Blockchains: Layers und Forks

Bitcoin gilt als die erste und bekannteste Kryptowährung. Aufgrund seines dezentralen Charakters und der bewussten Entscheidung des Entwicklers Satoshi Nakamoto, nie in Erscheinung zu treten und Bitcoin im Nachhinein nie anzupassen, bleibt das Bitcoin-Protokoll weitgehend unverändert. Dies stellt eine Herausforderung dar, wenn es um die Implementierung neuer Funktionen oder die Skalierbarkeit geht. Dennoch ermöglichen zusätzliche Layer-Infrastrukturen, insbesondere der Second Layer und Third Layer, eine stetige Weiterentwicklung und Innovation innerhalb des Krypto-Ökosystems.

In diesem Kapitel wollen wir uns zusätzliche Layer auf Blockchains der Einfachheit halber am Beispiel des Bitcoin anschauen.

Der Second Layer, auch als „Off-Chain“-Lösung bezeichnet, umfasst Protokolle und Netzwerke, die auf der Krypto-Blockchain aufbauen, jedoch nicht direkt in deren Hauptbuch geschrieben werden. Dadurch können Transaktionen schneller und kostengünstiger abgewickelt werden, während die Sicherheit und Dezentralität der Kryptowährung erhalten bleibt.

Ein bekanntes Beispiel für den Second Layer ist das Lightning Network als Second Layer auf Bitcoin. Dieses Netzwerk ermöglicht es Nutzern, eine Vielzahl von Transaktionen außerhalb der Haupt-Blockchain durchzuführen und nur das Endergebnis auf der Bitcoin-Blockchain festzuhalten. Dies geschieht durch Zahlungskanäle, die zwischen zwei Parteien geöffnet und später geschlossen werden.

Die Vorteile des Lightning Networks liegen dadurch auf der Hand:

• • Schnellere Transaktionen: Transaktionen erfolgen nahezu in Echtzeit, da sie nicht auf Bestätigungen in der Bitcoin-Blockchain warten müssen.
• • Geringere Gebühren: Da nur die Eröffnung und Schließung eines Zahlungskanals in die Blockchain geschrieben wird, sind die Kosten erheblich reduziert.
• • Skalierbarkeit: Das Lightning Network kann potenziell Millionen von Mikrotransaktionen verarbeiten, was Bitcoin als Zahlungsmittel praktikabler macht. Neben dem Lightning Network gibt es weitere Second-Layer-Lösungen wie Liquid Network, das von Blockstream entwickelt wurde. Dieses Netzwerk richtet sich hauptsächlich an Unternehmen und ermöglicht schnellere und vertraulichere Transaktionen zwischen Börsen und anderen Finanzakteuren.

Der Third Layer baut auf dem Second Layer auf und erweitert die Funktionalität der Kryptowährung durch zusätzliche Anwendungen, die, im Gegensatz zum Second Layer, nicht mehr notwendigerweise auf Basis der Coins selbst arbeiten. Während Bitcoin bspw. selbst keine native Unterstützung für Smart Contracts wie Ethereum bietet, ermöglichen Third-Layer-Protokolle dennoch komplexe Anwendungen wie dezentrale Finanzdienstleistungen (DeFi), non-fungible Tokens (NFTs) und dezentrale Identitätslösungen.

DeFi steht für "Decentralized Finance" (zu deutsch dezentrale Finanzen) und bezeichnet ein Finanzsystem, das auf Blockchain-Technologie basiert. Es ermöglicht Finanzdienstleistungen wie Kreditvergabe, Handel und Zinsen auf Kryptowährungen – ohne Banken oder zentrale Institutionen.

DeFi nutzt Smart Contracts – das sind selbstausführende Verträge auf der Blockchain, die Transaktionen automatisch abwickeln.

Smart Contracts sind digitale Verträge, die automatisch ausgeführt werden, wenn bestimmte vordefinierte Bedingungen erfüllt sind. Im Wesentlichen handelt es sich bei einem Smart Contract um Code, der auf einer Blockchain ausgeführt wird. Dieser Code enthält die Regeln und Bedingungen einer Vereinbarung und sorgt dafür, dass die entsprechenden Aktionen ausgeführt werden, sobald die Bedingungen erfüllt sind.

Sobald der Vertrag auf der Blockchain gespeichert ist, ist er für alle Teilnehmer unveränderlich und transparent, was bedeutet, dass niemand die Bedingungen oder den Verlauf des Vertrags nachträglich ändern kann, ohne dass es von allen Beteiligten bemerkt wird. Ein Smart Contract in der Immobilienbranche könnte so beispielhaft die Bedingungen eines Hauskaufs codieren, bei dem die Zahlung an den Verkäufer automatisch ausgelöst wird, sobald alle rechtlichen Dokumente überprüft und genehmigt wurden.

NFTs auf Basis von Bitcoin sind ein relativ neues Konzept, da Bitcoin ursprünglich nicht für die Schaffung von NFTs entwickelt wurde.

Eines der wichtigsten Konzepte, das NFTs auf Bitcoin ermöglicht, ist die „Ordinals“-Technologie. Diese Technologie nutzt eine Besonderheit der Bitcoin-Blockchain, um NFTs zu erschaffen, indem sie einzelne Satoshis, die kleinste Einheit von Bitcoin (1 BTC = 100 Millionen Satoshis), mit einzigartigen Daten versieht. Auf diese Weise wird jeder Satoshi zu einem einzigartigen digitalen Vermögenswert, der als NFT fungieren kann.

Um diese NFTs zu erstellen, wird jedem Satoshi eine individuelle Kennung oder ein digitaler "Fingerabdruck" zugewiesen. Diese Kennung enthält Metadaten, die mit einer bestimmten Datei oder Information verknüpft sind, zum Beispiel ein Bild, ein Video oder andere digitale Inhalte. Diese Daten werden direkt auf der Bitcoin-Blockchain gespeichert, was den NFTs auf Bitcoin eine unveränderliche und sichere Grundlage gibt.

Trotz seiner Unveränderlichkeit und der bewussten Limitierung in der Protokollentwicklung bleibt Bitcoin durch zusätzliche Layer-Infrastrukturen innovativ. Der Second Layer verbessert Skalierbarkeit und Effizienz durch Netzwerke wie das Lightning Network, während der Third Layer neue Funktionalitäten wie Smart Contracts und Tokenisierung ermöglicht. Diese modularen Entwicklungen erlauben es Bitcoin, relevant zu bleiben und sich an neue technologische Herausforderungen anzupassen, ohne dabei seine fundamentalen Prinzipien zu gefährden.

Der Begriff "Fork" bedeutet auf Deutsch "Gabelung" und beschreibt in der Welt der Kryptowährungen eine Abspaltung einer bestehenden Blockchain. Da Kryptowährungen dezentral sind, gibt es keine zentrale Behörde, die Änderungen an der Blockchain vornimmt. Stattdessen müssen die Teilnehmer des Netzwerks (Nodes) über Software-Updates entscheiden.

Ein Fork tritt auf, wenn sich ein Teil der Community dafür entscheidet, die Regeln der Blockchain zu ändern, wodurch eine neue, von der alten Blockchain abweichende Version entsteht. Diese Fork kann entweder eine Soft Fork oder eine Hard Fork sein.

Eine abwärtskompatible Änderung.

Alte Teilnehmer (Nodes) können weiterhin Transaktionen verarbeiten, auch wenn sie die neuen Regeln nicht direkt unterstützen.

Führt dazu, dass alte Softwareversionen in einem begrenzten Rahmen weiterhin funktionieren.

Beispiel: Das "Segregated Witness" (SegWit) Upgrade von Bitcoin im Jahr 2017, das die Art der Transaktionsspeicherung effizienter machte, ohne eine neue Kryptowährung zu erschaffen.

Hard Forks sind eine nicht abwärtskompatible Änderung. Teilnehmer müssen die neue Software nutzen, um weiter Teil des Netzwerks zu bleiben. Diese führen oft zur Entstehung einer neuen Kryptowährung, da sich zwei unabhängige Blockchain-Versionen bilden.

Beispiel: Bitcoin Cash (BCH) entstand 2017 als Hard Fork von Bitcoin (BTC), um größere Blöcke und schnellere Transaktionen zu ermöglichen.

Forks können aus verschiedenen Gründen durchgeführt werden.

Eine Möglichkeit ist die Durchführung technischer Verbesserungen, bei denen die Blockchain optimiert wird, um beispielsweise die Transaktionsgeschwindigkeit zu erhöhen oder die Skalierbarkeit zu verbessern.

Ein weiterer Grund für einen Fork können Sicherheitsupdates sein: Wenn eine Sicherheitslücke entdeckt wird, kann ein Fork als Notfallmaßnahme dienen, um diese zu schließen und das System abzusichern.

Darüber hinaus gibt es auch philosophische und politische Differenzen, die zu einem Fork führen können. In solchen Fällen entstehen Meinungsverschiedenheiten innerhalb der Community über die zukünftige Richtung des Projekts, was eine Spaltung zur Folge haben kann. Schließlich können Forks auch zu experimentellen Zwecken durchgeführt werden, bei denen Entwickler eine neue Version der Blockchain als Testplattform nutzen, ohne die Hauptkette zu beeinträchtigen.

• • Bitcoin Cash (BCH) (2017): Entstand aus der Debatte über die Blockgröße bei Bitcoin. BCH erlaubt größere Blöcke für schnellere Transaktionen.
• • Ethereum Classic (ETC) (2016): Nach dem Hack des "DAO"-Projekts entschied sich Ethereum, eine Hard Fork durchzuführen, um die gestohlenen Gelder zurückzuholen. Ein Teil der Community war dagegen und führte die alte Blockchain als Ethereum Classic weiter.
• • Litecoin (LTC): Ursprünglich als Bitcoin-Fork gegründet, um Transaktionen schneller und kostengünstiger zu machen.