Blockchains i realtid

Blockchains lover åbne internetprogrammer i stor skala, der er organiseret decentralt, men dette kommer til prisen for langsom ydelse for hver transaktion, der behandles af systemet. Kryptografiforskere, der arbejder med professor Sebastian Faust, har opnået global bevidsthed med deres tilgang til at lette realtidstransaktioner ved hjælp af blockchains som Ethereum.

Betaling med kreditkort er en hurtig proces:pengeoverførslen udføres kun få sekunder efter, at kunderne placerer et kort i en læser eller indtaster deres oplysninger online. Denne proces gør det muligt for en centralt organiseret virksomhed som Visa at håndtere over 50, 000 transaktioner i sekundet i spidsbelastningstider. Ved hjælp af en kryptokurrency som Bitcoin, hvor transaktioner behandles lokalt via en blockchain, højst syv transaktioner kan behandles pr. sekund - en enorm forskel, der i høj grad hindrer anvendelsen af ​​teknologien. Værre endnu, det kan også tage flere minutter at behandle en enkelt transaktion. Disse ulemper gælder ikke kun for Bitcoin. Endnu mere komplekse applikationer, der behandles ved hjælp af smarte kontrakter over Ethereum, er også dyre og langsomme.

Alligevel er blockchain designet til netop disse tilfælde. Enhver bruger kan uploade og distribuere noget via en blockchain, og enhver kan blive en del af det. Det er decentraliseret, neutral og effektivt den perfekte kombination af mellemmand og dommer - men det er også langsomt. At interagere med det billigt og i realtid-det er Sebastian Fausts vision, Professor i anvendt kryptografi, og hans team. Udfordringen er, at præstationsforøgelsen ikke må ske på bekostning af sikkerheden. Forskningen er en del af Collaborative Research Center CROSSING, som støttes af det tyske forskningsstiftelse.

En blockchain er en kæde af blokke, der indeholder tilstanden i det decentraliserede system. I tilfælde af en valuta som Bitcoin, dette ville være betalingstransaktioner:hvem betaler hvem, hvor meget. Hver blok indeholder også en såkaldt hash af alle data i blokken, en slags fingeraftryk af dataene. Hvis nogen af ​​dataene ændres, dette ændrer hashværdien. Desuden, hver blok indeholder en kryptografisk hash fra den forrige blok. Dette resulterer i en sammenkædet kæde. En ny Bitcoin -blok oprettes i gennemsnit hvert tiende minut af en netværksdeltager - kendt som en minearbejder. Denne blok kontrolleres derefter af alle de andre deltagere og accepteres som en ny blok i kæden, hvis alle transaktioner og beregninger er korrekte. Dette gør blokken til en del af blockchain, baseret på hvilket alle minearbejdere forsøger at finde den næste blok. Hvis blokken er forkert, ignoreres den. En transaktion i en blok accepteres kun, hvis den er blevet offentliggjort i blockchain og ideelt set bekræftet af flere blokke, normalt seks. Dette forhindrer en hacker i at kunne offentliggøre forkerte transaktioner eller blokke. Selvom denne proces giver stærke sikkerhedsgarantier, er en af ​​dens største mangler, at brugerne muligvis skal vente op til 60 minutter med bekræftelse af nye transaktioner.

Mere komplekse transaktioner ved hjælp af smarte kontrakter

Smarte kontrakter giver deltagerne mulighed for at udføre transaktioner, der er betydeligt mere komplekse end simple betalinger. Disse komplekse regler kan være skrevet i et programmeringssprog, hvor betalinger derefter udføres afhængigt af kodeens udførelse. "Dette er kontrakter, der behandles af blockchain, ”forklarer Sebastian Faust.” Smart betyder, at kontrakterne indeholder logiske betingelser. Hvis, for eksempel, nogen ønsker at sælge en fil online, så indeholder den smarte kontrakt betingelsen om, at pengene ikke bliver betalt, før den korrekte fil er blevet leveret. "Dette sker automatisk, hvilket er sikkert for begge parter. Pengene forbliver i blockchain, indtil filen er sendt, men sælgeren kan ikke bruge det andre steder.

Et andet eksempel på smarte kontrakter er applikationer til kommunikation mellem autonome køretøjer. Nogle lastbiler er i stand til at køre autonomt på veje. Imidlertid, de er dyre, fordi de kræver en stor mængde sensorteknologi. En semi-autonom lastbil kan ikke køre selv, men kunne co-kontrolleres af en autonom. For at dette kan fungere, føreren af ​​den semi-autonome lastbil skulle indgå en kontrakt med den autonome. Chaufføren kunne sove i løbet af denne tid uden at skulle tage en pause for specifikt at gøre det. En smart kontrakt kunne gøre alt dette, hvis der ikke ville være problemet, at blockchain i øjeblikket er for langsom til hurtige transaktioner på vejen.

"Vores idé er ikke at flytte alt til blockchain, "siger Faust. Det betyder, at kontrakter først udføres direkte mellem de involverede parter, og kun i tilfælde af tvist bruger parterne den dyre blockchain -mekanisme." ”Det er lidt som at være i retten, "siger Faust." Da processerne i retten er langsomme og dyre, parter går kun dertil, hvis de ikke er i stand til at blive enige indbyrdes. "Fordelen ved denne tilgang er skalerbarhed. Da tvister er en undtagelse i det normale daglige liv, tusinder af kontrakter kunne gennemføres i realtid, derved reducerer belastningen på blockchain betydeligt.

Komplekse computerprogrammer kan også indeholde fatale sikkerhedsproblemer. "Smarte kontrakter implementeres ofte forkert, hvilket gør det svært at garantere, at de fungerer korrekt, når de er integreret i et større system, "siger Sebastian Faust. Et fremtrædende eksempel er tilfældet med" The DAO "smart -kontrakten. I" DAO "kunne en hacker bruge en programmeringsfejl til at stjæle kryptovaluta til en værdi af 50 millioner dollars. Et af hovedformålene med forskning, der udføres på TU Darmstadt, er at forbedre effektiviteten af ​​blockchain -systemer og samtidig tilbyde stærke sikkerhedsgarantier.

At udvikle de kryptografiske protokoller til disse processer er en kompleks opgave. Forskerne skal definere de protokoller, der drives af de forskellige parter, samt de underliggende smarte kontrakter. En særlig udfordring er at minimere interaktionen med blockchain, samtidig med at protokollens sikkerhed skal garanteres. Ved hjælp af formelle modeller fra kryptografi har forskerne bekræftet protokollernes sikkerhed. De næste trin er nu at frigive Perun -systemet som en open source -software, og integrere blockchain -systemer, der er forskellige fra Ethereum.

Systemet kaldes Perun - efter den slaviske gud for torden og belysning. Og de havde indflydelse:resultaterne fik bred opmærksomhed, både fra det akademiske sikkerhedssamfund og fra virksomheder som Bosch og Ethereum Foundation, hvis blockchain understøtter smarte kontrakter.