Was ist die Regel der längsten Kette in der Blockchain?

Die Regel der längsten Kette in Blockchain verstehen

1. Die Regel der längsten Kette ist ein Grundprinzip der Blockchain-Technologie, das bestimmt, welche Version des Ledgers als gültig gilt. Wenn aufgrund von Netzwerkverzögerungen oder böswilligen Aktivitäten mehrere Versionen einer Blockchain vorhanden sind, verwenden Knoten diese Regel, um Konflikte zu lösen. Die Kette mit dem größten kumulativen Proof-of-Work, der typischerweise in Bezug auf die Blockzahl als die längste sichtbar ist, wird als der wahre Zustand des Netzwerks akzeptiert.

2. Dieser Mechanismus stellt den Konsens über dezentrale Netzwerke hinweg sicher, in denen keine zentrale Behörde existiert. Jeder Knoten überprüft unabhängig Blöcke und erweitert die Kette, die er als die längste erachtet. Wenn zwei Miner nahezu gleichzeitig Blöcke produzieren, kann es zu temporären Forks kommen. Mit der Zeit wird die Abzweigung, die mehr Rechenunterstützung erhält, länger und wird kanonisch.

3. Die Sicherheit der Regel der längsten Kette beruht auf der Annahme, dass ehrliche Knoten den Großteil der Mining-Leistung kontrollieren. Ein Angreifer, der versucht, die Geschichte neu zu schreiben, muss nicht nur eine alternative Kette erstellen, sondern auch die kollektive Hashing-Rate des ehrlichen Netzwerks übertreffen. Dies macht Double-Spending-Angriffe unter normalen Bedingungen äußerst kostspielig und unpraktisch.

4. In Bitcoin verhindert die Implementierung dieser Regel dauerhafte Kettenaufteilungen. Miner haben einen wirtschaftlichen Anreiz, auf der längsten Kette aufzubauen, da nur Blöcke in dieser Kette zu belohnten Transaktionen führen. Jeglicher Aufwand, der für eine kürzere Gabel aufgewendet wird, ist umsonst und stärkt die Stabilität der Hauptkette.

5. Während sie allgemein als die „längste“ Kette bezeichnet werden, sind einige Systeme wie Ethereum zu Varianten wie der „schwersten“ oder „stärksten“ Kette übergegangen, die den Gesamtschwierigkeitsgrad und nicht nur die Blockanzahl berücksichtigen. Diese Verfeinerung befasst sich mit Grenzfällen, in denen eine Kette mit weniger Blöcken mehr Arbeit bedeuten könnte, wenn diese Blöcke schwerer zu schürfen wären.

Rolle des Proof-of-Work bei der Kettenauswahl

1. Der Arbeitsnachweis ist untrennbar mit der Regel der längsten Kette verbunden. Jeder Block erfordert einen erheblichen Rechenaufwand, um sein kryptografisches Rätsel zu lösen. Ketten mit mehr angesammelter Arbeit signalisieren einen höheren Ressourcenaufwand und machen sie vertrauenswürdiger.

2. Knoten lehnen Ketten ab, die lang erscheinen, aber keinen ausreichenden Arbeitsnachweis aufweisen. Beispielsweise kann ein Angreifer nicht einfach Hunderte von Blöcken mit geringem Schwierigkeitsgrad generieren, um die legitime Kette zu überholen, es sei denn, er verfügt über eine überwältigende Hashing-Leistung.

3. Schwierigkeitsanpassungen stellen sicher, dass selbst wenn eine Kette mehr Blöcke hat, diese nicht automatisch akzeptiert wird. Eine Kette, die mit niedrigeren Schwierigkeitsgraden erstellt wurde, hat möglicherweise eine kürzere Blockanzahl, erfordert aber immer noch weniger Gesamtarbeit, was dazu führt, dass Knoten sie ignorieren.

4. Diese Betonung des Rechenaufwands verhindert leichtfertiges Forking und Spam-Angriffe. Es bringt das Verhalten der Miner mit der Netzwerkintegrität in Einklang, da nur Beiträge zur schwierigsten Kette Belohnungen bringen.

5. Bei Netzwerk-Upgrades oder Hard Forks kann es vorübergehend zu Verwirrung darüber kommen, welche Kette die wahre Fortsetzung darstellt. Marktkräfte und Community-Konsens leiten Miner häufig zu einer Kette und stärken deren Dominanz durch eine erhöhte Hash-Rate-Zuteilung.

Auswirkungen auf Netzwerksicherheit und Dezentralisierung

1. Die Regel der längsten Kette unterstützt die Dezentralisierung, indem sie es jedem Teilnehmer ermöglicht, die Gültigkeit der Kette zu überprüfen, ohne auf vertrauenswürdige Vermittler angewiesen zu sein. Jeder vollständige Knoten wendet bei der Auswahl des zu akzeptierenden Forks die gleiche Logik an.

2. Die schnelle Verbreitung neuer Blöcke trägt dazu bei, die Konsistenz im gesamten Netzwerk aufrechtzuerhalten. Verzögerungen bei der Übertragung können dazu führen, dass ehrliche Miner Zyklen auf veralteten Ketten verschwenden, was das Risiko kurzfristiger Forks erhöht.

3. Zentralisierte Mining-Pools stellen theoretisch eine Bedrohung für dieses Modell dar. Wenn eine einzelne Entität mehr als 50 % der Hash-Rate kontrolliert, könnte sie die Kette manipulieren, indem sie selektiv Blöcke zurückhält und später eine längere private Kette freigibt.

4. Die Endgültigkeit einer Transaktion hängt davon ab, wie viele Blöcke eine Transaktion bestätigen. Je tiefer eine Transaktion in der längsten Kette vergraben ist, desto sicherer ist sie gegen Umkehrversuche. Sechs Bestätigungen in Bitcoin werden allgemein als ausreichend für Überweisungen mit hohem Betrag angesehen.

5. Alternative Konsensmodelle wie Proof-of-Stake modifizieren das Konzept der Kettengewichtung unter Verwendung einsatzbasierter Metriken anstelle von Rohberechnungen. Sie behalten jedoch den Kerngedanken bei: Die am meisten unterstützte Kette – gemessen an wirtschaftlichem Engagement oder Arbeit – gilt als maßgeblich.

Häufig gestellte Fragen

Was passiert, wenn zwei Ketten gleich lang sind? Wenn zwei Ketten gleich lang sind und die gleiche kumulative Arbeit haben, können Knoten vorübergehend getrennt bleiben, denen sie folgen können. Diese Situation löst sich normalerweise schnell auf, wenn der nächste abgebauten Block den Ausschlag gibt, eine Kette verlängert und andere dazu veranlasst, die Loyalität zu wechseln.

Kann eine kürzere Kette jemals einer längeren vorgezogen werden? Ja, wenn die kürzere Kette mehr Gesamtarbeitsnachweise enthält. Die Blockanzahl allein bestimmt nicht die Gültigkeit; Der Gesamtschwierigkeitsgrad ist wichtig. Eine Kette mit weniger, aber schwierigeren Blöcken kann eine längere Kette mit einfacheren Blöcken hinsichtlich der Gesamtarbeit übertreffen.

Wie gehen Lightweight-Clients mit der Regel der längsten Kette um? Lightweight- oder SPV-Clients (Simplified Payment Verification) verlassen sich auf Header von vollständigen Knoten und gehen davon aus, dass die Kette mit der meisten Arbeit korrekt ist. Sie validieren nicht jeden Block unabhängig, sondern vertrauen darauf, dass ehrliche Knoten die Regel der längsten Kette korrekt umsetzen.

Gilt die Regel der längsten Kette für alle Kryptowährungen? Die meisten Proof-of-Work-Kryptowährungen implementieren eine Version dieser Regel. Proof-of-Stake-Systeme wie Cardano oder Solana verwenden jedoch unterschiedliche Mechanismen, die auf der Abstimmung des Validators oder der historischen Stake-Gewichtung basieren, und passen das Prinzip an ihre jeweiligen Konsensalgorithmen an.