Schnellere Computer und bessere Algorithmen werden Blockchains vollständig dezentralisieren

Derzeit erfordern Blockchains eine erhebliche Menge an Rechenleistung, sind jedoch zentralisierter und anfälliger als viele erwarten. Anspruchsvolle Protokolle sind stark auf große Server angewiesen, von denen die meisten auf einer Handvoll dominanter Cloud-Plattformen untergebracht sind. Wir befinden uns noch in der Anfangsphase der Entwicklung wirklich fortschrittlicher Smart Contracts.

Derzeit sind die meisten intelligenten Verträge von Ethereum etwa 24 bis 25 Kilobyte groß, und zahlreiche DeFi-Ökosysteme basieren auf Netzwerken mit mehreren Verträgen. Es ist nicht unangemessen, sich eine Zukunft vorzustellen, in der intelligente Verträge an Größe zunehmen und möglicherweise Megabyte erreichen könnten. Diese größeren Verträge könnten erweiterte Funktionen wie eingebettete Modelle für maschinelles Lernen oder komplexe Entscheidungsbäume beinhalten.

In Zukunft könnte das Konzept, eine 25-KB-Grenze für Smart Contracts festzulegen, genauso veraltet erscheinen wie heute die 640-KB-Hauptspeichergrenze früher Personalcomputer.

Bei der Untersuchung der zukünftigen Auswirkungen dieser technologischen Fortschritte auf Blockchain-Systeme ist es wichtig, über ihre Ursprünge nachzudenken: Frühe Blockchains wurden dafür kritisiert, dass sie umfangreiche Rechenressourcen nutzten, was für diejenigen, die sich an die Knappheit der Rechenleistung in der Vergangenheit erinnern, möglicherweise extravagant erscheinen könnte. Beispielsweise war die Platzersparnis in den Anfängen der Computertechnik so wichtig, dass man die ersten beiden Ziffern des Jahres wegließ (z. B. „85“ statt „1985“). Ein Proof-of-Work-System mit zahlreichen parallelen Prozessen wäre unter diesen Umständen als unnötig verschwenderisch angesehen worden.

In früheren Zeiten war es aufgrund der knappen Rechenleistung unmöglich, dass jeder die Ergebnisse des anderen überprüfen konnte. Als ich aufwuchs, war mein Zuhause voller Computer-Lochkarten, die meine Eltern in Maschinen benutzten, die so wertvoll waren wie ein Tisch bei French Laundry. Mittlerweile sind diese Zeiten längst Geschichte, und obwohl ich mit Lochkarten keine Programme mehr erstellen kann, bin ich in der Lage, damit effiziente Papierflieger zu konstruieren.

Das Mooresche Gesetz, das besagt, dass sich die Anzahl der Transistoren auf einem Mikrochip etwa alle zwei Jahre verdoppelt, hat die Technologie durch die Verwendung von Lochkarten erheblich weiterentwickelt. Diese rasante Entwicklung hat im Laufe der Zeit zu einer erstaunlichen Leistungssteigerung geführt, die oft nur schwer zu fassen ist. Im Jahr 1970 konnte ein Chip etwa 1.500 Schaltkreise unterbringen, im Jahr 2020 waren es fast 50 Milliarden.

Im Bereich der Blockchain-Technologie können wir im Wesentlichen eine Ressource, die mittlerweile recht erschwinglich ist – Rechenleistung – gegen etwas sehr Wertvolles eintauschen: zuverlässige Daten und Ergebnisse. Das Wachstum von Ethereum hat diese intelligente Strategie erheblich zu einer geschäftigen Umgebung voller nützlicher Anwendungen ausgeweitet, und diese Entwicklung ist noch lange nicht abgeschlossen, da Moores Gesetz zwar Anzeichen einer Verlangsamung zeigt, aber weiterhin robust bleibt.

Es wurde angenommen, dass das Mooresche Gesetz, ein Prinzip, das besagt, dass sich die Anzahl der Transistoren auf einem Chip alle zwei Jahre bei minimalem Kostenanstieg verdoppelt, aufgrund der durch die Quantenmechanik auferlegten Einschränkungen, wenn Schaltkreise zu klein und unvorhersehbar werden, im laufenden Jahrzehnt sein Maximum erreichen würde . Dies ist jedoch noch nicht geschehen. Heutzutage nutzen die kleinsten Chips Schaltkreise mit einer Dicke von nur 4 Nanometern, und die Halbleiterindustrie hat Pläne für noch kleinere Schaltkreise bis hinunter zu 0,7 nm, was unseren Fortschritt bis weit in das nächste Jahrzehnt hinein ausdehnen wird. Interessanterweise ist ein Siliziumatom nur 0,2 nm breit, was möglicherweise unserer praktischen Grenze nahe kommt.

Neben der Herstellung schnellerer Chips mit verbesserter Logik haben wir auch unsere mathematischen Fähigkeiten erheblich verbessert, insbesondere im Bereich komplexer mathematischer Beweise, die für Blockchains unerlässlich sind – Zero-Knowledge-Proofs (ZKPs). Wissensfreie Beweise sind mathematische Instrumente, die es ermöglichen, Informationen zu validieren, ohne die Originaldaten preiszugeben. Dies ermöglicht die Zusammenfassung zahlreicher Transaktionen, ohne alle relevanten Daten anzuhängen oder die Vertraulichkeit dieser Transaktionen zu wahren.

Als Forscher, der sich mit der Blockchain-Technologie beschäftigt, habe ich die unverzichtbare Rolle von Zero-Knowledge Proofs (ZKPs) bei der Ermöglichung höherer Transaktionsvolumina und der Wahrung der Privatsphäre der Benutzer erkannt. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass ZKPs aufgrund ihrer Komplexität und hohen Rechenanforderungen eine Herausforderung darstellen.

Innerhalb weniger Jahre haben sich ZKPs von Proof-of-Concept-Demonstrationen zu Kerntechnologien in der Welt der Blockchain entwickelt. Ein Teil des Verdienstes geht an schnellere, bessere und günstigere Computer, aber es stellt sich heraus, dass sich auch unsere mathematischen Fähigkeiten in diesem Bereich enorm verbessern. Während niemand eine Art Mooresches Gesetz für ZKPs definiert hat, sind unsere eigenen Erfahrungen bei EY sehr gut: Die Leistung von Nightfall, der von uns entwickelten Datenschutztechnologie, hat sich seit der Vorstellung des Prototyps im Jahr 2018 um den Faktor 10.000 verbessert.

Durch die Kombination verbesserter Chipfunktionen mit ausgefeilter Mathematik erwarten wir erhebliche Veränderungen in der Funktionsweise von Blockchains. Sie können bereits Einblicke in diese Entwicklung erhalten: Zero-Knowledge-Roll-ups und Zero-Knowledge-basierte virtuelle Maschinen nutzen fortschrittliche Mathematik und erhebliche Rechenleistung, um die Blockchain-Transaktionen von Ethereum zu verdichten und auszuführen. Während wir früher für Nightfall-Tests teure Serverzeit benötigten, kann die neueste Version jetzt auf High-End-Laptops ausgeführt werden.

Angesichts des aktuellen Tempos der Fortschritte ist es wahrscheinlich, dass fast jedes Gerät, einschließlich Smartphones, bald als Blockchain-Knoten fungieren und Transaktionen direkt abwickeln könnte, anstatt sie nur an die Cloud zu senden. Derzeit können Sie in Ihrem Webbrowser grundlegende ZKP-Transaktionen (Zero-Knowledge Proof) für Netzwerke wie Z-Cash durchführen. Mit zunehmender Verbreitung dieser Funktionalitäten könnten wir eine authentischere dezentrale Blockchain-Umgebung mit einer geringeren Konzentration rechenintensiver Dienste erleben.

Eine mögliche Verbesserung könnte darin bestehen, die maximale Größenbeschränkung für große Smart Contracts von derzeit 24 KB auf Ethereum zu erweitern. Derzeit sind viele bekannte DeFi-Dienste (Decentralized Finance) aufgrund dieser Beschränkung gezwungen, mehrere kleinere Verträge zu kombinieren. Indem wir die zulässige Größe für Smart Contracts erhöhen, können wir Dienste optimieren, Kosten senken und möglicherweise Schwachstellen verringern, die Hacker ausnutzen könnten.

Als Krypto-Investor war ich an unzähligen Gesprächen über das Potenzial einer Re-Dezentralisierung des Internets beteiligt. Jahrelang haben wir auf Blockchains als Leitlinie geschaut, aber die Reise verlief nicht immer so aufregend wie zu Beginn. Trotz der Versprechen von Web3 sind viele Aspekte dieser Welt immer noch stark zentralisiert.

Bitte beachten Sie, dass diese Ansichten ausschließlich dem Autor gehören und nicht so interpretiert werden sollten, dass sie die Meinung von EY, CoinDesk, Inc. oder seinen Eigentümern und Partnern widerspiegeln.