Segregated Witness (SegWit) für Einsteiger

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Was ist SegWit?

Segregated Witness (SegWit) ist ein im Jahr 2015 entwickeltes Protokoll-Upgrade. Das Konzept wurde als Lösung für das Skalierungsproblem eingeführt, mit dem Blockchain-Netzwerke konfrontiert waren und sind. 

Im Durchschnitt validiert das Bitcoin-Netzwerk alle 10 Minuten einen neuen Block, der jeweils mehrere Transaktionen enthält. Die Blockgröße beeinflusst somit die Anzahl der Transaktionen, die in jedem Block bestätigt werden können. Derzeit ist die Bitcoin-Blockchain in der Lage, etwa 7 Transaktionen pro Sekunde zu verarbeiten.

Die Grundidee von SegWit ist es, Blockdaten so zu reorganisieren, dass Signaturen nicht mehr zusammen mit Transaktionsdaten platziert werden. Mit anderen Worten, das SegWit-Upgrade besteht darin, die Witnesses (Signaturen) von den Transaktionsdaten zu trennen. Dadurch können mehr Transaktionen in einem einzigen Block gespeichert werden und der Transaktionsdurchsatz des Netzwerks steigt.

Da eine Bitcoin-Transaktion nur etwa 7 Transaktionen pro Sekunde verarbeiten kann, kann es manchmal lange dauern, bis sie durchgeführt wird. Das ist viel langsamer im Vergleich zu herkömmlichen Zahlungslösungen und Finanznetzen, die Tausende von Transaktionen pro Sekunde verarbeiten können.

SegWit wurde 2015 vom Bitcoin-Entwickler Pieter Wuille zusammen mit anderen Bitcoin Core Teilnehmern entwickelt. Im August 2017 wurde das SegWit-Upgrade als Soft Fork im Bitcoin-Netzwerk implementiert.

Heute gibt es mehrere Kryptowährungsprojekte mit SegWit, darunter Bitcoin und Litecoin. Das Protokoll-Upgrade brachte eine Reihe von Vorteilen mit sich, wie zum Beispiel eine verbesserte Transaktionsgeschwindigkeit und Blockkapazität. Darüber hinaus hat SegWit den sogenannten Transaktions-Formbarkeits-Bug beseitigt (siehe unten).


Was sind die größten Vorteile von SegWit?

Kapazitätssteigerung

Einer der größten Vorteile von SegWit ist die Erhöhung der Blockkapazität. Durch das Entfernen der Signaturdaten aus der Transaktionseingabe können weitere Transaktionen innerhalb eines einzigen Blocks gespeichert werden.

Transaktionen bestehen aus zwei Hauptkomponenten: Input und Output. Im Wesentlichen enthält eine Eingabe die öffentliche Adresse des Absenders, während die Ausgabe die öffentliche Adresse des Empfängers enthält. Der Absender muss jedoch nachweisen, dass er die zu überweisenden Gelder hat, und zwar mit einer digitalen Signatur.

Ohne SegWit können die Signaturdaten bis zu 65% eines Blocks ausmachen. Mit SegWit werden die Signaturdaten weg von der Eingabe der Transaktion verschoben. Dadurch erhöht sich die effektive Blockgröße von 1 MB auf ca. 4 MB.

Beachten Sie, dass SegWit keine tatsächliche Erhöhung der Blockgröße ist. Stattdessen ist es eine technische Lösung, um die effektive Blockgröße zu erhöhen, ohne die Blockgrößengrenze erhöhen zu müssen (was eine Hard Fork erfordern würde). Genauer gesagt, die tatsächliche Blockgröße beträgt immer noch 1 MB, aber die effektive Blockgröße ist 4 MB.

Darüber hinaus führte SegWit die Idee des Blockgewichts ein. Wir können das Blockgewicht als ein Konzept betrachten, das die Idee der Blockgröße ersetzt. Im Wesentlichen ist das Blockgewicht ein Maß, das alle Blockdaten, einschließlich Transaktionsdaten (1 MB) und die Signaturdaten (bis 3 MB), die nicht mehr Teil des Eingabefeldes sind, umfasst.


Erhöhung der Transaktionsgeschwindigkeit

Mit einem Block, der mehr Transaktionen speichern kann, hat SegWit auch die Möglichkeit, die Transaktionsgeschwindigkeit zu erhöhen, da sich eine größere Anzahl von Transaktionen durch die Blockchain bewegen kann. Auch wenn ein Block die gleiche Zeit in Anspruch nehmen kann, werden mehr Transaktionen in ihm verarbeitet, so dass die TPS-Rate höher ist.

Die erhöhte Transaktionsgeschwindigkeit hat auch dazu beigetragen, die Transaktionskosten im Bitcoin-Netzwerk zu senken. Vor SegWit war es nicht ungewöhnlich, über 30 Dollar pro Transaktion auszugeben. SegWit hat diese Kosten jedoch drastisch auf weniger als einen Dollar pro Transaktion gesenkt.


Fix für Transaktionsumformbarkeit

Ein großes Problem bei Bitcoin war die Möglichkeit, Transaktionssignaturen zu manipulieren. Wenn eine Signatur geändert wird, kann dies dazu führen, dass eine Transaktion zwischen zwei Parteien korrumpiert wird. Da die auf Blockchains gespeicherten Daten praktisch unveränderlich sind, können ungültige Transaktionen dauerhaft auf der Blockchain gespeichert werden.

Mit SegWit sind Signaturen nicht mehr Bestandteil der Transaktionsdaten, wodurch die Möglichkeit der Veränderung dieser Daten entfällt. Dieser Fix hat weitere Innovationen innerhalb der Blockchain-Community ermöglicht, einschließlich Second-Layer-Protokolle und Smart Contracts.


SegWit und das Lightning Netzwerk

Die Entwicklung von Second-Layer-Protokollen wurde teilweise durch die Behebung des Transaktions-Formbarkeitsbugs ermöglicht. Einfach ausgedrückt, sind Second-Layer-Protokolle neue Plattformen oder Produkte, die auf einer Blockchain aufbauen, wie z. B. Bitcoin. Eines der beliebtesten Second-Layer-Protokolle ist das Lightning Netzwerk, ein Off-Chain-Micropayment-Netzwerk.

Das Lightning-Netzwerk ist ein Second-Layer-Protokoll, das auf dem Bitcoin-Netzwerk aufbaut. Der Hauptzweck des Lightning-Netzwerks ist es, mehr Transaktionen in kürzerer Zeit zu bestätigen, was zu schnelleren Transaktionen für die Benutzer führt. Transaktionen werden außerhalb der Chain gesammelt und effektiv gepuffert, damit das Bitcoin-Netzwerk sie schließlich verarbeiten kann.

Das Lightning Netzwerk wurde ursprünglich für Bitcoin entwickelt. Allerdings arbeiten mehrere andere Kryptowährungs- und Blockchain-Projekte an der Implementierung der Technologie für ihre Netzwerke. Dies verkürzt nicht nur die Bestätigungszeit für Transaktionen, sondern fördert auch die Entwicklung neuer Lösungen für das Skalierbarkeitsproblem.


SegWit vs. SegWit2x

SegWit ist ein Soft Fork Upgrade, was bedeutet, dass es rückwärtskompatibel ist. Mit anderen Worten, Bitcoin Nodes, die nicht mit SegWit aktualisiert werden, sind weiterhin in der Lage, Transaktionen zu verarbeiten. Es gab jedoch eine andere vorgeschlagene SegWit-Implementierung namens SegWit2x (S2X), die ein Hard Fork Upgrade erfordern würde.

Der wesentliche Unterschied zwischen SegWit und SegWit2x besteht darin, dass SegWit2x nicht nur eine Änderung der Transaktions-Batching-Methode, sondern auch eine Erhöhung der Blockgröße (von 1MB auf 2MB) beinhaltet hätte. Eine größere Blockgröße würde jedoch die Belastung für Node-Betreiber und Miner erhöhen, da mehr Daten zu verarbeiten wären. 

Ein weiterer bemerkenswerter Unterschied ist, dass der SegWit-Vorschlag von der Bitcoin-Community unterstützt und durchgesetzt wurde. Aus dieser Episode entstand das Konzept der UASF, das für "user-activated soft fork" steht.

Auf der anderen Seite schlug das SegWit2x eine wesentliche Änderung einer der grundlegenden Regeln für Bitcoin vor. Da sich die Entwickler jedoch nicht auf eine Einigung über die Annahme und Implementierung einigen konnten, wurde die SegWit2x-Bewegung schließlich ausgesetzt.


Fazit

Die Implementierung von SegWit war das größte Protokoll-Upgrade von Bitcoin, und die Tatsache, dass es von der dezentralen Community unterstützt und implementiert wurde, macht es noch interessanter.

Die Einführung von SegWit war ein großer Schritt nach vorne bei der Lösung vieler Probleme im Zusammenhang mit Bitcoin und anderen Blockchain-Netzwerken - insbesondere in Bezug auf die Skalierbarkeit. Durch die Kombination von SegWit und den Second-Layer-Protokollen können Blockchain-Netzwerke eine größere Anzahl von Transaktionen mit mehr Effizienz und niedrigeren Kosten durchführen.

Obwohl es sich um eine leistungsstarke und innovative Lösung handelt, ist SegWit noch nicht vollständig implementiert. Derzeit liegt der Anteil der Bitcoin-Adressen mit SegWit bei rund 53%.

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