Segregierter Zeuge (SegWit): Bitcoin’s Skalierungslösung

Segregierter Zeuge (SegWit) wurde 2017 eingeführt, als der Krieg in der Bitcoin-Community über die Blockgröße seinen Höhepunkt erreichte.

Es gab Leute, die auf eine Erhöhung der Blockgröße über die 1 MB hinaus drängten, die ursprünglich von seinem Schöpfer, Satoshi Nakamoto, festgelegt wurde. Das Argument war, dass der Bitcoin mit zunehmender Verbreitung von immer mehr Menschen genutzt wird und die Blockgröße von 1 MB als Einschränkung angesehen wird, da nur eine begrenzte Anzahl von Transaktionen pro Sekunde verarbeitet werden kann.

Diese Einschränkung führte zu der berühmten “Blockgrößendebatte”, bei der sich verschiedene Teile der Gemeinschaft für unterschiedliche Lösungen einsetzten. Einige wollten die Blockgröße erhöhen, während andere Lösungen außerhalb der Kette oder der zweiten Schicht bevorzugten.

Die Uneinigkeit über den Ansatz zur Skalierung von Bitcoin hat zu mehreren Abspaltungen in der Kryptowelt geführt. Bitcoin Cash (BCH), eine weitere Kryptowährung, wurde als Ergebnis einer Meinungsverschiedenheit zu diesem Thema geschaffen und begann mit einer Blockgrößenbegrenzung von 8 MB, die später erhöht wurde.

Wir werden in diesem Artikel nicht zu sehr ins Detail gehen, aber wenn Sie daran interessiert sind, können Sie das Buch “The Block Size War” von Jonathan Bier lesen.

Die Implementierung von SegWit in das Bitcoin-Netzwerk

SegWit wurde zunächst als Lösung für das Problem der Verfälschbarkeit von Transaktionen und später als Methode zur Erhöhung der effektiven Blockgröße eingeführt, ohne dass eine Hard Fork erforderlich ist. Der Bitcoin-Entwickler Pieter Wuille stellte es erstmals auf der Scaling Bitcoin-Konferenz im Dezember 2015 vor.

Implementierung in Bitcoin Core

Die Entwickler haben den SegWit-Code in die Bitcoin Core-Codebasis integriert. In Anbetracht der Wichtigkeit dieser Änderung wurde der Code einer umfangreichen Überprüfung und Tests unterzogen.

Sie wurde in Bitcoin als Soft Fork implementiert. Ein Soft Fork ist ein rückwärtskompatibler Weg, eine Blockchain zu aktualisieren. Dies bedeutet, dass nicht aktualisierte Nodes weiterhin am Netzwerk teilnehmen können. Sie werden oft als “Legacy-Knoten” bezeichnet.

Miner-Aktivierung über BIP 9

SegWit nutzte die Versionsbits von BIP 9 für den Einsatz. Das bedeutete, dass SegWit aktiviert würde, sobald 95 % der Miner innerhalb eines einzigen Schwierigkeitsanpassungszeitraums (etwa zwei Wochen) ihre Unterstützung signalisierten. Es dauerte jedoch seine Zeit, bis genügend Miner Unterstützung signalisierten.

Netzwerk-Upgrade

Nach der Aktivierung begannen die Bitcoin-Knoten im gesamten Netzwerk, SegWit-Transaktionen zu erkennen und zu validieren. Wallets und andere Dienstanbieter integrierten daraufhin die Unterstützung für SegWit-Transaktionen, ein Prozess, der sich in den folgenden Monaten und Jahren fortsetzte.

Laufende Verabschiedung

Nach der Aktivierung begann das breitere Ökosystem (Wallets, Börsen, Zahlungsanbieter), SegWit zu übernehmen und zu unterstützen, ein Prozess, der schrittweise verlief.

Im Laufe der Zeit nutzte ein zunehmender Prozentsatz der Bitcoin-Transaktionen SegWit und profitierte von seiner reduzierten Gebührenstruktur.

Was ist Segregated Witness (SegWit)?

Vor der Einführung von SegWit gab es im Bitcoin-Blockchain-Netzwerk (und anderen Kryptowährungen) ein Problem mit der Möglichkeit der Transaktionsfälschbarkeit.

Im Kern bezieht sich die Transaktionsfälschbarkeit auf die Möglichkeit für jemanden, die eindeutige Transaktionskennung (Transaktions-ID oder TXID genannt) einer Transaktion zu ändern, bevor sie bestätigt wird, ohne die tatsächlichen Grundlagen der Transaktion (d. h. Absender, Empfänger und Betrag) zu ändern.

Nach der Aktivierung von SegWit wurde eine Änderung des Transaktionsformats von Bitcoin eingeführt, die nicht nur das Problem der Transaktionsfälschbarkeit löste, sondern auch eine effektive Erhöhung der Blockgröße ermöglichte, ohne das Limit der Blöcke zu erhöhen.

Wie hat Segregated Witness (SegWit) die Probleme gelöst?

Vor SegWit wurde im ursprünglichen Bitcoin-Protokoll die TXID durch Hashing der gesamten Transaktion, einschließlich der Zeugen-Daten (Signaturen), berechnet. Da Signaturen leicht verändert werden konnten, ohne die eigentliche Bedeutung der Transaktion zu verändern, konnte die TXID von einem Dritten verändert werden, bevor die Transaktion bestätigt wurde.

SegWit steht für Segregated Witness und “Witness” bedeutet Unterschrift. Der Name gibt uns also einen ziemlich guten Hinweis darauf, was dieses Upgrade bewirkt.

Es “entfernt” die Signatur aus der Transaktion. Diese Trennung bedeutet, dass die Zeugnisdaten (Unterschrift) bei der Berechnung der Transaktions-ID nicht berücksichtigt werden, wodurch das Transaktionsformat flexibler wird und das Problem der Verfälschbarkeit von Transaktionen gelöst wird.

Mehr Platz in Blöcken

Durch die Abtrennung der Zeugendaten steht in jedem Block effektiv mehr Platz für Transaktionen zur Verfügung. Es handelt sich zwar nicht um eine direkte Vergrößerung der Blockgröße, aber um eine Anpassung der Art und Weise, wie die Blockgröße berechnet wird. Diese Änderung, die als “Blockgewicht” bezeichnet wird, ermöglicht es, dass mehr Transaktionen in einen Block passen, was wiederum dazu beiträgt, die Bedenken hinsichtlich der Skalierbarkeit etwas zu lindern.

Einführung des Blockgewichtskonzepts

Mit SegWit wurde der Begriff der Blockgröße etwas neu definiert. Anstelle einer einfachen Blockgröße von 1 MB hat Bitcoin ein “Blockgewicht”-System eingeführt. Dieses System gibt den verschiedenen Teilen einer Transaktion unterschiedliche “Gewichte”.

• Der Hauptteil einer Transaktion (ohne die Zeugendaten) hat ein Gewicht von 1 Byte pro Byte.
• Die Zeugnisdaten (wie Unterschriften) haben ein Gewicht von 1/4 Byte pro Byte.

Mit diesem Gewichtungssystem kann ein Block also ein maximales Gewicht von 4 Millionen Einheiten haben. Dies bedeutet, dass Blöcke je nach Zusammensetzung der Transaktionen größer als 1 MB sein können, bis hin zu einer theoretischen Grenze von 4 MB, wenn sie vollständig aus Zeugendaten bestehen (was ein unwahrscheinliches Extremszenario ist). In der Realität sind Blöcke mit SegWit Tx’s oft etwas größer als 1 MB, wobei 2 MB eine praktischere Obergrenze für durchschnittliche Transaktionsmischungen darstellt.

Erhöhte Sicherheit

Neben seinem Hauptzweck verbesserte SegWit auch die Sicherheit des Bitcoin-Netzwerks. Das Upgrade änderte die Art und Weise, wie Daten signiert wurden, und reduzierte bestimmte Risiken, die mit der Transaktionssignierung verbunden sind.

Obwohl es verschiedene Vorteile bietet, wurde es nur schrittweise eingeführt.

Nicht alle Dienstanbieter, Wallets und Börsen unterstützten sofort SegWit-Transaktionen. Im Laufe der Zeit, als immer mehr Unternehmen SegWit annahmen, begann das Netzwerk seine Vorteile voll auszuschöpfen. Die Beobachtung der Transaktionsdaten zeigt, dass der Prozentsatz der Transaktionen im Netzwerk, die Segregated Witness verwenden, im Laufe der Zeit zunimmt.

Die Auswirkungen auf Bitcoin-Transaktionen nach SegWit

Durch die Abtrennung der Signatur (The Witness) konnten mehr Transaktionen in einen Block passen. Dadurch verringerte sich der Wettbewerb um den Blockplatz, was zu sinkenden Transaktionsgebühren führte.

Da mehr Platz in den Blöcken zur Verfügung stand, konnten Transaktionen schneller bestätigt werden, insbesondere in Zeiten hohen Verkehrsaufkommens.

Nach SegWit begannen neue Adressformate wie bech32 an Popularität zu gewinnen.

Während die Adressen, die mit “1” beginnen, Legacy-Adressen sind, sind diejenigen, die mit “bc1” beginnen, nativ für SegWit und ermöglichen den vollen Nutzen des Upgrades.

Beispiele:

Bech32: bc1qar0srrr7xfkvy5l643lydnw9re59gtzzwf5mdq

Erbe: 157fRrqAKrDyGHr1Bx3yDxeMv8Rh45aUet

Wie SegWit den Weg für das Lightning-Netzwerk ebnete

Das Lightning Network (LN) ist eine Second-Layer-Lösung für Bitcoin, die schnellere und besser skalierbare Transaktionen ermöglichen soll.

Das Lightning Network basiert auf verketteten Verpflichtungstransaktionen.

Wenn ein böswilliger Akteur die TXID einer früheren Transaktion in der Kette ändern kann, würde dies die nachfolgenden Commitment-Transaktionen ungültig machen, da sie auf die TXID der vorherigen Transaktion verweisen.

Dies würde die Sicherheit von LN-Kanälen destabilisieren und potenziell gefährden.

Die Rolle von SegWit:

SegWit hat das Problem der Verfälschbarkeit von Transaktionen dadurch gelöst, dass die Unterschriftsdaten (witness data) aus dem Teil der Transaktionsdaten entfernt wurden, der zur Erstellung der TXID gehasht wird.

Auf diese Weise bleibt die TXID unverändert, auch wenn die Zeugen-Daten geändert werden. Mit der Lösung dieses Problems der Verfälschbarkeit wurde die Grundlage für zuverlässige und sichere LN-Kanäle geschaffen.

Effizienz des Blockraums

SegWit ist zwar keine zwingende Voraussetzung für LN, hat aber auch die Nutzung des Blockspeichers effizienter gemacht, indem es die Daten der Zeugen abtrennt.

Dies hilft indirekt LN, da das Öffnen und Schließen von LN-Kanälen On-Chain-Transaktionen beinhaltet. Eine effizientere Nutzung des Blockraums bedeutet, dass diese Transaktionen wirtschaftlicher sind, was einen weiteren Anreiz für die Nutzung von LN darstellt.

Erhöhte Flexibilität von Smart Contracts

Die Änderungen von SegWit am Bitcoin-Skriptsystem ermöglichen eine größere Flexibilität. Sie kommen auch komplexeren Smart Contracts und Off-Chain-Lösungen wie LN zugute.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die theoretischen Grundlagen des Lightning Network zwar auch ohne SegWit hätten entwickelt werden können, dass aber dessen Lösungen für spezifische technische Herausforderungen den praktischen und sicheren Einsatz des LN möglich gemacht haben.

Schlussfolgerung:

Segregated Witness, eine entscheidende Verbesserung des Bitcoin-Protokolls, befasste sich mit der Mißbrauchbarkeit von Transaktionen bei gleichzeitiger Optimierung des Blockraums. Seine Implementierung ebnete den Weg für eine verbesserte Skalierbarkeit. Durch die Reduzierung der Gebühren wurde die Grundlage für fortschrittliche Lösungen wie das Lightning Network geschaffen. Als Beweis für die Anpassungsfähigkeit von Bitcoin zeigt SegWit das Engagement des Netzwerks für eine kontinuierliche Weiterentwicklung als Antwort auf seine Herausforderungen.

Wenn Sie tiefer eintauchen und mehr über Bitcoin erfahren möchten, können Sie unseren Bitcoin Hub für weitere nützliche Artikel besuchen!

HÄUFIG GESTELLTE FRAGEN (FAQ):

1. Was ist Segregated Witness (SegWit)? SegWit ist ein Protokoll-Upgrade, das die Art und Weise ändert, wie Daten innerhalb von Bitcoin-Transaktionen gespeichert werden, wodurch die Kapazität der Blockchain erhöht und das Problem der Verfälschung von Transaktionen gelöst wird.

2. Warum wurde SegWit eingeführt? SegWit wurde eingeführt, um die Skalierbarkeit des Bitcoin-Netzwerks zu verbessern, so dass es mehr Transaktionen verarbeiten kann, ohne die Blockgröße signifikant zu erhöhen. Außerdem wurde das Problem der Verfälschbarkeit von Transaktionen gelöst.

3. Wie funktioniert SegWit? SegWit trennt die Zeugen-Daten (Signaturen) von den Transaktionsdaten. Dadurch werden die Transaktionen kleiner, so dass mehr Transaktionen in einen Block passen.

4. Was ist die Formbarkeit von Transaktionen? Unter Transaktionsveränderbarkeit versteht man die Möglichkeit, die eindeutige Transaktions-ID zu ändern, ohne deren Inhalt zu verändern. SegWit löst dieses Problem, indem es sicherstellt, dass die Signaturdaten die Transaktions-ID nicht beeinflussen.

5. Wie wirkt sich SegWit auf die Transaktionsgebühren aus? Durch die Optimierung des Platzes innerhalb von Blöcken kann SegWit zu einer Reduzierung der Transaktionsgebühren führen, da mehr Transaktionen in einen Block passen.

6. Was SegWit a hard or soft fork? SegWit was introduced as a soft fork, meaning it was backwards compatible with nodes that did not upgrade.

7. Beeinträchtigt SegWit die Sicherheit von Bitcoin? Nein, SegWit behält die Sicherheit des Bitcoin-Netzwerks bei und optimiert gleichzeitig die Transaktionskapazität.

8. Wie hat SegWit den Weg für das Lightning Network geebnet? Durch die Lösung des Problems der Verfälschbarkeit von Transaktionen hat SegWit die Entwicklung von Lösungen der zweiten Schicht wie dem Lightning Network erleichtert.

9. Unterstützen alle Bitcoin-Wallets SegWit? Während viele moderne Wallets SegWit-Transaktionen unterstützen, ist es immer eine gute Idee, bei Ihrem spezifischen Wallet-Anbieter nachzufragen.

10. Wie kann ich feststellen, ob eine Bitcoin-Adresse SegWit-fähig ist? SegWit-fähige Adressen beginnen normalerweise mit “3” (P2SH-Format) oder “bc1” (bech32-Format). Allerdings sind nicht alle Adressen, die mit “3” beginnen, SegWit-Adressen.