Marcus Dapp
Head of Research
Layered Money - Innovation im Bitcoin-Ökosystem
29.09.2021
Sie wissen, was Bitcoin ist, oder? Nach mehr als einem Jahrzehnt ist diese Frage noch lange nicht beantwortet. Die meisten sagen, Bitcoin habe sich damit abgefunden, Gold 2.0 zu sein. Eine wachsende Gruppe behauptet jedoch, dass er sich zu einem Netzwerk für Zahlungen entwickelt. Und schliesslich gibt es eine Gruppe, die behauptet, dass Bitcoin in Zukunft eine Smart-Contract-Plattform werden wird. Was ist Bitcoin also wirklich? Wie diese farbenfrohe Grafik vom Juli 2018 zeigt (Illustration 1), sind die Visionen darüber, was Bitcoin zu einem bestimmten Zeitpunkt ist, nicht eindeutig und befinden sich bis heute im Fluss. Wie die Menschen Bitcoin sehen, hängt hauptsächlich davon ab, was sie damit machen können und was nicht.
Abbildung 1: Visionen von Bitcoin mit der Zeit
Die meisten Menschen würden heute zustimmen, dass Base-Layer Bitcoin kein besonders gutes Netzwerk für den Zahlungsverkehr ist: Die Transaktionen sind zu langsam und zu teuer für das Tagesgeschäft. Manche beklagen sogar, dass Bitcoin in seiner Mission gescheitert ist, denn schliesslich hiess das berühmte White Paper von Satoshi Nakamoto “Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System“. Viele Menschen sind sich heute eher einig, dass Bitcoin mit digitalem Gold oder Gold 2.0 vergleichbar ist, meist aus denselben Gründen: Es ist teuer in der Herstellung, teuer in der Übertragung und im Allgemeinen ziemlich … teuer. Wiederum beschweren sich einige, dass Bitcoin nicht so gut wie Gold ist, weil sein Wert zu sehr schwankt und unberechenbar ist. Andere wiederum schätzen ihn so, wie er ist, weil sie in einen volatilen Vermögenswert investieren können, der nicht mit den meisten anderen Finanzanlagen korreliert ist, und so weiter.
Es ist verdammt schwer, eine Beschreibung für dieses Ding für ein allgemeines Publikum zu schreiben. Es gibt nichts, womit man es in Verbindung bringen könnte.
Satoshi Nakamoto
Diese Decrypt Ausgabe beleuchtet die jüngsten Entwicklungen im vielschichtigen Ökosystem von Bitcoin. Von einigen Entwicklungen haben Sie vielleicht schon gehört, andere sind ausserhalb kleiner Gruppen noch nicht bekannt. Allen gemeinsam ist das Ziel, die Base-Layer von Bitcoin nützlicher zu machen, indem neue Funktionen hinzugefügt werden, die neue Layers mit neuen Eigenschaften schaffen. Dieser Überblick erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Vielmehr soll er zeigen, dass das Bitcoin-Ökosystem sehr viel Innovation aufweist, auch wenn es von vielen als altmodisch und langweilig angesehen wird, wenn man es mit den aufregenden DeFi- und NFT-Welten um uns herum vergleicht.
Innovation in der Layer 1
Layer 1 ist die Base-Layer von Bitcoin. Hier findet die Abwicklung von Basistransaktionen statt und dient, wie wir sehen können, als Arbitrage-Ebene für die Konfliktlösung auf höheren Ebenen. Wenn Autoren beispielsweise behaupten, dass Bitcoin aufgrund seiner unveränderlichen Geldpolitik und seiner spezifischen Stock-to-Flow-Dynamik auf dem Weg ist, ein neuer globaler Geldstandard oder eine reservenähnliche Währung zu werden, beziehen sie sich auf diese Basisschicht (vgl. The Bitcoin Standard).
Auf dieser Layer hat der Leser vielleicht schon von einer On-Chain-Innovation namens Segregated Witness oder SegWit (BIP-141) gehört. SegWit wurde am 01.08.2017 aktiviert (nachdem es aus den Blocksize Wars 2015-2017 hervorgegangen war). Es löst ein paar Probleme und ermöglicht neue Funktionen.
Technisch gesehen muss ein Nutzer, um Bitcoin auszugeben (auch bekannt als “unspent transaction outputs” oder UTXO), eine Lösung für eine kryptografische Bedingung namens “witness” bereitstellen. Während Zeuge und UTXO früher Teil der Transaktion waren, trennt SegWit beides voneinander. Was wie ein technisches Detail klingt, hat tiefgreifende Auswirkungen. (1) Die Trennung verhindert sogenannte Transaction-Malleability-Angriffe und ebnet den Weg für komplexere Protokolle wie das Lightning Netzwerk (siehe unten). (2) Getrennte Entsperrungsskripte ermöglichen eine Versionskontrolle, die es wiederum ermöglicht, die Skriptfähigkeiten auf unauffällige Weise zu aktualisieren, was die Erweiterbarkeit und Innovation in der Zukunft erheblich erleichtert. Darüber hinaus verringert SegWit die durchschnittliche Grösse von Transaktionen, was die Skalierbarkeit von Bitcoin verbessert und die Transaktionsgebühren reduziert. Für die Nutzer am auffälligsten ist, dass das neue SegWit-Adressformat namens “Bech52” (BIP-173) mit bc1xxx beginnt und die Transaktionsgebühren erheblich günstiger sind als bei älteren Adresstypen, die mit 1xxx oder 3xxx beginnen. Ab September 2021 sind rund 80% der täglichen Transaktionen SegWit-Transaktionen.
Eine zweite On-Chain-Innovation, Taproot, wird ein grosses, komplexes Upgrade mit tiefgreifenden langfristigen Auswirkungen einführen. Taproot wird einen Grossteil komplexerer Bedingungen ermöglichen und Bitcoin näher an “Smart Contracts” heranbringen. Ausserdem bietet Taproot ein höheres Mass an Privatsphäre, da selbst die komplexesten Multi-Sig-Verträge nicht von normalen A-zu-B-Transaktionen auf der Kette zu unterscheiden sein werden. Da uns der Platz fehlt, um tief in Merkelized Abstrat Syntax Trees (MAST), Schnorr-Signaturen und einige andere Dinge einzutauchen, werden wir Taproot eine zukünftige Decrypt-Ausgabe widmen, wenn wir näher an der Aktivierung sind (November 2021).
Neben den On-Chain-Innovationen bietet das Bitcoin-Ökosystem auch innovative Lösungen, die auf Sidechains basieren. Sidechains sind andere Layer-1-Blockchains, die in beide Richtungen an den Bitcoin-Basis-Layer gekoppelt sind. Wenn man Münzen auf einer Kette sperrt, erhält man neu geschaffene Münzen/Tokens auf der anderen. Diese anderen Ketten können neue und innovative Kryptowährungen schaffen, die im Vergleich zu Bitcoin andere Funktionalitäten haben, während der Weg zurück nach Hause immer garantiert ist: Sie müssen nur die anderen Token verbrennen, um Ihre Bitcoin wieder freizugeben.
Abbildung 2: Überblick über die Innovationen im Bitcoin-Ökosystem, nach Layers
Abbildung 2 zeigt zwei Bitcoin-Sidechain-Projekte, die auf Elements basieren, einer Open Source, föderierten Zwei-Wege-Blockchain-Plattform, die im Vergleich zu Bitcoin zusätzliche Funktionen bietet. Man kann “vertrauliche Transaktionen” verwenden, bei denen Betrag und Art der übertragenen Vermögenswerte nur für die Teilnehmer der Transaktion (und diejenigen, denen sie diese offenlegen wollen) sichtbar sind, sowie “vertrauliche Vermögenswerte“, die jeden fungiblen Vermögenswert (Aktie, Anleihe, Token usw.) darstellen können, wobei Betrag und Art des Vermögenswerts vertraulich bleiben. Dieser Grad an finanzieller Privatsphäre unterscheidet sich deutlich von der Pseudonymität der Adressen bei Bitcoin. Ausserdem verwendet Elements ein von Blockstream vorgeschlagenes Konsensmodell namens Strong Federations. Anstelle von Proof-of-Work validiert und signiert eine Föderation von sich gegenseitig misstrauenden “Funktionären” Blöcke (Blocksigner) und Pegs (Watchmen).
Das erste Beispiel für eine Elements-basierte Sidechain ist Liquid. Es handelt sich um ein Sidechain-basiertes Netzwerk für Händler und Börsen, das schnellere und vertraulichere Bitcoin-Transaktionen und die Ausgabe vertraulicher digitaler Vermögenswerte ermöglicht. Blockstream ist das Unternehmen, welches hinter dem Liquid Netzwerk steht, das im September 2018 gestartet ist.
Überweisungen auf Liquid werden innerhalb von zwei Minuten vollständig abgewickelt, sodass Händler Gelder schnell zwischen Börsen und Wallets verschieben können. Jeder kann neue Vermögenswerte auf Liquid ausgeben, einschliesslich Stablecoins und Sicherheits-Token. Derzeit werden Liquid Bitcoin (L-BTC) und Liquid Tether (L-USDT) unterstützt. Arten und Beträge von Vermögenswerten sind bei Liquid standardmässig verborgen. Dadurch bleiben die Transaktionsdaten vertraulich und können das “Front-Running” grosser Aufträge verhindern.
Der Zwei-Wege-Peg garantiert, dass jedes Asset 1:1 auf der Bitcoin-Kette abgesichert ist. Ein Liquid Wallet-Nutzer kann alle Liquid-Assets senden und empfangen, während ein Liquid Node einem Nutzer ermöglicht, Bitcoin einzubinden, neue native Assets auszugeben und Blöcke auf der Sidechain vollständig zu verifizieren. Peg-outs müssen über eines der über 50 Mitglieder der Liquid Federation abgewickelt werden – was auch ein Kritikpunkt in Bezug auf die Zentralisierung ist. Derzeit unterstützen über 20 Plattformen das Liquid Netzwerk und ermöglichen den Austausch von L-BTC gegen BTC und umgekehrt, darunter Bisq, Bitfinex und Hodlhodl. Es sind auch von Liquid betriebene Gaming-NFTs verfügbar.
Das zweite Beispiel für eine Elements-basierte Sidechain ist Stacks 2.0 (ehemals Blockstack). Dabei handelt es sich um eine Sidechain-basierte Plattform, die entwickelt wurde, um Smart Contracts und dezentrale Anwendungen auf Bitcoin zu bringen. Die Plattform wird durch den nativen Stacks (STX) Token angetrieben, der dem “Gas” in Ethereum ähnelt und zur Bezahlung der Vertragsausführung, Transaktionsverarbeitung und Registrierung neuer Vermögenswerte auf der Kette verwendet wird. Hiro ist das Unternehmen, das hinter dem Stacks-Netzwerk steht, dessen Mainnet im Januar 2021 gestartet wurde (Explorer).
Stacks verwendet den Proof-of-Transfer (PoX) Konsensmechanismus. Bei PoX müssen Miner BTC ausgeben, um die Blockbelohnung für einen Stacks-Block zu gewinnen. Der siegreiche Miner wird nach dem Zufallsprinzip ausgewählt, wobei seine Chance, den Block zu gewinnen, proportional zu der Menge an BTC ist, die er im Vergleich zu den anderen Minern ausgegeben hat. “Stacking” bedeutet, dass STX gesperrt wird, um den Sicherheits- und Konsensmechanismus zu unterstützen, ähnlich wie bei anderen Systemen. Als Belohnung erhalten die Nutzer Bitcoin von den Minern. Stacker sind Inhaber des STX-Tokens, die ihre Token für mehrere “Zyklen” sperren. Jeder Zyklus umfasst 2100 Blöcke, was 2100 Bitcoin-Blöcken entspricht. Jeder Zyklus dauert etwa zwei Wochen. Wenn Nutzer weniger als 1 Mio. STX besitzen, können sie nur kollektiv über Stacking-Pools (z. B. PlanBetter) stacken. Bei mehr als 1 Mio. STX können Nutzer individuell über die Stack Wallet stacken.
Smart Contracts auf Stacks werden in Clarity geschrieben. Clarity ist eine LISP-ähnliche, entscheidbare Sprache (d.h. nicht Turing-komplett), d.h. man kann vorhersagen, was ein Programm tun wird. Clarity wird interpretiert und Smart Contracts werden in menschenlesbarem Quellcode, nicht in Bytecode, auf der Kette veröffentlicht. Die Sprache verfügt über integrierte SPV-Beweise (simple-payment-verification), hat Einblick in den Zustand der Bitcoin-Kette und kann Bitcoin-basierte Logik enthalten. Die Spezifikationen für Vertragsvorlagen wurden im Rahmen des Stacks Improvement Proposal (SIPs)-Prozesses für fungible Token (z. B. ERC-20) und Non-Fungible-Token (z. B. ERC-721) ratifiziert.
Ein drittes Beispiel für eine Sidechain, die allerdings nicht auf Elements basiert, ist Rootstock (RSK). RSK ist eine EVM-kompatible Smart-Contract-Plattform, die durch das Powpeg-Protokoll gesichert ist. Powpeg ist ein Zwei-Wege-Protokoll, das durch Proof-of-Work gesichert ist. Zunächst wird der RSK in beide Richtungen an die Bitcoin-Kette gebunden, was zu RSK-Bitcoin (RBTC) auf der RSK-Kette führt, die zur Bezahlung von Gas verwendet werden. Die Bitcoin werden an eine spezielle Adresse geschickt und dort gesperrt, während an der gleichen Adresse auf RSK die gleiche Menge an RBTC freigegeben wird (peg-in). Zweitens wird der Proof-of-Work-Konsensmechanismus von Bitcoin durch Merged Mining genutzt. Merged Mining (auch “Auxiliary Proof of Work” genannt) ist der Prozess des Minings von zwei Ketten, die denselben Hashing-Algorithmus verwenden, in einem Durchgang. RSK wird von “mehr als 50% der Bitcoin-Hashrate” gestützt. Dieser Ansatz hat einige Vorteile: (1) die Sicherheitsgarantien von Bitcoin werden übernommen, (2) die Transaktionsgebühren sind niedriger als z. B. bei Ethereum, (3) die Transaktionsgebühren können in Bitcoin bezahlt werden.
Während es nicht ganz korrekt ist, von “Locking” zu sprechen, da Nutzer ihre Sidechain coins jederzeit verschieben können, zeigt die folgende Abbildung ein Äquivalent des “Total Value Locked (TVL)” der drei Sidechains und Lightning, einer Layer-2-Innovation, die wir in Teil 2 besprechen werden. Der kollektive TVL beträgt ca. 810 Mio. USD (Stand 28.09.2021)
Abbildung 3. Total Value Locked (TVL) in Bitcoin Sidechain Projekten und Lightning, total ca. 810 Mio. USD, Stand 28.09.2021
Fazit
Im ersten Teil unserer Miniserie über Innovationen im Bitcoin-Ökosystem haben wir uns mit Innovationen auf Layer 1 beschäftigt. Während On-Chain-Innovationen wie SegWit und Taproot darauf abzielen, die Leistung und Funktionalität von Bitcoin selbst zu verbessern, öffnen Sidechains – separate Chains, die mit Bitcoin durch einen Zwei-Wege-Peg verbunden sind – den Innovationsraum viel weiter, indem sie verschiedene Transaktionsmodelle und Optimierungen einführen, während sie sich auf Bitcoin als sichere Abwicklungsschicht verlassen. Sidechains schaffen ihr eigenes Ökosystem neben Bitcoin.
Bleiben Sie dran für den zweiten Teil der Miniserie, in dem wir Projekte diskutieren werden, die den Umfang des Bitcoin-Ökosystems über Layer 1 hinaus erweitern.