Was ist ein Engpass?

Ein Engpass bezieht sich auf einen Punkt, an dem die Kapazität eingeschränkt wird, was zu einer Überlastung führt und die Gesamtleistung verlangsamt. Da Blockchain ein entscheidender Aspekt einer aufstrebenden digitalen Wirtschaft ist, sind Engpässe zu einem dringenden Problem geworden. Aber was verursacht diese Probleme in Krypto-Netzwerken und können sie überwunden werden?

Ein Engpass entsteht, wenn ein Teil eines Systems nicht mit der Kapazität des anderen mithalten kann. Dieser überlastete Teil wird zu einem überlasteten Punkt, der die Leistung des gesamten Systems beeinträchtigt. Bei Blockchains können Einschränkungen in Bezug auf Faktoren wie Transaktionsverarbeitung, Netzwerkbandbreite und Speicher zu heiklen Engpässen führen.

Was verursacht diese Engpässe in Blockchains?

Blockchains stehen vor der Herausforderung, Sicherheit, Skalierbarkeit und Dezentralisierung in Einklang zu bringen. Dieses „Blockchain-Trilemma“ schafft die Voraussetzungen für die Entstehung von Engpässen. Mehrere gemeinsame Faktoren tragen zu Blockchain-Engpässen bei:

Transaktionsgeschwindigkeit – Die Geschwindigkeit, mit der Transaktionen validiert und zur Blockchain hinzugefügt werden können, wird durch Faktoren wie Blockgröße und Konsensmechanismen eingeschränkt. Wenn die Transaktionsnachfrage die Verarbeitungskapazität übersteigt, entstehen Rückstände.

Datenspeicherung – Blockchains führen Aufzeichnungen aller historischen Transaktionen. Da die Daten im Laufe der Zeit wachsen, muss der Speicher erweitert werden, was zu potenziellen Engpässen führt.

Bandbreite – Die Kommunikation und Weitergabe von Transaktionen über Knoten hinweg erfordert eine ausreichende Netzwerkkapazität. Eine unzureichende Bandbreite führt zu einer Überlastung.

Rechenleistung – Die Validierung von Transaktionen und die Ausführung intelligenter Verträge erfordert Rechenleistung. Unzureichende Ressourcen führen zu Verzögerungen.

Da Benutzer um die Aufnahme ihrer Transaktionen in die Blockchain konkurrieren, steigt die Wahrscheinlichkeit einer Überlastung.

Wie wirken sich Krypto-Engpässe auf Benutzer aus?

Ungelöste Blockchain-Engpässe können die Benutzererfahrung erheblich beeinträchtigen:

Verzögerungen – Eine langsame Transaktionsbestätigung macht Aktivitäten wie den Handel mühsam.

Steigende Gebühren – Die Überlastung treibt die Transaktionsgebühren in die Höhe, da Benutzer höhere Gebote abgeben, um ihre Transaktionen zu priorisieren und einige davon zu bepreisen.

Fehlgeschlagene Transaktionen – Überlastete Netzwerke können dazu führen, dass Transaktionen abgelehnt werden und Zahlungen oder Geschäfte fehlschlagen.

Begrenzte Fähigkeiten – Engpässe schränken die Fähigkeiten von Smart Contracts und Anwendungen auf der Blockchain ein.

Damit Krypto im Vergleich zu herkömmlichen Alternativen attraktiv bleibt, ist es wichtig, trotz Engpässen ein gleichbleibend reibungsloses On-Chain-Erlebnis zu bieten.

Große Kryptoprojekte haben mit Engpässen zu kämpfen

Die beiden größten Kryptowährungsnetzwerke Bitcoin und Ethereum haben beide mit lästigen Skalierbarkeitsproblemen zu kämpfen, die zu regelmäßigen Engpässen führen.

Der Proof-of-Work-Konsens von Bitcoin und die Blockgröße von 1 MB schränken die Transaktionsverarbeitung ein. Das Netzwerk wickelt derzeit nur etwa 5 Transaktionen pro Sekunde ab, wobei Benutzer in Stoßzeiten manchmal 20 US-Dollar oder mehr für den Versand von Transaktionen zahlen.

Ethereum hat kürzlich große Fortschritte bei der Umstellung auf einen Proof-of-Stake-Konsens und die Implementierung von Sharding in seiner Beacon-Kette gemacht. Allerdings bestehen weiterhin Einschränkungen im Ethereum-Mainnet, da die Gasgebühren immer noch in regelmäßigen Abständen ansteigen.

Die Lösung des Blockchain-Trilemmas erfordert schwierige Kompromisse. Kleinere Netzwerke wie Solana opfern etwas Dezentralisierung und Sicherheit für eine wesentlich größere Skalierbarkeit und verarbeiten über 50.000 Transaktionen pro Sekunde. Das Finden des optimalen Gleichgewichts bleibt eine ständige Aufgabe in allen Blockchains.

Können Innovationen Blockchain-Engpässe beseitigen?

Glücklicherweise machen talentierte Entwicklerteams im gesamten Kryptobereich Fortschritte bei der Beseitigung von Netzwerkengpässen durch technischen Einfallsreichtum. Zu den vielversprechenden Innovationen gehören:

Layer-2-Lösungen – Diese lagern Transaktionen zur schnelleren Verarbeitung aus der Kette aus, bevor sie die Transaktionsdaten stapelweise wieder auf der Hauptkette abwickeln. Das wachsende Rollup-Ökosystem von Ethereum ist ein Paradebeispiel.

Sharding – Dies unterteilt das Netzwerk in parallele Unterketten oder „Shards“, die Transaktionen gleichzeitig verarbeiten können, um den Durchsatz zu erhöhen.

Neue Konsensmodelle – Alternativen zum langsamen Proof-of-Work-Mining bieten radikale Geschwindigkeitsverbesserungen.

Wirtschaftliche Mechanismen – Nutzungsgebühren, die sich an die Nachfrage anpassen, können unnötige Transaktionen in Spitzenzeiten abschrecken und so die Überlastung verringern.

Schrumpfende Daten – Durch die Optimierung der Netzwerkdatennutzlast wird die Belastung durch Speicher- und Bandbreitenbedarf reduziert. Ein Beispiel sind wissensfreie Beweise.

Interoperabilität – Ketten, die über Protokolle hinweg kommunizieren und Transaktionen durchführen, verteilen die Aktivität auf mehrere Netzwerke und verringern so individuelle Engpässe.

Bleiben Kompromisse zwischen Sicherheit, Skalierbarkeit und Dezentralisierung bestehen?

Während Skalierungslösungen die Kompromisse zwischen Blockchain-Trilemma optimieren können, bestehen weiterhin einige Probleme im Hinblick auf das Gleichgewicht zwischen Geschwindigkeit, Sicherheit und Dezentralisierung.

Beispielsweise können zentralisierte Layer-2-Rollups Tausende von Transaktionen pro Sekunde verarbeiten, indem sie sich auf einen einzigen Betreiber verlassen, die Dezentralisierung ist jedoch gefährdet.

Sharding erhöht den Durchsatz durch die Partitionierung von Netzwerken in kleinere Blöcke, führt aber auch zu potenziellen Schwachstellen, die in einer einzelnen Kette nicht existieren.

Und radikal schnelle Konsensprotokolle wie das von Solana opfern rohe Dezentralisierung für rasante Geschwindigkeit. Es gibt kein kostenloses Mittagessen.

Positiv zu vermerken ist, dass Blockchains mit unterschiedlichen Ausgleichspunkten zusammenarbeiten können, sodass Benutzer und Entwickler Umgebungen auswählen können, die für ihre spezifischen Anforderungen optimiert sind. Das Krypto-Ökosystem entwickelt Lösungen für verschiedene Benutzer.

Drohen weiterhin Engpässe in der Zukunft von Krypto?

Da die Blockchain-Einführung noch in den Kinderschuhen steckt, muss die Netzwerkentwicklung weiterhin schneller sein als das Nutzungswachstum, um Engpässe in Schach zu halten. Die Verarbeitung von Millionen täglicher Transaktionen in einer einzelnen Kette bleibt eine Herausforderung.

Doch das bemerkenswerte Tempo der Krypto-Innovation gibt Anlass zum Optimismus. Schließlich wickelte Bitcoin im Jahr 2015 nur Zehntausende täglicher Transaktionen ab, heute sind es Hunderte Millionen. Zweifellos werden neue Engpässe entstehen, aber Krypto-Entwickler haben gezeigt, dass sie in der Lage sind, Lösungen schnell zu iterieren.

Da sich Blockchains von spekulativen Vermögenswerten zu einer integralen realen Infrastruktur entwickeln, wird die Linderung von Überlastungen und Verzögerungen nur noch dringlicher. Mit größerer Größenordnung entstehen größere Engpässe, aber auch größere Anreize, diese zu überwinden. Die Engpässe in der Kryptoindustrie können gelegentlich frustrierend sein, werden aber auch die Weiterentwicklung der Fähigkeiten der Blockchain-Technologie vorantreiben.