Geschirmtes CSV: Eine neue Ära der Privatsphäre und Skalierbarkeit für Bitcoin

Die Bitcoin-Entwicklung konzentriert sich heute auf zwei Hauptthemen: (1) Skalierung und (2) Datenschutz. Die üblichen Vorschläge für Bitcoin beinhalten das Hinzufügen neuer Opcodes und Skripting-Tools.

Bitcoin development today focuses on two major issues: (1) scaling and (2) privacy. The usual proposals to Bitcoin involve adding new opcodes and scripting tools. But an old idea is coming back, one that could make transactions more private and peer-to-peer.

Die Bitcoin-Entwicklung konzentriert sich heute auf zwei Hauptthemen: (1) Skalierung und (2) Datenschutz. Die üblichen Vorschläge für Bitcoin beinhalten das Hinzufügen neuer Opcodes und Skripting-Tools. Aber eine alte Idee kommt zurück, eine, die Transaktionen privater und Peer-to-Peer machen könnte.

Right now, every Bitcoin transaction is broadcast to the entire network for verification. It’s an effective way to prevent double-spending, but it also means more information is exposed than is strictly necessary. This leads to heavier computational demands, higher costs, and a system that struggles to scale.

Derzeit wird jede Bitcoin-Transaktion zur Überprüfung an das gesamte Netzwerk gesendet. Dies ist eine wirksame Möglichkeit, Doppelausgaben zu verhindern, bedeutet aber auch, dass mehr Informationen preisgegeben werden, als unbedingt erforderlich sind. Dies führt zu einem höheren Rechenaufwand, höheren Kosten und einem System, das nur schwer skalierbar ist.

But what if moving part of the transaction process client-side didn't just improve efficiency, but also unlocks a whole new era of privacy on Bitcoin?

Aber was wäre, wenn die Verlagerung eines Teils des Transaktionsprozesses auf die Clientseite nicht nur die Effizienz verbessern würde, sondern auch eine ganz neue Ära der Privatsphäre bei Bitcoin einläuten würde?

In our recently published paper, Blockstream, in collaboration with Alpen Labs and ZeroSync, we introduce the Shielded CSV Protocol, an improvement on Client-Side Validation (CSV) that offers truly private transactions. This new protocol is a significant step towards enhancing the privacy of Bitcoin transactions and has the potential to increase transaction capacity from 11 per second to over 100 per second, through some additional measures we’ll cover in this blog post.

In unserem kürzlich veröffentlichten Artikel Blockstream stellen wir in Zusammenarbeit mit Alpen Labs und ZeroSync das Shielded CSV Protocol vor, eine Verbesserung der Client-Side Validation (CSV), die wirklich private Transaktionen ermöglicht. Dieses neue Protokoll ist ein wichtiger Schritt zur Verbesserung der Vertraulichkeit von Bitcoin-Transaktionen und hat das Potenzial, die Transaktionskapazität durch einige zusätzliche Maßnahmen, die wir in diesem Blogbeitrag behandeln, von 11 pro Sekunde auf über 100 pro Sekunde zu erhöhen.

This post offers a high-level overview of the Shielded CSV Protocol, which aims to advance layer one blockchain performance while remaining fully compatible with Bitcoin. Developed by the combined minds of Jonas Nick, Liam Eagen, and Robin Linus. Here’s the backstory on Shielded CSV, and why it has the potential to change everything.

Dieser Beitrag bietet einen allgemeinen Überblick über das Shielded CSV-Protokoll, das darauf abzielt, die Leistung der Layer-1-Blockchain zu verbessern und gleichzeitig vollständig mit Bitcoin kompatibel zu bleiben. Entwickelt von den vereinten Köpfen von Jonas Nick, Liam Eagen und Robin Linus. Hier ist die Hintergrundgeschichte zu Shielded CSV und warum es das Potenzial hat, alles zu verändern.

Bitcoin Then and Now

Bitcoin damals und heute

The Double-Spend Problem: How Bitcoin Solved It

Das Double-Spend-Problem: Wie Bitcoin es löste

Before Bitcoin, it was widely believed that creating a reliable digital currency was impossible without a trusted middleman. The double-spend problem meant there was no way to ensure a “digital coin” couldn’t be spent more than once. It was a fundamental flaw that kept digital currency from becoming a reality.

Vor Bitcoin glaubte man allgemein, dass die Schaffung einer zuverlässigen digitalen Währung ohne einen vertrauenswürdigen Mittelsmann unmöglich sei. Das Problem der doppelten Ausgaben bedeutete, dass es keine Möglichkeit gab, sicherzustellen, dass eine „digitale Münze“ nicht mehr als einmal ausgegeben werden konnte. Es handelte sich um einen grundlegenden Fehler, der die Verwirklichung der digitalen Währung verhinderte.

Then, in 2009, Satoshi addressed this problem by introducing the shared public ledger called the blockchain. Instead of relying on a single trusted authority, Bitcoin uses a network of nodes on a shared public ledger, where every transaction is recorded and verified. This system ensures that each coin is unique, making it impossible to spend the same coin twice.

Dann, im Jahr 2009, ging Satoshi dieses Problem an, indem er das gemeinsame öffentliche Hauptbuch namens Blockchain einführte. Anstatt sich auf eine einzige vertrauenswürdige Autorität zu verlassen, nutzt Bitcoin ein Netzwerk von Knoten in einem gemeinsamen öffentlichen Hauptbuch, in dem jede Transaktion aufgezeichnet und überprüft wird. Dieses System stellt sicher, dass jede Münze einzigartig ist, sodass es unmöglich ist, dieselbe Münze zweimal auszugeben.

When a Bitcoin transaction is added to the chain, it follows this process:

Wenn eine Bitcoin-Transaktion zur Kette hinzugefügt wird, folgt dieser Prozess:

During validation, nodes verify that the coins exist, check the validity of the signature, and enforce the critical double-spend rule—making sure each coin is spent only once.

Während der Validierung überprüfen die Knoten, ob die Münzen vorhanden sind, überprüfen die Gültigkeit der Signatur und setzen die wichtige Regel der doppelten Ausgabe durch – um sicherzustellen, dass jede Münze nur einmal ausgegeben wird.

The whole purpose of this ledger is to maintain order, showing clearly who owns which coins and when they moved.

Der gesamte Zweck dieses Hauptbuchs besteht darin, die Ordnung aufrechtzuerhalten und klar zu zeigen, wem welche Münzen gehören und wann sie bewegt wurden.

The purpose of the ledger is to keep transactions in order, making it clear who owns what coins and when they were sent.

Der Zweck des Hauptbuchs besteht darin, Transaktionen in Ordnung zu halten und klar zu machen, wem welche Münzen gehören und wann sie gesendet wurden.

Since its inception, Bitcoin’s developers keep coming back to the same question: is this really the best and most private way to handle transactions? How can we make this system leaner, more efficient, and more private?

Seit seiner Einführung kommen die Entwickler von Bitcoin immer wieder auf die gleiche Frage zurück: Ist dies wirklich die beste und privateste Art, Transaktionen abzuwickeln? Wie können wir dieses System schlanker, effizienter und privater machen?

A Privacy Problem: Public Transactions

Ein Datenschutzproblem: Öffentliche Transaktionen

Bitcoin's biggest privacy challenge is that bitcoin transactions are out there in the open on the blockchain. Satoshi saw this vulnerability from the beginning. In the original whitepaper, he suggested a straightforward solution: users should create new keys for each transaction and avoid reusing addresses.

Die größte Herausforderung für den Datenschutz bei Bitcoin besteht darin, dass Bitcoin-Transaktionen in der Blockchain offen stattfinden. Satoshi erkannte diese Schwachstelle von Anfang an. Im ursprünglichen Whitepaper schlug er eine einfache Lösung vor: Benutzer sollten für jede Transaktion neue Schlüssel erstellen und die Wiederverwendung von Adressen vermeiden.

The idea was to make it harder to link transactions back to a single owner. But in practice, with all the advanced chain analysis methods available today, maintaining privacy is much harder than it seems. Even with new addresses, linking transactions and identifying patterns has become easier for those intent on tracing user activity.

Die Idee bestand darin, es schwieriger zu machen, Transaktionen einem einzelnen Eigentümer zuzuordnen. Aber in der Praxis ist die Wahrung der Privatsphäre angesichts aller heute verfügbaren fortschrittlichen Kettenanalysemethoden viel schwieriger, als es scheint. Selbst mit neuen Adressen ist es für diejenigen, die Benutzeraktivitäten verfolgen möchten, einfacher geworden, Transaktionen zu verknüpfen und Muster zu identifizieren.

In response, privacy-focused protocols like Zcash have introduced novel ways to conceal transaction details using more advanced cryptography and things like zk-SNARKs. But these methods come with significant trade-offs: transactions are larger, making the verification process for nodes more resource-intensive and expensive to verify.

Als Reaktion darauf haben datenschutzorientierte Protokolle wie Zcash neue Möglichkeiten eingeführt, Transaktionsdetails mithilfe fortschrittlicherer Kryptografie und Dingen wie zk-SNARKs zu verbergen. Diese Methoden gehen jedoch mit erheblichen Kompromissen einher: Die Transaktionen sind größer, was den Verifizierungsprozess für Knoten ressourcenintensiver und teurer in der Verifizierung macht.

A Communication Problem: Communication is Inefficient

Ein Kommunikationsproblem: Kommunikation ist ineffizient

In Bitcoin’s design, mining serves two fundamental purposes: (1) proof-of-publication for transactions and (2) providing a consensus on the order of transactions. However, Bitcoins’ system also intertwines these core functions with less essential tasks, like transaction validation and coin issuance.

Im Design von Bitcoin dient das Mining zwei grundlegenden Zwecken: (1) dem Nachweis der Veröffentlichung von Transaktionen und (2) der Schaffung eines Konsenses über die Reihenfolge der Transaktionen. Das System von Bitcoins verknüpft diese Kernfunktionen jedoch auch mit weniger wesentlichen Aufgaben wie der Transaktionsvalidierung und der Ausgabe von Münzen.

Across all blockchains, whether it’s Bitcoin, Ethereum, Zcash, or Dogecoin, the transaction process always looks the same: wallets sign transactions, broadcast them to the network, and full nodes validate them. But is validating every transaction directly on the blockchain really necessary?

Auf allen Blockchains, egal ob Bitcoin, Ethereum, Zcash oder Dogecoin, sieht der Transaktionsprozess immer gleich aus: Wallets signieren Transaktionen, übertragen sie an das Netzwerk und vollständige Knoten validieren sie. Aber ist es wirklich notwendig, jede Transaktion direkt auf der Blockchain zu validieren?

We think there’s a better way. The idea traces back to a 2013 insight, when Peter Todd first mentioned Client-Side Validation. In this mailing list post he asks, ‘Given only proof-of-publication, and a consensus on the order of transactions, can we make a successful crypto-coin system? Surprisingly, the answer is yes!’

Wir glauben, dass es einen besseren Weg gibt. Die Idee geht auf eine Erkenntnis aus dem Jahr 2013 zurück, als Peter Todd erstmals die clientseitige Validierung erwähnte. In diesem Mailinglistenbeitrag fragt er: „Können wir ein erfolgreiches Krypto-Münzsystem schaffen, wenn wir nur einen Veröffentlichungsnachweis und einen Konsens über die Reihenfolge der Transaktionen haben?“ Überraschenderweise lautet die Antwort ja!‘

Instead of requiring every full node to verify every transaction, CSV allows you to send coins with proof of their validity directly to the recipient

Anstatt zu verlangen, dass jeder vollständige Knoten jede Transaktion überprüft, können Sie mit CSV Münzen mit einem Nachweis ihrer Gültigkeit direkt an den Empfänger senden