Zcashs Halo-Durchbruch ist eine große Sache – nicht nur für Kryptowährungen

Michael J. Casey ist Vorsitzender des CoinDesk-Beirats und Senior Advisor für Blockchain-Forschung bei der Digital Currency Initiative des MIT.

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Eine unterschätzte Nebenwirkung der Forschung und Entwicklung im Bereich Kryptowährung ist, dass sie auch Fortschritte in den Komponententechnologien des Sektors generiert.

Die wichtigsten treten in dem Bereich auf, aus dem sich der Begriff „Kryptowährung“ ableitet. Die Kryptographie – im Wesentlichen das Studium mathematischer Geheimnisse – ist so alt wie die Erforschung von Chiffren in der Antike. Aber in den letzten 10 Jahren hat es vor allem dank der Erfindung von bitcoin- und zensurresistentem Geld eine Explosion der Aktivitäten gegeben.

Dies gilt insbesondere für den Teilbereich der wissensfreien Beweise, der die Überprüfung von Fakten ermöglicht, die aus einem Geheimnis stammen, auf das der Prüfer keinen Zugriff hat. Diese Fortschritte sind von Bedeutung, da wissensfreie Beweise die verlockende Aussicht auf vertrauliche Transaktionen bieten, ohne dass potenziell gefährliche Informationen voneinander abgerufen werden müssen. Sein Potenzial geht über den engen Bereich der Kryptowährungen hinaus, um sich der ultimativen Herausforderung des Internetzeitalters zu stellen: Sicherheit zu erreichen mit Privatsphäre.

Aus diesem Grund ist ein Durchbruch der Electric Coin Company, dem Start-up von zcash, voller Möglichkeiten. ECC war bereits ein Motor des Fortschritts in der Kryptografie, indem die Verwendung von zk-SNARKS, einer weiteren von Kryptowährungen inspirierten Ergänzung des Zero-Knowledge-Proof-Toolkits, vorangetrieben wurde, mit dem zcash eine nachweislich überprüfbare Blockchain erstellt, ohne die Adressen der Benutzer preiszugeben. Digital Currency Group, die Muttergesellschaft von CoinDesk, ist ein ECC-Investor.

Die kürzliche Ankündigung des Unternehmens von Halo, einer "vertrauenswürdigen rekursiven" Version von wissensfreien Beweisen, die eine massiv skalierbare Lösung für die unhandliche Abhängigkeit des Feldes von "vertrauenswürdigen Setups" bietet, ist jedoch wahrscheinlich umfangreicher. Wenn die Entdeckung des ECC-Forschers Sean Bowe der wissenschaftlichen Prüfung standhält, könnte sie eines Tages eine Vielzahl leistungsfähiger, realer Anwendungen für das digitale Zeitalter ermöglichen, die weit über die Kryptowährung hinausgehen.

Könnte sogar das Unmögliche möglich sein: Die Hitze reduzieren, die zcash-Chef Zooko Wilcox und seine Mitbegründer unermüdlich für die 20-prozentige Gründungsgebühr erhalten, die im Protokoll der Kryptowährung enthalten ist und die ihnen seit dem Start im Jahr 2016 Tokens im Wert von mehreren Millionen Dollar eingebracht hat ? Die Gründer begründen die Gebühr damit, dass sie sowohl die Instandhaltung finanziert als auch Forschung und Entwicklung zur Stärkung des Protokolls belohnt. Zumindest im Moment scheint dies eine Entdeckung zu sein, die ECC als gut angelegtes Geld ausweisen kann – nicht nur für zcash, sondern für das gesamte Krypto-Ökosystem.

Ein Beweis für Beweise

Mit Halo kann ein Benutzer beides nachweisen, dass niemand, der an der anfänglichen Einrichtung eines umfangreichen wissensfreien Systems beteiligt ist, eine geheime Hintertür erstellt hat, mit der der Code später geändert werden kann, und dass dieser sichere Zustand im Verlauf laufender Aktualisierungen bestanden hat und Änderungen am System. Bisher bedeutete das Betrugsrisiko bei der Einrichtung, dass Null-Wissensnachweise zu Beginn oft aufwändige und kostspielige Verfahren erforderten, um das Vertrauen der Benutzer zu stärken. (Ein Paradebeispiel war die Zeremonie von zcash genesis – live auf YouTube aufgezeichnet und in einer unterhaltsamen Folge für NPRs Radiolab dokumentiert -, als verschiedene Gründer und externe Teilnehmer an mehreren Standorten außergewöhnliche Anstrengungen unternahmen, um gemeinsam und sicher das ursprüngliche Schlüsselpaar und zu erstellen zeigen Sie dann, dass keiner von ihnen jemals Zugriff auf den privaten Schlüssel haben würde.)

Daher waren wissensfreie Beweise zu umständlich, als dass sie kleine, einmalige Tatsachen unter Beweis stellten. Das wiederholte, ineffiziente und zeitaufwändige Einrichten von Trusted war kostspielig. Sicher, seit 2017 gibt es einmalige vertrauenswürdige Lösungen, die als „kugelsichere Lösungen“ bezeichnet werden. Es fehlt ihnen jedoch die rekursive Qualität, die erforderlich ist, um die ständig gesammelten Informationen in einer großen, sich ständig ändernden Datenbank zu überprüfen.

Halo umgeht dieses Problem, indem es einen akkumulierten „Proof of Proofs“ erstellt, in dem die neueste mathematische Ausgabe den Beweis enthält, dass alle vorherigen Ansprüche auf das relevante geheime Wissen selbst durch ein ähnliches Verfahren hinreichend bewiesen wurden. Bei einer dramatischen Komprimierung der Rechenanforderungen ist jetzt nur noch ein einziger mathematischer Beweis erforderlich, um die Richtigkeit des aktuellen Status der gesamten Datenbank zu überprüfen. (So ​​wie Wilcox es mir erklärte, klang der Prozess ähnlich wie die Effizienzgewinne von Merkle-Baumstrukturen, bei denen zuvor gehashte Informationen zu einer einzigen Root-Hash-Ausgabe zusammengefasst wurden.)

Günstige Vollknoten

Die Skalierungsvorteile dieses leichten Proofsystems wurden Mitte September vom EEC-Team anhand der Bitcoin-Blockchain demonstriert. Sie erstellten einen Beweis für die Integrität des aktuellen Blocks, der auch Beweise für die Integrität jedes vorhergehenden Blocks bis hinunter zum Genesis-Block von Satoshi Nakamoto vom 3. Januar 2009 enthielt.

Angesichts der kontroversen Debatten in der Bitcoin-Community über Vollknoten, Dezentralisierung und Blockgrößen klingt dies nach bahnbrechendem Material. Zwar müssen weiterhin Knoten vorhanden sein, die die gesamte Blockchain lesen, um Transaktionen zu identifizieren, doch könnte die Gesamtaufgabe der Überprüfung der Integrität einer Blockchain zu einem weitaus kostengünstigeren Problem für das gesamte Netzwerk werden. Normale Benutzer könnten die Benutzerfreundlichkeit und Effizienz erreichen, die sie benötigen, dies jedoch mit ihren eigenen vollständigen Verifizierungsknoten. Dies würde die Notwendigkeit sogenannter SPV-Geldbörsen zunichte machen, bei denen andere Personen die Überprüfung im Namen des Benutzers vornehmen müssen, um so ein Vertrauensproblem zu schaffen. Für das Netzwerk könnte dies zu einer stärkeren Dezentralisierung bei geringeren Kosten führen.

Das ECC plant, Halo als Layer-1-Skalierungslösung in die zcash-Blockchain zu integrieren. Wenn dies funktioniert, kann das zcash-Netzwerk wesentlich kostengünstiger mit erheblich größeren Datenmengen in der Kette umgehen. Dies ist eine deutlich andere Herangehensweise an das Skalierungsproblem als das von Bitcoin-Unterstützern des Lightning-Netzwerks favorisierte Layer-2-Modell, bei dem die Skalierung durch das Entfernen von Transaktionen aus der Kette erreicht wird. Wenn es für zcash funktioniert, fragt man sich, ob Bitcoin-Cash-Entwickler versucht sein werden, es in ihr Protokoll zu integrieren, um die Kosten für die Wartung der größeren Blöcke zu senken, die sie in der umstrittenen 2017-Abspaltung von Bitcoin Core übernommen haben.

Größere Visionen

Aufgrund des Potenzials für Lösungen ohne Kryptowährung ist Halo jedoch besonders interessant. Wilcox behauptet sogar, Halo "könnte sich als Baustein für die nächste Generation des Internets und anderer sozialer Infrastrukturen herausstellen."

In einem Gespräch wies er auf die Schwachstellen großer, sich ständig ändernder zentralisierter Datenbanken wie der des berühmt-gehackten Kredit-Scorers Equifax sowie der DMV-Verkaufsstellen verschiedener Bundesstaaten und der Depotverwalter von Krankenakten hin. Alle müssen Informationen mit anderen Parteien austauschen, müssen jedoch mit den damit verbundenen Risiken kämpfen. "Anstatt Kopien eines vollständigen Berichts der Daten auszuspucken, behalten sie die einzige Kopie, spucken aber keine wissensbasierten Beweise aus", sagte Wilcox.

Ideal wäre es jedoch, ganz auf den zentralen Protokollführer zu verzichten. Wilcox glaubt, dass haloähnliche wissensfreie Beweise den Weg ebnen werden. Als er das vorherige Beispiel noch einen Schritt weiter betrachtete, sagte er: „Was ist, wenn Equifax, anstatt zu sagen, dass ich in den letzten 10 Jahren keine Standardwerte hatte, beweist, dass dies ein Beweis für alles ist? die 100 Leute, die mir in den letzten 10 Jahren geliehen haben und von denen jeder bestätigt, dass ich nicht in Verzug geraten bin? “

Eine solche Utopie zu erreichen, wird nicht so schnell gehen. Regulierung, Corporate Incumbency und Verhaltensträgheit werden weiterhin Widerstand leisten. Und um klar zu sein, muss Bowes mathematischer Beweis noch einer strengen Prüfung durch Fachkollegen unterzogen werden.

Aber selbst wenn in der aktuellen Iteration Löcher gefunden werden, werden diese korrigiert. Bessere Versionen werden auftauchen.

Der Prozess der Nachforschung, den diese Entdeckung in allen Bereichen der digitalen Wirtschaft entfesseln wird, ist unbestreitbar. Und wenn die Welt nicht bereit ist, die Art und Weise, wie wir sensible Informationen verwalten, radikal umzugestalten, wird sie letztendlich dazu veranlasst, solche Änderungen zu übernehmen, indem unablässig anfällige Datenbanken aufgebaut werden und immer raffiniertere Hacker dagegen vorgehen. Dies ist ein Trend, der Juniper Research veranlasste, kürzlich zu behaupten, dass Cyberkriminalität die Weltwirtschaft bis 2024 umwerfende 5 Billionen USD pro Jahr kosten wird.

Die Welt braucht dringend Lösungen für diese riesigen Herausforderungen. Entwickler von Kryptowährungen tun so viel wie jeder andere, um sie zu finden.

Zooko Wilcox-Bild über CoinDesk-Archive