und schneller als ZK-Rollups für allgemeine Berechnungen.
• Einfacheres Portieren bestehender Ethereum-Apps dank Kompatibilität mit der Ethereum Virtual Machine (EVM).
• In der Regel dauert die Challenge-Periode eine Woche, was jedem ermöglicht, Transaktionsergebnisse anzufechten. Beispiele sind Arbitrum und Optimism.

Zero-Knowledge (ZK) Rollups erzeugen kryptografische Nachweise—genannt Gültigkeitsnachweise—die die Genauigkeit der zusammengefassten Transaktionen bestätigen. Ein Hauptmerkmal ist die schnellere Finalität, da die sofortige Validierung von Gültigkeitsnachweisen auf der Chain gewährleistet ist. Potenziell höhere Skalierbarkeit als erwartete Rollups; kompliziertere Kryptografie macht deren Anwendung für allgemeine Berechnungen jedoch schwieriger. Besonders zwei solche sind StarkNet und zkSync.

Rollups bieten verschiedene Vorteile:

Rollups können die Anzahl der Transaktionen pro Sekunde (TPS), die das Netzwerk verarbeiten kann, erheblich erhöhen, indem Verarbeitung außerhalb der Chain durchgeführt wird. Transaktionsgebühren werden gesenkt, da weniger Daten auf der Hauptkette verarbeitet werden müssen. Rollups erben die Sicherheit der Hauptkette, da wichtige Daten weiterhin auf Layer-1 gespeichert werden. Besonders bei ZK-Rollups kann die Finalität von Transaktionen wesentlich schneller erreicht werden als auf der Hauptkette.

Trotzdem bieten Rollups auch Herausforderungen:

Technische Schwierigkeiten: Die Nutzung von Rollups—insbesondere ZK-Rollups—ist schwierig. Rollup-Operatoren sind ziemlich wichtig und könnten zu einer gewissen zentralisierenden Wirkung führen. Bei Optimistic Rollups können Benutzer Verzögerungen beim Abheben von Geldern zur Hauptkette aufgrund der Challenge-Phase erleben.

Rollups werden wahrscheinlich in Skalierungslösungen immer wichtiger, während sich das Blockchain-Ökosystem weiterentwickelt. Projekte wie Ethereum 2.0 zeigen die Bedeutung dieser Technologie in der Zukunft der Blockchain, da sie beabsichtigen, Rollup-zentrierte Skalierbarkeit als Hauptbestandteil ihrer Roadmap zu integrieren.

Blobs: Die Datenstücke, die Ethereum verändern

Blobs sind jetzt ein Thema in der

Ethereum universe

Viele Verbraucher können indes nicht wirklich verstehen, was Blobs sind. Und schließlich wird das Wort zu einem von denen, die man gerne wüsste, aber es ist nie der ideale Moment, die technischen Spezifikationen zu erkunden.

Dann wollen wir es beheben.

Insbesondere im Zusammenhang mit dem bevorstehenden Dencun-Upgrade—eine Mischung aus Deneb und Cancun Upgrades—markieren Blobs, kurz für Binary Large Objects, einen wichtigen Wendepunkt in Ethereums Skalierungsfahrplan.

Das Verständnis von Blobs erfordert eine Erkundung der technischen Aspekte von Ethereums Datenmanagement und den Weg zu höherer Skalierbarkeit.

Blobs im Ethereum-Kontext

Blobs im Ethereum-Kontext sind große Datenmengen, die sich außerhalb der Ausführungsschicht befinden, wo Smart Contracts laufen, aber dennoch Teil des Ethereum-Ökosystems sind. Sie sind als vorübergehend konzipiert und bleiben 18 bis 25 Tage im Netzwerk, bevor sie gelöscht werden.

Schlüsselfunktionen von Blobs umfassen:

1. Größe: Jedes Blob kann bis zu 128 KB groß sein, was erheblich größer ist als die Daten, die typischerweise in Ethereum-Transaktionen enthalten sind.
2. Zweck: Blobs sollen in erster Linie Layer-2-Lösungen, insbesondere Rollups, unterstützen, indem sie eine kostengünstigere Möglichkeit bieten, Daten auf dem Ethereum-Mainnet zu veröffentlichen.
3. Verifizierung: Obwohl Blobs nicht von der Ethereum Virtual Machine (EVM) verarbeitet werden, wird deren Integrität mittels einer kryptografischen Technik namens KZG-Bestätigungen verifiziert.
4. Vorübergehende Natur: Im Gegensatz zu traditionellen Blockchain-Daten, die dauerhaft gespeichert werden, sind Blobs als temporär konzipiert, wodurch langfristige Speicheranforderungen reduziert werden.

Blobs stehen in engem Zusammenhang mit der Idee des "Proto-Danksharding", einer Zwischenstufe auf dem Weg zum vollständigen Sharding in Ethereum (wir werden dies gleich besprechen). Benannt nach seinen Vorschlägen Protolambda und Dankrad Feist, stellt Proto-Danksharding einen neuartigen Transaktionstyp (EIP-4844) vor, der die Einfügung von Blobs ermöglicht.

Funktionsweise von Blobs im Kontext von Proto-Danksharding

1. Layer-2-Lösungen (wie Rollups) generieren Transaktionsdaten.
2. Diese Daten werden in Blobs formatiert.
3. Die Blobs werden an spezielle Transaktionen auf dem Ethereum-Mainnet angehängt.
4. Validatoren und Nodes verifizieren die Integrität der Blobs mittels KZG-Bestätigungen, ohne die gesamten Blob-Daten verarbeiten zu müssen.
5. Die Blob-Daten sind für eine begrenzte Zeit verfügbar, sodass jeder den Layer-2-Zustand bei Bedarf rekonstruieren kann.
6. Nach 18-25 Tagen werden die Blob-Daten gelöscht, aber ein Commitment zu den Daten bleibt dauerhaft im Netzwerk.

Vorteile der Einführung von Blobs

1. Reduzierte Kosten: Durch die Bereitstellung einer effizienteren Methode für Rollups, Daten auf Ethereum zu veröffentlichen, können Blob-Transaktionen die Gebühren für Layer-2-Nutzer erheblich senken.
2. Erhöhte Skalierbarkeit: Blobs ermöglichen es, mehr Daten in jeden Ethereum-Block einzufügen, ohne die rechnerische Last des Netzwerks zu erhöhen.
3. Verbesserte Datenverfügbarkeit: Obwohl die Blob-Daten temporär sind, stellen sie sicher, dass Layer-2-Daten für Challenge-Perioden bei optimistischen Rollups oder für Benutzer, die den Layer-2-Zustand rekonstruieren müssen, verfügbar sind.
4. Vorbereitung auf Sharding: Proto-Danksharding dient als Sprungbrett zum vollständigen Sharding und ermöglicht es dem Ethereum-Ökosystem, sich schrittweise an neue Datenmanagement-Paradigmen anzupassen.

Herausforderungen bei der Einführung von Blobs

1. Erhöhte Bandbreiten- und Speicheranforderungen: Die Nodes müssen größere Datenmengen handhaben, selbst wenn sie nur vorübergehend sind.
2. Komplexität: Die Hinzufügung eines neuen Transaktionstyps und einer neuen Datenstruktur erhöht die Gesamthekomplexität des Ethereum-Protokolls.
3. Potenzielle Zentralisierungsdrücke: Die erhöhten Ressourcenanforderungen könnten es Einzelpersonen erschweren, Full Nodes zu betreiben.

Blobs und Proto-Danksharding sind ein wesentlicher Bestandteil des Gleichgewichts zwischen Skalierbarkeit, Dezentralisierung und Sicherheit, während sich Ethereum weiter in Richtung Ethereum 2.0 entwickelt. Blobs bieten einen Weg zu einem skalierbaren Ethereum-Ökosystem, indem sie eine effizientere Datenschicht für Layer-2-Lösungen bieten, die zunehmend wichtig in der Blockchain-Szene werden.

Proto-Danksharding: Ethereums Vorstufe zur Skalierbarkeit

Proto-Danksharding wurde bereits oben erwähnt. Lassen Sie uns nun genauer darauf eingehen.

Als ein bedeutender Wendepunkt im Skalierungsfahrplan von Ethereum, auch bekannt als EIP-4844 (Ethereum Improvement Proposal 4844), zielt diese Idee—benannt nach Protolambda und Dankrad Feist—darauf ab, die Datenkosten für Roll-ups und andere Layer-2-Skalierungslösungen drastisch zu senken und dient als Zwischenstufe zum echten Sharding.

Um Proto-Danksharding zu verstehen, muss man zunächst Sharding verstehen.

Sharding ist eine Methode der Datenbankpartitionierung, bei der eine Blockchain in kleinere, besser handhabbare Shards aufgeteilt wird. Durch parallele Datenspeicherung und Transaktionsverarbeitung kann jeder Shard theoretisch die Kapazität des Netzwerks erhöhen. Die Implementierung von vollständigem Sharding ist jedoch eine schwierige Aufgabe, die wesentliche Änderungen am Ethereum-Protokoll erfordert.

Wichtige Ideen von Proto-Danksharding

1. Blob-tragende Transaktionen: Ein neuer Transaktionstyp, der große Datenmengen (Blobs) transportieren kann, die von der Ausführungsschicht getrennt sind.

2. Daten-Verfügbarkeitssampling: Eine Technik, die es Nodes ermöglicht, die Verfügbarkeit von Blob-Daten zu überprüfen, ohne den gesamten Blob herunterzuladen.

3. KZG-Bestätigungen: Eine kryptografische Methode, die es ermöglicht, kurze Nachweise des Blob-Inhalts zu erstellen und effiziente Verifizierungen zu ermöglichen.

4. Temporäre Datenspeicherung: Blob-Daten werden nur für eine begrenzte Zeit (18-25 Tage) im Netzwerk gespeichert, danach können sie gelöscht werden, während ein Commitment zu den Daten dauerhaft im Netzwerk bleibt.

Funktionsweise von Proto-Danksharding

1. Layer-2-Lösungen (wie Rollups) generieren Transaktionsdaten.
2. Diese Daten werden in Blobs (binary large objects) formatiert.
3. Die Blobs werden an spezielle Transaktionen auf dem Ethereum-Mainnet angehängt.
4. Validatoren und Nodes verifizieren die Integrität der Blobs mittels KZG-Bestätigungen, ohne die gesamten Blob-Daten verarbeiten zu müssen.
5. Die Blob-Daten sind für eine begrenzte Zeit verfügbar, sodass jeder den Layer-2-Zustand bei Bedarf rekonstruieren kann.
6. Nach der Aufbewahrungsfrist werden die Blob-Daten gelöscht, aber ein Commitment zu den Daten bleibt dauerhaft im Netzwerk.

Wichtige Vorteile von Proto-Danksharding

1. Reduzierte Kosten: Durch die Bereitstellung einer effizienteren Methode für Rollups, Daten auf Ethereum zu veröffentlichen, können Blob-Transaktionen die Gebühren für Layer-2-Nutzer erheblich senken. Dies könnte die Kosten potenziell um den Faktor 10-100x reduzieren.
2. Erhöhte Skalierbarkeit: Blobs ermöglichen es, mehr Daten in jeden Ethereum-Block einzufügen, ohne die rechnerische Last des Netzwerks zu erhöhen. Die Datenkapazität von Ethereum könnte dadurch um bis zu 100x steigen.
3. Verbesserte Datenverfügbarkeit: Obwohl die Blob-Daten temporär sind, stellen sie sicher, dass Layer-2-Daten für Challenge-Perioden bei optimistischen Rollups oder für Benutzer, die den Layer-2-Zustand rekonstruieren müssen, verfügbar sind.
4. Allmähliche Protokolländerungen: Proto-Danksharding ermöglicht es dem Ethereum-Ökosystem, sich schrittweise an neue Datenmanagement-Paradigmen anzupassen und den Weg für vollständiges Sharding in der Zukunft zu ebnen.

Herausforderungen bei der Implementierung von Proto-Danksharding

1. Erhöhte Komplexität: Die Hinzufügung eines neuen Transaktionstyps und einer neuen Datenstruktur erhöht die Gesamthekomplexität des Ethereum-Protokolls.
2. Node-Anforderungen: Nodes müssen größere Datenmengen handhaben, auch wenn sie nur vorübergehend sind, was die Hardware-Anforderungen erhöhen könnte.
3. Potenzielle Zentralisierungsdrücke: Die erhöhten Ressourcenanforderungen könnten es erschweren, Full Nodes zu betreiben, was möglicherweise zu einer gewissen Zentralisierung führen könnte.
4. Anpassung des Ökosystems: Layer-2-Lösungen und andere Ethereum-Tools müssen aktualisiert werden, um die Vorteile von Proto-Danksharding voll nutzen zu können.

Proto-Danksharding ist eine entscheidende Phase in der Entwicklung von Ethereum, bei der das Bedürfnis nach mehr Skalierbarkeit mit den Herausforderungen der Umsetzung komplexer Protokolländerungen in Einklang gebracht wird. Durch die Bereitstellung einer effizienteren Datenschicht wird ein skalierbareres Ethereum-Ökosystem ermöglicht.

Distributed Validator Technology (DVT): Verbesserung der Sicherheit im Proof-of-Stake

Validator-Technologie ist seit dem Merge im Jahr 2022, als das Proof-of-Work-Protokoll zugunsten von Proof-of-Stake aufgegeben wurde, in der Welt von Ethereum zu einem bedeutenden Thema geworden.

Aber viele Menschen verstehen immer noch nicht, wie diese Technologie funktioniert.

Zur Aufrechterhaltung der Netzwerksicherheit und Dezentralisierung ist das Konzept der Distributed Validator Technology (DVT) von entscheidender Bedeutung. Besonders in Netzwerken wie Ethereum 2.0 markiert DVT einen dramatischen Wandel in der Art und Weise, wie Validatoren innerhalb von Proof-of-Stake-Systemen agieren.

Grundsätzlich ermöglicht DVT einem Validator, mehrere Nodes auszuführen und somit die Aufgaben und Risiken im Zusammenhang mit der Validierung auf mehrere Teilnehmer zu verteilen. Dieses Vorgehen steht im Kontrast zu herkömmlichen Validator-Konfigurationen, bei denen eine einzelne Entität alle Aspekte des Validierungsprozesses verwaltet.

Grundlegende Elemente von DVT

1. Validator-Client: Die Software, die für das Vorschlagen und Beglaubigen von Blöcken verantwortlich ist.
2. Distributed Key Generation (DKG): Ein kryptografisches Protokoll, das es mehreren Parteien ermöglicht, gemeinsam einen gemeinsamen privaten Schlüssel zu erzeugen.
3. Threshold Signatures: Eine kryptografische Technik, die es einer Gruppe von Parteien ermöglicht, Nachrichten gemeinsam zu signieren, wobei eine bestimmte Schwelle an Teilnehmern erforderlich ist, um eine gültige Signatur zu erstellen.

Typischer DVT-Vorgang

1. Eine Gruppe von Betreibern kommt zusammen, um einen verteilten Validator zu bilden.
2. Sie verwenden DKG, um einen gemeinsamen Validator-Schlüssel zu erstellen, wobei jeder Betreiber einen Teil des Schlüssels hält.
3. Wenn der Validator eine Aktion ausführen muss (z.B. das Vorschlagen oder Beglaubigen eines Blocks), müssen eine bestimmte Anzahl von Betreibern kooperieren, um die Nachricht zu signieren.
4. Die resultierende Signatur ist von einer einzigen Validator-Signatur nicht zu unterscheiden und behält die Kompatibilität mit dem breiteren Netzwerk bei.

Wichtige Vorteile von DVT

1. Erhöhte Sicherheit: Durch die Verteilung des Validator-Schlüssels auf mehrere Betreiber wird das Risiko eines Einzelnachrichten compromises reduziert. Content: single point of failure is dramatically reduced. Even if one operator is compromised or goes offline, the validator can continue to function.

Einzelne Fehlerstellen werden drastisch reduziert. Selbst wenn ein Betreiber kompromittiert wird oder offline geht, kann der Validator weiterhin funktionieren.

2. Increased Uptime: With multiple operators, the chances of the validator being available to perform its duties at all times are greatly improved, potentially leading to higher rewards and better network performance.

3. Erhöhte Betriebszeit: Mit mehreren Betreibern steigt die Wahrscheinlichkeit, dass der Validator jederzeit verfügbar ist, um seine Aufgaben zu erfüllen, was möglicherweise zu höheren Belohnungen und einer besseren Netzwerkleistung führt.

4. Decentralization: DVT allows for a more decentralized network by enabling smaller operators to participate in validation without taking on the full risk and responsibility of running a validator independently.

5. Dezentralisierung: DVT ermöglicht ein stärker dezentralisiertes Netzwerk, indem kleinere Betreiber an der Validierung teilnehmen können, ohne das volle Risiko und die Verantwortung des Betriebs eines Validators unabhängig zu übernehmen.

6. Slashing Protection: In proof-of-stake systems, validators can be penalized (slashed) for misbehavior. By requiring several operators to concur on activities, DVT can help avoid inadvertent slicing.

7. Strafevermeidung: In Proof-of-Stake-Systemen können Validatoren für Fehlverhalten bestraft (geslashed) werden. Durch die Anforderung, dass mehrere Betreiber Aktivitäten zustimmen, kann DVT unbeabsichtigtes Slashing vermeiden.

However, DVT also presents certain challenges:

Jedoch stellt DVT auch bestimmte Herausforderungen dar:

1. Complexity: Implementing DVT requires sophisticated cryptographic protocols and coordination between multiple parties, adding complexity to validator operations.

2. Komplexität: Die Implementierung von DVT erfordert ausgeklügelte kryptografische Protokolle und die Koordination zwischen mehreren Parteien, was die Validator-Operationen komplexer macht.

3. Latency: The need for multiple operators to coordinate could potentially introduce latency in validator actions, although this can be mitigated with proper implementation.

4. Latenz: Die Notwendigkeit, dass sich mehrere Betreiber koordinieren, könnte potenziell Latenz in den Validator-Aktionen einführen, obwohl dies durch ordnungsgemäße Implementierung gemindert werden kann.

5. Trust Assumptions: While DVT reduces single points of failure, it introduces the need for trust between operators of a distributed validator.

6. Vertrauensannahmen: Obwohl DVT einzelne Fehlerstellen reduziert, führt es die Notwendigkeit eines Vertrauens zwischen den Betreibern eines verteilten Validators ein.

7. Regulatory Considerations: The distributed nature of DVT may raise questions about regulatory compliance and liability in some jurisdictions.

8. Regulatorische Überlegungen: Die verteilte Natur von DVT kann Fragen zur regulatorischen Konformität und Haftung in einigen Rechtsordnungen aufwerfen.

DVT is probably going to become more crucial in maintaining their security and decentralization as proof-of-stake networks develop. While various implementations are now under development or early deployment, projects like Ethereum 2.0 are aggressively investigating the inclusion of DVT.

DVT wird wahrscheinlich immer wichtiger, um die Sicherheit und Dezentralisierung bei der Entwicklung von Proof-of-Stake-Netzwerken aufrechtzuerhalten. Während verschiedene Implementierungen derzeit in Entwicklung oder im frühen Einsatz sind, untersuchen Projekte wie Ethereum 2.0 aktiv die Einbeziehung von DVT.

Adoption of DVT could have broad effects on the architecture of proof-of-stake networks, so enabling new types of validator pooling and delegation that strike security, decentralization, and accessibility in balance.

Die Einführung von DVT könnte weitreichende Auswirkungen auf die Architektur von Proof-of-Stake-Netzwerken haben, da sie neue Arten von Validator-Pooling und Delegation ermöglichen, die Sicherheit, Dezentralisierung und Zugänglichkeit im Gleichgewicht halten.

Dynamic Resharding: Adaptive Blockchain Partitioning

Dynamisches Resharding: Anpassungsfähige Blockchain-Partitionierung

Last but not least, let’s talk dynamic resharding. Based on the idea of sharding but adding a layer of flexibility that lets the network react to changing needs in real-time, it offers a fresh method of blockchain scalability.

Zuletzt, aber nicht weniger wichtig, sprechen wir über dynamisches Resharding. Basierend auf der Idee des Shardings wird eine Flexibilitätsschicht hinzugefügt, die dem Netzwerk ermöglicht, in Echtzeit auf sich ändernde Bedürfnisse zu reagieren, und es bietet eine neue Methode der Blockchain-Skalierbarkeit.

Often referred to as "the holy grail of sharding" by some blockchain aficionados, this technology promises to solve one of the most enduring issues in blockchain design: juggling network capacity with resource use. Sounds really complicated, right?

Oft von einigen Blockchain-Enthusiasten als "der Heilige Gral des Shardings" bezeichnet, verspricht diese Technologie, eines der dauerhaftesten Probleme im Blockchain-Design zu lösen: die Kapazität des Netzwerks mit der Ressourcennutzung in Einklang zu bringen. Klingt wirklich kompliziert, oder?

Understanding dynamic resharding requires first a comprehension of the fundamentals of sharding:

Das Verständnis von dynamischem Resharding erfordert zunächst ein Verständnis der Grundlagen des Shardings:

Adapted for blockchain systems, sharding is a database partitioning method. It entails breaking out the blockchain into smaller, more controllable shards. Every shard may store data in parallel and handle transactions, therefore theoretically increasing the capacity of the network.

Für Blockchain-Systeme angepasst, ist Sharding eine Datenbank-Partitionierungsmethode. Es beinhaltet das Aufteilen der Blockchain in kleinere, besser kontrollierbare Shards. Jeder Shard kann Daten parallel speichern und Transaktionen abwickeln, was theoretisch die Kapazität des Netzwerks erhöht.

Dynamic resharding advances this idea by letting the network change the amount and arrangement of shards depending on present network state.

Dynamisches Resharding erweitert diese Idee, indem es dem Netzwerk ermöglicht, die Anzahl und Anordnung der Shards je nach aktuellem Netzwerkzustand zu ändern.

This flexible strategy presents a number of possible benefits.

Diese flexible Strategie bietet eine Reihe möglicher Vorteile.

The network can guarantee effective use of network resources by building new shards during periods of high demand and merging unused shards during low demand.

Das Netzwerk kann die effektive Nutzung der Netzwerkressourcen gewährleisten, indem es neue Shards in Zeiten hoher Nachfrage erstellt und nicht genutzte Shards bei geringer Nachfrage zusammenführt.

Dynamic resharding lets the blockchain expand its capacity without using a hard fork or significant protocol update as network use rises. Redistributing data and transactions among shards helps the network to keep more constant performance throughout the blockchain.

Dynamisches Resharding ermöglicht es der Blockchain, ihre Kapazität zu erweitern, ohne einen Hard Fork oder ein bedeutendes Protokoll-Update zu verwenden, wenn die Netzwerknutzung steigt. Die Umverteilung von Daten und Transaktionen auf Shards hilft dem Netzwerk, eine konstantere Leistung in der gesamten Blockchain aufrechtzuerhalten.

Dynamic resharding can also enable the network to change with unanticipated events as shard breakdowns or demand surges.

Dynamisches Resharding kann auch das Netzwerk befähigen, auf unvorhergesehene Ereignisse wie Shard-Fehlfunktionen oder Nachfragespitzen zu reagieren.

The process of dynamic resharding typically involves several key components.

Der Prozess des dynamischen Reshardings umfasst typischerweise mehrere wichtige Komponenten.

Monitoring System continuously analyzes network metrics such as transaction volume, shard utilization, and node performance. Decision engine uses predefined algorithms and possibly machine learning techniques to determine when and how to reshard the network. Coordination protocol ensures all nodes in the network agree on the new shard configuration and execute the resharding process consistently. As shards are split or combined, safely moves data and state information between them.

Das Überwachungssystem analysiert kontinuierlich Netzwerkmetriken wie Transaktionsvolumen, Shard-Auslastung und Knotenleistung. Die Entscheidungsmaschine verwendet vordefinierte Algorithmen und möglicherweise maschinelle Lerntechniken, um zu bestimmen, wann und wie das Netzwerk resharden werden soll. Das Koordinationsprotokoll stellt sicher, dass alle Knoten im Netzwerk mit der neuen Shard-Konfiguration übereinstimmen und den Resharding-Prozess einheitlich ausführen. Beim Teilen oder Zusammenführen von Shards werden Daten und Zustandsinformationen sicher zwischen ihnen verschoben.

Here is a condensed synopsis of possible dynamic resharding applications:

Hier ist eine zusammengefasste Übersicht möglicher Anwendungen des dynamischen Reshardings:

1. The monitoring system detects that a particular shard is consistently processing near its maximum capacity.

2. Das Überwachungssystem erkennt, dass ein bestimmter Shard konsequent nahe seiner maximalen Kapazität arbeitet.

3. The decision engine determines that this shard should be split into two to balance the load.

4. Die Entscheidungsmaschine bestimmt, dass dieser Shard in zwei Teile geteilt werden sollte, um die Last auszugleichen.

5. The coordination protocol initiates the resharding process, ensuring all nodes are aware of the impending change.

6. Das Koordinationsprotokoll leitet den Resharding-Prozess ein und stellt sicher, dass alle Knoten über die bevorstehende Änderung informiert sind.

7. The network executes a carefully choreographed process to create the new shard, migrate relevant data, and update routing information.

8. Das Netzwerk führt einen sorgfältig choreografierten Prozess durch, um den neuen Shard zu erstellen, relevante Daten zu migrieren und Routing-Informationen zu aktualisieren.

9. Once complete, the network now has an additional shard to handle the increased load.

10. Nach Abschluss hat das Netzwerk nun einen zusätzlichen Shard, um die erhöhte Last zu bewältigen.

While dynamic resharding offers exciting possibilities, it also presents significant technical challenges.

Während dynamisches Resharding aufregende Möglichkeiten bietet, stellt es auch bedeutende technische Herausforderungen dar.

Implementing a system that can safely and efficiently reshard a live blockchain network is extremely complex, requiring sophisticated consensus and coordination mechanisms. Also, ensuring that all pertinent state information is accurately kept and easily available when data flows across shards is a non-trivial issue in state management.

Die Implementierung eines Systems, das ein Live-Blockchain-Netzwerk sicher und effizient resharden kann, ist äußerst komplex und erfordert ausgeklügelte Konsens- und Koordinationsmechanismen. Ebenso sicherzustellen, dass alle relevanten Zustandsinformationen genau erhalten und leicht verfügbar sind, wenn Daten über Shards fließen, ist ein nicht triviales Problem im Zustandmanagement.

Dynamic resharding has to consider transactions across several shards, which can get more difficult depending on the shard arrangement. Then, the security issues. The resharding procedure itself has to be safe against attacks aiming at network manipulation during this maybe vulnerable operation. The dynamic resharding monitoring and decision-making procedures add extra computational burden to the network.

Dynamisches Resharding muss Transaktionen über mehrere Shards hinweg berücksichtigen, was je nach Shard-Anordnung schwieriger werden kann. Dann die Sicherheitsprobleme. Das Resharding-Verfahren selbst muss gegen Angriffe sicher sein, die auf eine Netzmanipulation während dieses möglicherweise anfälligen Vorgangs abzielen. Die dynamischen Überwachungs- und Entscheidungsverfahren für das Resharding fügen dem Netzwerk zusätzliche Rechenlast hinzu.

Notwithstanding these difficulties, various blockchain initiatives are actively looking at and creating dynamic resharding techniques. Near Protocol, for instance, has set up a kind of dynamic resharding in its mainnet so the network may change the amount of shards depending on demand.

Trotz dieser Schwierigkeiten untersuchen und entwickeln verschiedene Blockchain-Initiativen aktiv dynamische Resharding-Techniken. Near Protocol hat beispielsweise eine Art dynamischen Resharding in seinem Mainnet eingerichtet, sodass das Netzwerk die Anzahl der Shards je nach Nachfrage ändern kann.

Dynamic resharding may become increasingly important as blockchain technology develops in building scalable, flexible networks able to enable general adoption of distributed apps and services.

Dynamisches Resharding könnte zunehmend wichtiger werden, da sich die Blockchain-Technologie entwickelt und skalierbare, flexible Netzwerke aufbaut, die eine allgemeine Einführung verteilter Apps und Dienste ermöglichen können.