Bitcoin ist ein verteiltes Zahlungssystem. Es wird von Natur aus von keiner Person oder Organisation betrieben. Das Protokoll wird jedoch manchmal geändert, um neue Funktionen einzuführen. Diese Änderungen werden in der Regel über einen Mechanismus vorgenommen, der als „Soft Fork“ bekannt ist.
Um diese Soft-Forks optimal zu implementieren und gleichzeitig die Integrität des aktuellen Konsenses zu wahren, werden spezifische Aktivierungsmethoden verwendet. Diese Mechanismen sind zwar manchmal unbekannt, spielen aber eine entscheidende Rolle beim Verständnis der Dynamik, die mit Änderungen im Bitcoin-Protokoll verbunden ist. In diesem Artikel untersuchen wir die verschiedenen Methoden zur Aktivierung von Soft-Forks, die bei Bitcoin verwendet werden.
Was ist der Unterschied zwischen einer weichen und einer harten Gabel?
Das Bitcoin-Protokoll ist immaterieller Natur. Es stellt einfach eine Gruppe unausgesprochener Regeln dar, die es verschiedenen Knoten ermöglichen, sich zu synchronisieren und ein Netzwerk zu bilden. Alle diese Knoten implementieren die Protokollregeln mithilfe von Software, wobei Bitcoin Core am häufigsten verwendet wird.
Wenn diese Protokollregeln geändert werden, wird dieses Ereignis als „Fork“ bezeichnet. Jeder Knoten kann dann frei wählen, ob er diesen Fork implementieren möchte oder ob er ihn ablehnt. Auf diese Weise wird für jede Änderung von Bitcoin ein Konsens angestrebt, ohne dass eine zentrale Behörde hinzugezogen werden muss.
Es gibt zwei Haupttypen von Gabeln: harte Gabeln und weiche Gabeln. Der Unterschied zwischen den beiden ist die Abwärtskompatibilität des Updates.
Der Hard Fork ändert das Protokoll, indem er Regeln entfernt oder bestehende weniger restriktiv macht, sodass es nicht abwärtskompatibel mit älteren Knoten ist. Dadurch wird die Blockchain in zwei verschiedene Ketten aufgeteilt: die mit den aktuellen Knoten und die mit den alten Knoten.
Der Soft-Fork hingegen ändert das Protokoll, indem Regeln hinzugefügt oder bestehende Regeln restriktiver gemacht werden. Auf diese Weise bleibt das neue Protokoll abwärtskompatibel mit dem alten und es sollen keine Kettentrennungen stattfinden. Bei Bitcoin ziehen wir es vor, außer in Ausnahmefällen, Soft-Forks zu verwenden, um die Regeln des Protokolls zu ändern.
Die Schwierigkeit liegt in der Tatsache, dass es selbst bei Verwendung einer Soft-Fork manchmal zu einer Trennung der Blockchain in zwei Zweige kommen kann. Dieses Szenario tritt ein, wenn Minderjährige, die kein Update durchgeführt haben, mehr als 50% der Rechenleistung des Netzwerks ausmachen. In diesem Fall bleibt die Verzweigung in zwei verschiedene Ketten bestehen, solange die Kette, die die Soft-Fork nicht integriert hat, mehr Arbeit angesammelt hat als die Kette, die sie übernommen hat.
Um die Einheit von Bitcoin zu wahren, wollen wir solche Zweige um jeden Preis vermeiden. Zu diesem Zweck werden die Miner gebeten, im Voraus zu entscheiden, ob sie einen Soft-Fork akzeptieren. Zwar erklärt sich eine große Mehrheit damit einverstanden, dies zu unterstützen, doch die Risiken, die eine Fork während der Aktivierung der Soft-Fork mit sich bringt, werden erheblich reduziert. Dieser Prozess der Konsultation und des vorherigen Konsenses wird als „Aktivierungsmethode“ bezeichnet.
Was ist der Unterschied zwischen einem UASF und einem MASF?
Wir unterscheiden dann zwischen zwei Kategorien von Softforks. Wenn die Implementierung direkt von Benutzern stammt, spricht man von „UASF“ (Benutzeraktivierter Soft Fork). Diese Methode tritt auf, wenn Netzwerkknoten beschließen, einen Soft-Fork anzuwenden, indem sie ihre Software modifizieren, ohne auf die Zustimmung der Miner zu warten. UASF wird im Allgemeinen in Notsituationen eingesetzt, insbesondere wenn die Mehrheit der Minderjährigen die Einführung einer Soft-Fork ablehnt. In Wirklichkeit handelt es sich um ein abschreckendes Instrument, das es Benutzern ermöglicht, einem möglichen Machtmissbrauch durch Minderjährige entgegenzuwirken. UASF ist jedoch nicht ohne Risiken: Es kann zu einer Blockchain-Branche führen, wodurch Nutzer, die es verwenden, in eine Kette geraten, die potenziell keinen wirtschaftlichen Wert hat und weniger sicher ist.
In einem einvernehmlicheren Prozess ziehen wir es vor, die Soft-Fork-Aktivierung durch Minderjährige zu verwenden. Wir sprechen dann von einem „MASF“ (Von Minern aktivierte Softfork). In diesem Fall dürfen Minderjährige ihre Zustimmung zur Änderung des Protokolls geben. Wenn eine große Mehrheit von ihnen ihre Zustimmung zum Einsatz des Soft-Forks erklärt, wird das Update validiert und wenig später aktiviert. Diese Methode ermöglicht es, die Verzweigung der Blockchain zu vermeiden und die Einheit des Netzwerks aufrechtzuerhalten.
Wie Sie sehen, kann jedes Update schnell chaotisch werden, da es bei Bitcoin keine zentrale Planung gibt. Die Entwickler haben daher verschiedene Aktivierungsmethoden vorgeschlagen, um einen Soft-Fork auszuführen und gleichzeitig das Risiko zu verringern, den Bitcoin-Konsens zu brechen.
Informelle Aktivierungsmethoden
Zur Zeit von Satoshi Nakamoto gab es kein formelles Verfahren zur Aktivierung von Softforks. Satoshi selbst nahm die Änderungen vor, die in der Regel ohne großen Widerstand von einer noch kleinen Community angenommen wurden. Manchmal wurden sie nicht einmal im Voraus angekündigt, wie zum Beispiel 2010, als es einseitig eine Blockgrößenbeschränkung von 1 MB einführte.
Zu den ersten verwendeten Methoden gehört auch der „Flaggentag“. Es bestand darin, ein bestimmtes Datum für die Aktivierung der Soft-Fork festzulegen und festzulegen. Diese Methode ist zwar einfach, aber sehr starr und ermöglicht es nicht, mögliche Meinungsverschiedenheiten innerhalb der Gemeinschaft zu berücksichtigen.
Nachdem Satoshi Anfang 2011 gegangen war, entstanden zunehmend formalisierte Aktivierungsverfahren. Die Aktivierung von BIP16, das P2SH einführt (Pay-to-Script-Hash), stand im Mittelpunkt einer der ersten großen Debatten innerhalb der Community. In dieser angespannten Zeit wurden die ersten Aktivierungsmethoden angewendet, die die Meinung von Minderjährigen berücksichtigten.
Nach diesen Debatten über P2SH schlug Gavin Andresen BIP34 vor, das einen ersten Rahmen für Aktivierungsmethoden einführte. Dieser Ansatz ermöglichte es, die Meinung von Minderjährigen zu berücksichtigen und den Soft-Fork durchzuführen, sobald eine bestimmte Zulassungsschwelle erreicht war.
In der Folge verwendeten andere Softforks ähnliche Methoden, wobei sich die Aktivierungsfenster über mehrere Wochen erstreckten. Es gab jedoch immer noch keine standardisierte Methode zur Aktivierung einer Protokolländerung. Die Aktivierungen erfolgten mehr oder weniger gemäß den Empfehlungen des BIP34, wobei bei letzterem jedoch die gleichzeitige Signalisierung mehrerer Soft-Forks nicht berücksichtigt wurde.
Aktiviere eine Soft-Fork mit BIP9
Das BIP9, das 2015 von Pieter Wuille, Peter Todd, Peter Todd, Greg Maxwell und Rusty Russell entworfen wurde, etabliert einen Standardrahmen für die Aktivierung von Softforks und verbessert damit das ursprüngliche Konzept des BIP34. Die Bedienung ist sehr einfach. Wenn ein Soft-Fork beschlossen wird, legt die Community ihn dem Minderjährigen vor. Dazu werden ein Startdatum und eine maximale Dauer für die Signalisierung festgelegt. Während dieser Zeit können Miner ein bestimmtes Bit im Feld Blockversion verwenden, um ihre Unterstützung für den Soft-Fork anzuzeigen.
Sobald 95% der Blöcke ihre Zustimmung über einen festen Zeitraum von 2016 Blöcken melden, wird der Softfork gesperrt. Dieser Zeitraum fällt mit jeder Anpassung des Schwierigkeitsgrades beim Arbeitsnachweis zusammen. Nach diesem Lockdown haben die Miner eine kurze Zeit, um sich auf das Update einzustellen, bevor der Soft-Fork tatsächlich ausgeführt wird. Wenn die 95% -Zustimmungsschwelle innerhalb der angegebenen Zeit nicht erreicht wird, wird der Soft-Fork abgebrochen.
Im Vergleich zum BIP34 bietet das BIP9 die Möglichkeit, mehrere Soft-Forks gleichzeitig zu melden. Es hat jedoch auch seine Nachteile, darunter die Tatsache, dass es vollständig auf einem MASF basiert und Minderjährigen somit beträchtliche Befugnisse einräumt. In der Tat wird die vorgeschlagene Änderung einfach aufgegeben, wenn der Schwellenwert von 95% der Signalisierung während des Abstimmungszeitraums nicht erreicht wird.
Insbesondere BIP9 wurde 2017 zur Aktivierung von SegWit verwendet. Wie Sie wahrscheinlich wissen, liefen die Dinge nicht nach Plan. Monatelang weigerte sich die Mehrheit der Minderjährigen trotz des Konsenses der Nutzer, ihre Zustimmung zu SegWit zu melden.
Daher führt BIP9 eine gewisse Unklarheit in die Verwaltung von Bitcoin ein, was Miner zu der Annahme veranlasst, dass sie die Aktivierung von Soft Forks kontrollieren. In Wirklichkeit beschränkt sich ihre Rolle darauf, ihre Bereitschaft zu signalisieren, den neuen Code zu übernehmen, um eine Verzweigung der Blockchain zu vermeiden. Trotz der Komplexität des Themas sind es die Benutzer, die über ihre gesamten Knoten die endgültige Kontrolle über das Protokoll ausüben.
Aus diesem Grund schlug der Entwickler Shaolin Fry im März 2017 den BIP148 vor, der es Benutzern ermöglichte, ein UASF durchzuführen. Ziel war es, Minderjährigen SegWit ohne deren Zustimmung aufzuzwingen. Diese Initiative, die von der Community breit unterstützt wurde, übte ausreichend Druck auf die Minenarbeiter aus, die aus Angst, ihr Einkommen zu verlieren, SegWit schließlich über ein traditionelleres Signalverfahren genehmigten.
Der SegWit-Aktivierungsprozess wurde somit zu einem Fiasko und hätte für Bitcoin eine Katastrophe sein können. Aus diesem Grund schlugen Shaolin Fry und Luck Dashjr 2017 BIP8 vor, eine neue Aktivierungsmethode, die die Idee von BIP9 aufgreift und am Ende der Wahlperiode einen automatischen UASF-Mechanismus hinzufügt.
Es spezifiziert einen neuen Parameter namens „LOT“ (Bei Timeout einsperren), das den Wert „wahr“ oder „falsch“ annehmen kann. Wenn diese Variable auf „falsch“ gesetzt ist, funktioniert BIP8 ähnlich wie BIP9. Es wird ein Genehmigungsfenster für Minderjährige festgelegt, und sobald der Schwellenwert erreicht ist, wird der Soft-Fork gesperrt. Wenn der LOT-Parameter dagegen auf „true“ gesetzt ist, sieht BIP8 vor, dass die Benutzer automatisch eine UASF auslösen, wenn der erforderliche Schwellenwert am Ende des Abstimmungszeitraums nicht erreicht wird. Dieser Mechanismus zielt darauf ab, die Miner unter Druck zu setzen, im Falle einer Blockade des Genehmigungsprozesses die Aktivierung der Softfork zu erzwingen.
BIP8 mit aktiviertem LOT ist daher eine viel aggressivere Methode gegen Minderjährige. Sie haben also nur zwei Möglichkeiten:
Seien Sie kooperativ und erleichtern Sie so den Aktivierungsprozess;
Seien Sie nicht kooperativ. In diesem Fall führen Benutzer eine UASF durch, um den Soft-Fork durchzusetzen.
BIP8 hat auch einige Fehler in BIP9 behoben. Anstatt Zeitstempel zur Angabe des Abstimmungszeitraums zu verwenden, setzt er ihn auf Blockhöhen. Auf diese Weise verhindert BIP8, dass Miner dafür sorgen, dass die Hash-Rate im Netzwerk stark abfällt, was den Prozess verzerrt. Darüber hinaus bietet es die Möglichkeit, die Mindestabstimmungsschwelle frei zu bestimmen, und führt einen Parameter ein, der eine minimale Blockhöhe festlegt, unterhalb derer die Softfork nicht aktiviert werden kann. Diese Einstellung gibt Minderjährigen Zeit, sich auf die Änderung des Codes vorzubereiten, und ermöglicht ihnen gleichzeitig, ihre Zustimmung im Voraus zu signalisieren.
Aktiviere eine Soft-Fork in Speedy Trial
Das „Speedy Trial“ -Verfahren, das Anfang 2021 von David A. Harding auf der Grundlage einer Idee von Russell O'Connor vorgeschlagen wurde, ist eine neue Aktivierungsmethode, die ursprünglich für die Taproot-Softfork entwickelt wurde. Es basiert auf der Verwendung von BIP8, wobei der LOT-Parameter auf „false“ gesetzt ist, das Aktivierungsfenster jedoch deutlich auf nur drei Monate verkürzt wird. Auf diese Weise kann die Zulassung von Minderjährigen sehr schnell überprüft werden. Wenn der erforderliche Schwellenwert während einer der Perioden erreicht wird, wird der Soft-Fork einige Monate später aktiviert, sodass die Miner genügend Zeit haben, ihre Software zu aktualisieren. Obwohl diese Methode noch nicht in einem bestimmten BIP formalisiert wurde, wurde sie bereits im November 2021 zur Aktivierung von Taproot verwendet.
Trotz ihrer Effektivität für Taproot, das in der Community einen großen Konsens fand, ist die Speedy-Trial-Methode nicht unbedingt für alle Bitcoin-Updates am besten geeignet. Einige Entwickler äußern Vorbehalte gegenüber ihrer zukünftigen Verwendung, da sie befürchten, dass sie eine zu schnelle Abfolge von Soft-Forks fördern würde und daher die Stabilität des Bitcoin-Protokolls gefährden könnte.
Die Methoden zur Aktivierung von Soft Forks auf Bitcoin entwickeln sich mit neuen Updates weiter. Es ist ein Trial-and-Error-Muster, das jedes Mal ziemlich ähnlich ist: Wir definieren eine Standard-Aktivierungsmethode; wir verwenden sie für den nächsten großen Soft-Fork; sie läuft nicht wie erwartet; also definieren wir einen anderen Standard, indem wir unsere vergangenen Fehler berücksichtigen.
Bisher gibt es hauptsächlich drei Aktivierungsmethoden:
BIP9, das es ermöglicht, Minderjährige um ihre Zustimmung zu bitten, bevor sie eine Soft-Fork aktivieren;
BIP8, das im Wesentlichen BIP9 ähnelt, aber die Möglichkeit einer automatischen UASF bietet, wenn Minderjährige nicht kooperativ sind;
Und der Speedy Trial, der wie BIP8 ist, aber mit einer sehr kurzen Wahlperiode.
