Warum Polynom-Verpflichtungen ein „Durchbruch“ für Ethereum 2.0 sein könnten

Die Ethereum-Community hat jetzt eine, wenn auch verwirrende Roadmap.

Am Mittwoch fiel Ethereum-Mitbegründer Vitalik Buterin’s aus Status der Netzwerkkarte Hilft bei der Kontextualisierung der nächsten fünf bis zehn Jahre für eine globale Community von 20.000 Entwicklern und hebt ein zentrales Problem für die nächste Version der Blockchain hervor: Skalierbarkeit.

Laut einem Blog-Beitrag des Forschers Danny Ryan vom 17. März stützt sich das Eth 2.0-Forschungsteam nun auf ein neues Konzept namens „Polynom-Verpflichtungen“, um die pro Berechnung im Netzwerk verwendeten Daten zu reduzieren.

Von Buterin als „magische Mathematik“ bezeichnet, werden polynomielle Verpflichtungen in Betracht gezogen, um den Zustand des Netzwerks bei geringen Rechenkosten zu überprüfen, ein Hauptziel des zukünftigen Netzwerks.

Dennoch markiert Buterins Karte seine magische Mathematik für die Netzwerkintegration erst in der dritten Phase des mehrjährigen Vorstoßes zu Eth 2.0.

„Polynom-Verpflichtungen könnten der größte Durchbruch sein, nach dem wir gesucht haben“, sagte Ryan, insbesondere in Bezug auf die Speicherung von Kontodaten in der nächsten Version von Ethereum.

Die Ethereum Foundation antwortete zum Zeitpunkt der Drucklegung nicht auf eine Bitte um Stellungnahme.

Magische Mathematik

Polynomverpflichtungen ähneln den Polynomen, die wir alle in der Grundschule gelernt und geliebt haben: ein mathematischer Ausdruck mit Variablen und Koeffizienten (d. H. Y = 2X).

Aber auch dies ist magische Mathematik, also ist es nicht ganz so einfach.

Buterin beschreibt Polynom-Verpflichtungen als „eine Art“ Hash „eines Polynoms P (x) mit der Eigenschaft, dass Sie arithmetische Überprüfungen von Hashes durchführen können.“ In der Originalarbeit über Polynomverpflichtungen wird das mathematische Schema als „sechs Algorithmen“ zusammengefasst, die den Beweis für ein Ereignis liefern, das mit möglichst wenig Rechendaten auftritt.

„Wir empfehlen, Merkle-Bäume durch magische Mathematik zu ersetzen, die als“ Polynom-Verpflichtungen „bezeichnet wird, um den Blockchain-Zustand zu akkumulieren“, sagte Buterin im Blogbeitrag der Ethereum Foundation. „Zu den Vorteilen gehört die Reduzierung der Größe staatenloser Kundenzeugen (ohne Vertragscode und Statusdaten) auf nahezu Null.“

(Für Mathematiker finden Sie unten eine dreiteilige Reihe zu Polynomverpflichtungen, die von Justin Drake von Eth 2.0 gehostet wird.)

Der Blockchain-Status

Blockchains zeichnen sowohl die In- als auch die Out-Benutzer auf, die bei Transaktionen erstellt wurden. Insgesamt gibt es zwei Arten von Blockchain-Abrechnungssystemen: das UTXO-Modell (Unspent Transaction Output) und das kontobasierte Modell. Bitcoin verwendet das erstere, während Ethereum das letztere verwendet.

Wenn ein Benutzer Bitcoin im UTXO-Modell ausgeben möchte, zieht seine Transaktion den gesamten Verlauf dieser Münzen mit sich, der dann von jedem Peer im Netzwerk überprüft wird.

Das Kontomodell hingegen zeichnet nur die Transaktion zwischen den beiden Peers auf und leitet Fragen zur Gültigkeit der Transaktion in Verbindung mit einem Transaktionsnachweis an die Ethereum Virtual Machine (EVM) weiter. Das EVM führt Statusänderungen – die aktuellen Konten und Salden der Blockchain – im Auftrag der Benutzer aus.

Jeder Block auf Ethereum – der Transaktionen in genau diesen Block bindet – enthält auch einen Beweis, einen Merkle-Baum, der sich mit dem Beginn der Netzwerkgeschichte verbindet. Dieser Proof enthält den Empfang des oben genannten Status und wird benötigt, damit das EVM eine Transaktion ausführen kann.

Dieser letzte Teil war jedoch ein heikles Thema für Ethereum.

Warum? Merkle-Bäume sind dateneffizient, aber für die Ambitionen von Eth 2.0 nicht dateneffizient genug. Hier geschieht die Magie.

Das aktuelle Merkle-Baum-Setup benötigt ca. 0,5 MB pro Transaktion. Ryan schätzt, dass Polynom-Commitment-Systeme das Gewicht staatlicher Beweise auf 0,001 bis 0,01 MB reduzieren würden. Für ein Netzwerk mit durchschnittlich 700.000 Transaktionen pro Tag summieren sich die Einsparungen bei der Datenberechnung.

Daher ist die Idee eines zustandslosen Clients seit mindestens Oktober 2017 in Arbeit, um die Datenmenge zu reduzieren, die für das große Upgrade von ethereum verwendet wird.

Mehrere Projekte außerhalb von Ethereum stützen sich auch auf ihre eigene Weise auf polynomielle Verpflichtungen, einschließlich Halc, dem wissensfreien Beweis von Zcash.

Buterin sagte, seine Umsetzung von Polynomverpflichtungen sei eine von vielen. Darüber hinaus befindet es sich noch in der Forschungsphase.

„Obwohl unglaublich vielversprechend, ist ein Teil dieser Forschung und magischen Mathematik sehr neu. Wir müssen mehr Zeit damit verbringen, die Komplexität und die Kompromisse besser zu verstehen und diese neue und aufregende Technik besser in den Blick zu nehmen “, schloss Ryan.


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