Suche
  • Julius Geiling

Warum die Blockchain ihre eigene Zeitrechnung braucht

Zeit beschreibt eine Abfolge von Ereignissen und hat damit eine unumkehrbare eindeutige Richtung. Damit ist Zeit mit einem ständig fortlaufenden Prozess gleichzusetzen. Der Erfassung von Zeit dient die Uhr. Ihr Grundprinzip basiert auf einem sich in gleicher Weise, kontinuierlich wiederholenden Vorgang.

(https://www.leifiphysik.de/mechanik/gleichfoermige-bewegung/geschichte/geschichte-der-zeitmessung)

Im Falle einer mechanischen Uhr kann dies zum Beispiel die Bewegung eines Pendels oder das Entspannen einer Feder sein. Doch lassen Sie uns bei den Anfängen starten. Die früheste Form der Zeiterfassung basierte auf dem Prinzip der Sonnenuhr. An sonnigen Tagen noch eine gute Lösung, musste nachts auf eine Alternative ausgewichen werden. Sand- beziehungsweise Wasseruhren waren in diesem Fall das Hilfsmittel der Wahl. Somit existierten bis ins 13. Jahrhundert für Tag und Nacht zwei unterschiedliche Zeitsysteme. Erst mit der Einführung der mechanischen Uhren ergab sich ein einheitliches System der Zeiterfassung.

Heute wird die Weltzeit durch Atomuhren definiert. Damit haben wir heute eine einheitliche, bis auf Atomzerfallsprozesse präzise weltweite Zeitrechnung. Die Frage ist jedoch, ob diese für wirklich alle Anwendungen zielführend ist. Es gibt durchaus Situationen, in denen der Zeitpunkt eines Ereignisses nicht uhrengenau definiert werden kann, wenngleich zu diesem Zeitpunkt ein Ereignis stattfinden soll. Eine Ernte wird beispielsweise erst dann eingefahren, wenn das Korn reif ist und nicht an einem bestimmten Tag im August. Was hiermit verdeutlicht werden soll ist, dass Zeit eine wichtige Einheit zur Definition von Prozessen ist, jedoch in ihrer Präzision nicht immer dem Ziel der Definition gerecht wird.

In Bezugnahme auf die Blockchain wäre das Beispiel eines Bitcoin Future zum exakten Zeitpunkt eines Halvings anzubringen. Ist die Blockhöhe des Halvings exakt bekannt, kann der genaue Zeitpunkt des Halvings, abhängig von der Hashpower der Chain, variieren.

Die Lösung dieses Problems liegt, wie bereits schon aus der Einleitung ersichtlich, in der Definition einer neuen zeitlichen Bemessungsgrundlage exklusiv für eine Blockchain. Am Beispiel des Halvings wäre ein Future also nicht am vermuteten Tag des Halvings (aktuell 17.Mai 2020 - https://www.bitcoinblockhalf.com) auszuführen, sondern zum Zeitpunkt (Block 630.000), an dem der erste Block nach dem Halving gemint wurde. Die Zeiterfassung innerhalb der Blockchain wird somit durch die Anzahl der geminten Blocks definiert und nicht basierend auf der SI-Einheit Sekunde. Um auf die Uhr zurückzukommen, und damit auf die Messung sich kontinuierlich wiederholender Prozesse, fällt auf, dass die Regelmäßigkeit des Minings neuer Blöcke einer Blockchain durchaus als Taktgeber für die Zeiterfassung taugt. Im Falle der Bitcoin Blockchain wären es im Schnitt 10 Minuten. Das heißt, dass gut und gern auch mal 2 Blöcke in 3 Minuten gefunden werden können, jedoch über einen langen Zeitraum hinweg im Durchschnitt stets 10 Minuten zu ermitteln sind. Der Abstand von 10 Minuten ist hierbei jedoch weniger relevant, als die eigentliche Zahl an geminten Blöcken seit der Schürfung des Genesis-Blocks. Man spricht auch von der sogenannten Blockhöhe.

Die Zeitdefinition - basierend auf der Blockhöhe - muss sich also vollkommen von der Weltzeit abkoppeln, um als sinnvolle Zeiteinheit zu fungieren, andernfalls wäre die Blockhöhe nur eine sehr ungenaue Alternative zur Weltzeit.

Warum dauert die Findung eines neuen Blocks im Schnitt immer 10 Minuten?

Neue Blöcke in der Bitcoin Blockchain werden von Minern „geschürft“. Dieser Vorgang entspricht dem Lösen eines kryptographischen Rätsels. Hierbei wird basierend auf dem SHA256-Algorithmus der sogenannte Blockheader des aktuellen Blocks als Input verwendet, um einen Hash mit möglichst vielen Nullen zu Beginn zu finden. Die Anzahl der erforderlichen Nullen zu Beginn eines Hashes wird durch das sogenannte Difficulty Target definiert. Dieses wird alle 14 Tage basierend auf der jeweils aktuellen Gesamthashingpower (Gesamtheit der Leistung aller im Netzwerk aktiven Computer, die Hashs generieren) angepasst.

Anwendungsbeispiele:

Es gibt eine Weltzeit, die von mehreren weltweit verteilten Zeitinstitutionen definiert wird. Hierzu werden Atomuhren verwendet und regelmäßig miteinander kalibriert. Nun wäre es jedoch anzunehmen, dass ein Staat seine eigene Zeitrechnung, basierend auf einer eigenen Atomuhr, verwendet und durch einen Fehler oder fehlende Kalibrierung ein Versatz zur zentralen Weltzeit auftritt. Unter herkömmlichen Bedingungen wäre zu klären, wann beispielsweise ein Bitcoin Future ausgelöst wird; Weltzeit oder Zeit des angenommenen Landes? Wäre die Zeitrechnung jedoch an die Blockhöhe gekoppelt, wäre präzise und dezentral zu bestimmen, wann genau der Future auszuführen wäre.

Ein weiteres Konzept der Nutzbarmachung dieser neuen Zeitrechnung wäre die erste dezentrale und nahezu fälschungssichere Zeiterfassung. Grundlegend ist natürlich anzunehmen, dass keines der Weltzeit-definierenden Institute ein Interesse daran hat, die Zeit zu manipulieren, jedoch wäre es denkbar, dass ab einem bestimmten Transaktionsvolumen innerhalb der Blockchain ein Angriff über die Zeitdefinition nicht auszuschließen ist. Angenommen jedes Land hat eine Atomuhr und bestätigt damit die Weltzeit, so stände eine Sicherheit von 194 Staaten einer Sicherheit von 9308 Bitcoin Nodes (https://coin.dance/nodes) gegenüber. Der Vergleich hinkt natürlich, verdeutlicht jedoch sehr gut, wie das Sicherheitspotential auch die Zeitmessung absichern könnte.

Das bereits angesprochene Bitcoin Future Geschäft wäre ein weiteres Feld, das stark von einer Bitcoin-internen Zeiterfassung profitieren würde. Neben der Exaktheit der Erfassung relevanter Zeitpunkte, könnte so auch eine weitere potentielle Angriffsstelle auf die Bitcoin-Blockchain geschlossen werden. Zog sich die Chain bisher die Zeitinformationen extern aus nicht-dezentralen Quellen, kann sie nun auf interne Daten zurückgreifen. Chains wie Ethereum könnten diese Sicherheit auch verwenden, um besonders kritische Smart Contracts gegen Manipulation von außen absichern.

Die viel diskutierte 51%-Attacke würde im Übrigen keinen Einfluss auf die Chain-basierte Zeiterfassung haben, da genau, wie auch ohne Attacke alle 10 Minuten Blöcke generiert werden müssten.

An dieser Stelle sollen jedoch nicht nur die Vorteile einer solchen Zeiterfassung genannt werden. Kritik ist besonders an dem Fakt zu üben, dass die älteste Blockchain, Bitcoin, erst 2011 entstand und damit keine zeitliche Definition von Ereignissen vor 2011 möglich ist. Weiter noch ist die Diskussion über die Abschaffung als Beispiel dafür anzuführen, dass die Änderung oder Neudefinition eines Zeitsystems mit erheblichem logistischem Aufwand verbunden ist. Zu guter Letzt soll auf die relativ unpräzise Intervalllänge von 10 Minuten verwiesen werden, die keine nach aktueller Zeitrechnung hoch zeitkritischen Vorgänge zulassen würde. Jedoch wurde bereits zu Beginn des Artikels darauf verwiesen, dass der eigentliche Blockabstand in den erdachten Nutzungsfällen eine weniger relevante Rolle spielt.

Eine neue dezentrale Zeiterfassung als Alternative zur zentralisierten erscheint wie eine sinnvolle Erweiterung der Blockchain. Keinesfalls soll damit die Weltzeit ersetzt werden, aber das Nutzen der Blockchain kann so vereinfacht werden. Weiter noch schützt sich die Blockchain auf diese Weise vor Manipulation von außen und kann als Definitionshilfe für zukunftsbasierte Geschäfte auf der Chain dienen. Das Konzept sollte definitiv weiter ausgearbeitet werden, besonders unter dem Aspekt, dass es der Chain-Sicherheit dienen könnte.

29 Ansichten

Ostrower Str. 4

03046 Cottbus

©2019 zerna.io | Impressum