Was ist Bitcoin SegWit und wie funktioniert es?

Das SegWit-Upgrade von Bitcoin war umstritten, brachte jedoch große Veränderungen für die weltweit beliebteste Kryptowährung mit sich.

Die Skalierbarkeit von Bitcoin ist ein anhaltendes Problem für die beliebteste Kryptowährung der Welt und eines, das Bitcoin-Entwickler nur schwer lösen können. Eine der eingeführten Lösungen war der SegWit-Soft-Fork, der die Anzahl der Bitcoin-Transaktionen änderte, die gleichzeitig verarbeitet werden konnten. Während die Erhöhung der Anzahl der Transaktionen pro Bitcoin-Block wie ein todsicherer Erfolg klingt, gab es auch bei SegWit Probleme.

Wie funktionieren Bitcoin-Transaktionen?

Bitcoin-Transaktionen verwenden das UTXO-Modell (Unspent Transaction Output), bei dem jede Transaktion die Ausgabe der vorherigen Transaktion auf der Blockchain ausgibt und eine neue Ausgabe generiert, die in der folgenden Transaktion ausgegeben werden kann.

Von Natur aus besitzen Sie keinen Bitcoin-Token. Stattdessen besitzen Sie die nicht ausgegebene Ausgabe einer festgelegten Anzahl früherer Transaktionen. Sie können den Besitz dieser Ausgabe durch die erforderliche Adresse, den digitalen Schlüssel und die digitale Signatur nachweisen.

Nehmen wir an, Sie möchten Bitcoin an Ihren besten Freund senden. Sie verwenden zunächst einen privaten Schlüssel, um eine Nachricht zu signieren, die die Eingabe, die Ausgabe und den Betrag enthält. Die Transaktion wird an das gesamte Bitcoin-Netzwerk übertragen und ist für alle Benutzer sichtbar.

Wenn ein Knoten die Transaktion empfängt, prüft er, ob:

• Ihr privater Schlüssel stimmt mit dem öffentlichen Schlüssel überein, den Sie angeblich besitzen
• Die Summe der Inputs ist größer als die Summe seiner Outputs
• Die Ausgabe ist nicht ausgegeben.

Wenn die Transaktion diese drei Regeln erfüllt, wird sie verifiziert und an andere Knoten weitergeleitet, die den Verifizierungsprozess wiederholen. Bei diesem Prozess handelt es sich um komplexe mathematische Rätsel, die die Miner mit der höchsten Krypto-Hash-Rate am besten zuerst lösen können.

Miner-Knoten konkurrieren um die Lösung der Rätsel und schürfen im Erfolgsfall die Blockvorlage in einen unveränderlichen Block in der Blockchain. Der Block wird an das gesamte Netzwerk gesendet und es ist klar, dass Ihr bester Freund der Eigentümer der neuen, nicht ausgegebenen Ausgabe ist.

Was ist der Transaktionsformbarkeitsfehler?

Skalierbarkeit und Geschwindigkeit sind nicht die einzigen Probleme, die die Bitcoin-Blockchain plagen. Leider gibt es auch den „Transaktionsformbarkeitsfehler“, einen Fehler, der es ermöglicht, die digitale Signatur einer Transaktion zu ändern, bevor sie in der Blockchain bestätigt wird.

Diese Änderung wird so vorgenommen, dass die Transaktion ihre mathematische Logik beibehält, bei der Ausführung durch einen Hashing-Algorithmus jedoch ein anderes Ergebnis liefert.

Nehmen Sie zum Beispiel den Signaturwert Ihrer Transaktion mit Ihrem besten Freund, der bei (5) lag. Wenn es in (5-10+10) geändert wird, ist der mathematische Wert immer noch 5, aber wenn wir diese verschiedenen Versionen hashen, erhalten wir unterschiedliche Ergebnisse.

Da der Hash die Art und Weise ist, wie die Transaktion in der Blockchain identifiziert wird, verursacht diese Änderung einige Probleme.

• Schlechte Akteure können eine zweite widersprüchliche Transaktion erstellen, bevor die erste bestätigt ist, was zu Verwirrung, Verzögerungen und Überlastung im Netzwerk führt.
• Dies macht es für Blockchain-Entwickler problematisch, Second-Layer-Lösungen zu entwickeln, die die Geschwindigkeit und Skalierbarkeit des Mainnets verbessern sollen.

Es handelt sich also um einen Mangel, der das Potenzial hat, die Blockchain-Buchhaltung zu einem Albtraum zu machen, und es wurden mehrere Lösungen implementiert, um ihn zu beheben. Und hier kommt Bitcoin SegWit ins Spiel.

Was ist Bitcoin SegWit?

Segregated Witness (SegWit) ist ein Upgrade des Bitcoin-Blockchain-Protokolls, das in erster Linie zum Schutz vor Transaktionstransaktionen entwickelt wurde.

SegWit wurde erstmals 2015 als Blockchain-Fork zur Verbesserung der Skalierbarkeit vorgeschlagen. SegWit würde dies erreichen, indem es digitale Signaturen von Transaktionsdaten trennt, wodurch mehr Transaktionen in einem einzigen Block gespeichert werden können und die für die Verarbeitung eines einzelnen Blocks erforderliche Zeit verkürzt wird.

Der SegWit-Soft-Fork wurde schließlich im Jahr 2017 implementiert und führte neben der Behebung des Formbarkeitsfehlers und der Verbesserung der Transaktionseffizienz zu zahlreichen Verbesserungen an der Bitcoin-Blockchain.

Was ist SegWit2x?

Vor der Implementierung von SegWit gab es in der Bitcoin-Community einen kleinen Streit wegen eines Vorschlags für ein Hard-Fork-Upgrade, das darauf abzielte, die Blockgrößenbeschränkung von 1 MB auf 2 MB zu erhöhen, um die Transaktionsverarbeitungsgeschwindigkeit zu verbessern, daher der Begriff „SegWit2x“.

Während viele Interessengruppen die Idee unterstützten, kam es innerhalb der Community zu Meinungsverschiedenheiten und mangelnder Konsens führte zu einer Spaltung. Die abtrünnige Fraktion gründete Bitcoin Cash (BCH), während die Muttergruppe SegWit einführte.

Wie funktioniert Bitcoin SegWit?

SegWit funktioniert, indem es einige Daten vom Block trennt und sie so für Änderungen unzugänglich macht. Durch diese Trennung entstehen zwei Abschnitte. Der erste Abschnitt des Blocks enthält die Wallet-Adressen des Absenders und des Empfängers, während der zweite Abschnitt die digitalen Signaturen, auch „Zeugendaten“ genannt, enthält.

Da Zeugendaten vom Hauptblock getrennt sind, wird im Block mehr Platz für die Aufzeichnung weiterer Transaktionsdaten frei. Dies wiederum erhöht die Kapazität des Blocks und wirkt sich direkt auf die Leistung des Bitcoin-Netzwerks aus, wodurch die Skalierbarkeit erheblich verbessert wird.

Andererseits werden die getrennten Daten, also die digitale Signatur, verschlüsselt und in einer Sidechain gespeichert. Diese zusätzliche Sicherheitsebene zusätzlich zur Trennung vom Mainnet macht es unmöglich, die digitale Signatur der Transaktion zu ändern, wodurch der Formbarkeitsfehler behoben wird.

Vorteile von Bitcoin SegWit

SegWit bietet dem Bitcoin-Netzwerk mehrere Vorteile.

• Behebt die Formbarkeit von Transaktionen: Wie bereits erwähnt, behebt SegWit den Fehler bei der Formbarkeit von Transaktionen, der für viel Verwirrung und Überlastung in der Bitcoin-Blockchain sorgte. Dies ermöglichte zuverlässigere und sicherere Transaktionen.
• Verbesserte Sicherheit: Durch die Lösung der Transaktionsformbarkeit hat SegWit das Bitcoin-Netzwerk sicherer und weniger anfällig für Angriffe gemacht. Es erleichterte auch die zukünftige Implementierung neuer Sicherheitsfunktionen.
• Verbesserte Skalierbarkeit: Unter Skalierbarkeit versteht man die Steigerung der Leistung eines Systems. Das ist mit Bitcoin nach dem SegWit-Soft-Fork passiert. Aufgrund des freigewordenen Speicherplatzes könnten mehr Transaktionen in Blöcke aufgenommen werden, was zu geringeren Transaktionsgebühren und schnelleren Transaktionsbestätigungszeiten führt.
• Niedrigere Transaktionsgebühren: Da mehr Transaktionen in einen Bitcoin-Block passen konnten, verringerte sich der Wettbewerb um Blockplatz, was wiederum zu niedrigeren Transaktionsgebühren führte. Dies war insbesondere bei kleinen Transaktionen von Vorteil.
• Verbesserte Kompatibilität: Als Soft Fork ermöglichte SegWit die Erweiterbarkeit der Blockchain und öffnete gleichzeitig die Tür für zukünftige Upgrades (wie das Taproot-Upgrade) des Bitcoin-Netzwerks. Diese Flexibilität verleiht der Blockchain die Möglichkeit, neue Funktionen und Verbesserungen zu implementieren.
• Inspirierte Entwicklung des Lightning Network (LN): Als SegWit die Skalierbarkeit verbesserte, inspirierte sein Code die Entwicklung einer Layer-2-Lösung: dem Lightning Network. Der Code von LN ermöglicht die Schaffung eines Off-Chain-Zahlungskanals zwischen zwei Transaktionsparteien, wodurch die Geschwindigkeit des Mainnets verbessert und die Transaktionskosten gesenkt werden.

SegWit war ein entscheidendes Upgrade des Bitcoin-Netzwerks, da es Lösungen bot, die seine Leistung verbesserten und das Erlebnis für Bitcoin-Benutzer verbesserten. Allerdings gab es auch einige neue Herausforderungen.

Nachteile von SegWit

Der SegWit-Soft-Fork brachte einige potenzielle Nachteile mit sich.

Während beispielsweise viele Börsen und Wallets SegWit übernommen haben, unterstützen nicht alle Knoten das neue Protokoll. Da SegWit darüber hinaus die Transaktionsgebühren senkt und gleichzeitig Unterstützung für die Witness-Data-Sidechain erfordert, mögen es gewinnorientierte Miner nicht und zögern möglicherweise, es anzuwenden.

Darüber hinaus reicht SegWit aufgrund der schieren Größe des Bitcoin-Netzwerks nicht aus, um dessen Skalierbarkeitsproblem zu lösen. Es besteht Bedarf an einer erheblichen Anpassung der Blockchain, um ihre Größe zu reduzieren und die Skalierbarkeit auf ein Niveau zu erhöhen, das mit alternativen Blockchains vergleichbar ist.

Auch wenn SegWit diese Nachteile hat, ist klar, dass die Vorteile in Bezug auf Sicherheit und Skalierbarkeit die Probleme bei weitem überwiegen.

War Bitcoin SegWit eine gute Idee?

SegWit verhinderte, dass ein Fehler zu einer so großen Verzögerung in der Bitcoin-Blockchain führte, und das zu einem Zeitpunkt, als seine Einführung an Bedeutung gewann. Tatsächlich ließ die Umsetzung der Entwicklung lange auf sich warten. Während einige Miner negative Auswirkungen auf ihre Wallets hatten, verbesserte der Soft Fork die Sicherheit und Zuverlässigkeit der Blockchain und wirkte sich positiv auf das Bitcoin-Netzwerk aus.