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Erlay: Ein neues Bitcoin-Transaktionsrelais-Protokoll. Erlay ist eine brandneue Art von Transaktionsverbreitungsprotokoll, das darauf abzielt, die erforderliche Bandbreite für die Verbindung von Bitcoin-Knoten deutlich zu reduzieren.
Laut Forschungen von Gleb Naumenko und anderen Kryptoexperten wie Gregory Maxwell und Peter Wuille konnte Erlay die Menge an Bandbreite reduzieren, die benötigt wird, um den aktuellen Konnektivitätsgrad zwischen Bitcoin-Knoten um etwa 40% aufrechtzuerhalten.
Das aktuelle Protokoll und das Ressourcenproblem
Eines der drängendsten Probleme in Bezug auf Bitcoin-Knotenverbindungen ist die Tatsache, dass große Mengen an Bandbreite benötigt werden, um die Verbindung mit allen anderen Knoten offen zu halten, da das Protokoll dezentral und offen ist.
Wie in der Zusammenfassung des Forschungspapiers beschrieben: „Die Sicherheit des Bitcoin-Netzwerks hängt von der Konnektivität zwischen den Knoten ab. Das bedeutet, dass eine höhere Konnektivität mehr Sicherheit bietet.“
Die wichtigsten Beobachtungen der Autoren waren:
Die aktuelle Konnektivität im Bitcoin-Netzwerk ist zu niedrig für optimale Sicherheit.
Gleichzeitig wird die zunehmende Konnektivität die Bandbreite des Transaktionsverbreitungsprotokolls erheblich erhöhen.
Im Wesentlichen würde eine zunehmende Konnektivität zwischen Knoten den Betrieb eines Bitcoin-Knotens im Wesentlichen unerschwinglich machen. Ein weiterer wichtiger Punkt der Autoren ist, dass „die Hälfte der gesamten Bandbreite, die benötigt wird, um einen Bitcoin-Knoten zu betreiben, derzeit nur um Transaktionen anzukündigen“.
Indem sie sich auf den Transaktionsverbreitungsprozess konzentrieren, empfehlen die Autoren einen Ansatz, der Transaktions-Identifikatoren effizienter übertragen, wodurch die Anzahl der zwischen Knoten gesendeten Nachrichten reduziert und gleichzeitig die Übertragung neuer Transaktionen an alle Knoten unterstützt.
Derzeit teilen Knoten Transaktions-IDs auch mit Peers, die die Transaktion bereits gesendet wurden. Dies bedeutet, dass viele redundante Nachrichten im Bitcoin-Netzwerk geteilt werden.
Vermutlich wird derzeit 50% der zur Ausführung eines Bitcoin-Knotens benötigten Bandbreite für die Ankündigung von Transaktionen verwendet. Weitere 45% der Bandbreite werden benötigt, um den eigentlichen Transaktionskörper weiterzuleiten, und nur 5% werden für verschiedene andere Nachrichten benötigt, wie beispielsweise Blockkopfinformationen.
Das Erlay Research Paper schätzt, dass 44% des gesamten Datenverkehrs zwischen Bitcoin-Knoten aus redundanten Nachrichten bestehen.
Die Schlussfolgerung ist, dass es großen Raum für Verbesserungen gibt.
Erlay Minisketch - eine elegante Lösung
Das Erlay-Protokoll reduziert die Anzahl der Nachrichten zwischen Bitcoin-Knoten mit einer Lösung namens „Minisketch“, die zuvor von Naumenko, Wuille und Maxwell vorgeschlagen wurde. Neben Transaktions-IDs teilen Bitcoin-Knoten „Skizzen“ von Transaktionen miteinander.
Wie auf dem Bitcoin-Dev Forum erklärt:
„Die Hauptidee ist, dass Ankündigungen, anstatt jede Transaktion an jeden Peer anzukündigen, nur direkt über eine kleine Anzahl von Verbindungen gesendet werden (nur acht ausgehende). Ein weiteres Relay wird erreicht, indem regelmäßig ein Set-Abstimmungsprotokoll über jede Verbindung zwischen den Sätzen von zurückhaltenden Ankündigungen in beiden Richtungen ausgeführt wird.
„Das Set-Abstimmungsprotokoll verwendet Fehlerkorrekturcodes, um einen Satz von Transaktionen an einen Peer mit einem unbekannten, aber ähnlichen Satz zu kommunizieren, wobei Bandbreite nur der Größe der Differenz entspricht und nicht der Größe der Sets selbst.
„Ergebnisse: Wir sparen die Hälfte der Bandbreite, die ein Knoten verbraucht, und ermöglichen eine erhöhte Konnektivität fast kostenlos - und als Nebeneffekt kann Bitcoin Timing-Attacken besser standhalten.“
Die Idee von Skizzen besteht darin, ein Datenpaket zu haben, das Bezeichner für alle Transaktionen enthält, die ein Knoten akzeptiert hat (seit der letzten Abstimmung), aber in kompakter Form. Mithilfe der Skizzen kann ein Knoten herausfinden, welche Transaktionen er nicht hat, die seine Peers haben. Danach kann es nur die Transaktionen von den Gleichaltrigen anfordern, die nicht in ihrer Skizze erscheinen.
Dieser Ansatz verbraucht viel weniger Bandbreite als die gemeinsame Nutzung aller Transaktions-IDs.
Wenn dieser neue Vorschlag umgesetzt wird, könnten wir einen riesigen Anreiz für Bitcoin-Enthusiasten sehen, vollständige Knoten auszuführen.

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