Drivechains: Die Silberkugel für Bitcoins Skalierbarkeitsprobleme oder eine Büchse der Pandora neuer Risiken?

Ein bedeutender Vorschlag zur Erweiterung der Funktionalität des Bitcoin-Netzwerks macht die Runde auf Twitter und löst hitzige Debatten unter Entwicklern aus.

Da die Programmierbarkeit und Skalierbarkeit von Bitcoin im Vergleich zu anderen Blockchains relativ begrenzt ist, besteht eine Möglichkeit, die Fähigkeiten des Protokolls durch „Drivechains“ zu verbessern. Diese vielversprechende, aber komplexe Ergänzung zum Bitcoin-Ökosystem ermöglicht die Erstellung von Sidechains, die mit dem Haupt-Bitcoin-Netzwerk verbunden, aber getrennt bleiben und eigenständig mit eigenen Regeln und Funktionalitäten operieren.

Definiert durch BIP 300 und BIP 301, ist dieses Soft‑Fork‑Upgrade von Paul Sztorc vorgeschlagen und zielt darauf ab, einen nativen Sidechain‑Mechanismus für Bitcoin zu schaffen. Die Sidechain ermöglicht es, Bitcoin „vertrauenslos“ zu einer separaten Kette zu überbrücken.

Heute schauen wir uns diesen Skalierbarkeitsmechanismus an, was er dem Bitcoin‑Netzwerk zu bieten hat und warum er in der Branche so viel Kontroverse auslöst. Also, los geht’s!

Was ist Drivechain?

Drivechain wurde erstmals 2015 vorgestellt und bietet eine Möglichkeit, Bitcoin mittels Sidechains zu skalieren. Sidechains laufen parallel zueinander, besitzen meist eigene einzigartige Coins und leiten ihre Sicherheit in der Regel von der Blockchain ab, zu der sie parallel laufen. Zum Beispiel ist Stacks eine Layer‑2‑Blockchain, die ihre Sicherheit von der Bitcoin‑Blockchain übernimmt, aber ihren eigenen Token namens STX hat.

Drivechains hingegen sind spezielle Sidechains, sogenannte Child‑Chains, die keinen eigenen nativen Vermögenswert besitzen, sondern diesen von der übergeordneten Kette leihen. Auf diese Weise ermöglichen Drivechains Bitcoin‑Nutzern, BTC in diesen Drivechains mittels eines dezentralen Zwei‑Wege‑Pegs zu sperren, wobei ein kryptografischer Nachweis verwendet wird, um Altcoins mit eigenen einzigartigen Eigenschaften zu prägen.

Diese Ketten funktionieren als unabhängige Blockchains und werden später von Bitcoin‑Minern im Merge‑Mining gesichert, ähnlich wie die RSK‑Sidechain.

Für die Implementierung von Drivechains ist ein Soft‑Fork erforderlich, der jedoch nur minimale Änderungen an der Basisschicht vornimmt. Sollte etwas schiefgehen, können die Änderungen wieder zurückgefahren werden. Auf diesem Weg will Sztorc die Fragmentierung von Bitcoin verhindern, die durch Hard‑Forks infolge von Konsens‑Unstimmigkeiten entsteht, wie es 2017 beim SegWit‑Upgrade geschah und zur Entstehung von Bitcoin Cash führte.

Damit ermöglichen Drivechains Bitcoin, gewünschte oder besonders erfolgreiche Funktionen und Anwendungsfälle bestehender Altcoin‑Ketten zu übernehmen, ohne das Kern‑Design von Bitcoin zu verändern.

Auf diese Weise würden Drivechains den Minern zusätzliche Gebühren einbringen und die Hash‑Rate sowie die Sicherheit des Netzwerks erhöhen. Sie würden zudem neue Funktionen und Anwendungsfälle wie Stablecoins, Security‑Token, Dezentralisierte Finanzen (DeFi) und Non‑Fungible Tokens (NFTs) ermöglichen, die auf Bitcoin aufgebaut und von ihm gedeckt sind und die auf Ethereum und anderen Altcoin‑Ketten massive Verbreitung gefunden haben. Durch die Ermöglichung von Experimenten auf Bitcoin, ohne die Basis‑L1‑Blockchain zu schädigen, haben Drivechains das Potenzial, Bitcoin interessanter zu machen.

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Wie funktionieren Drivechains?

Drivechains funktionieren, indem sie Sidechains und einen Zwei‑Wege‑Peg für die Bewegung von Bitcoin nutzen.

Für den Zwei‑Wege‑Peg verwenden Drivechains Simplified Payment Verification (SPV)-Nachweise, die es Nutzern ermöglichen, BTC zu und von einer Sidechain zu senden. Diese Methode prüft, ob eine Transaktion auf der Bitcoin‑Blockchain stattgefunden hat, ohne die gesamte Blockchain zu speichern, ähnlich einem Node. Es handelt sich um eine Light‑Client‑Variante, die nur die Block‑Headers und nicht die vollständigen Blöcke speichert.

Um Bitcoin zu bewegen, wird das Krypto‑Asset zunächst in einer speziellen On‑Chain‑Adresse gesperrt. Sobald es gesperrt ist, prüft die Sidechain diese Transaktion und erstellt bei Erkennung die entsprechende Menge an nativen Sidechain‑Tokens.

Dieser Altcoin‑Token kann beliebige Eigenschaften, Funktionen oder Kompromisse aufweisen, die auf Bitcoin‑Layer‑One nicht möglich sind. Zusätzlich profitieren sie von schnelleren Blöcken und niedrigeren Gebühren.

Um die Sidechain‑Tokens wieder in On‑Chain‑BTC umzuwandeln oder BTC zurück zur Bitcoin‑Blockchain zu transferieren, ist erneut ein SPV‑Nachweis des Besitzes auf der Sidechain erforderlich.

Die Sidechain validiert zunächst die Auszahlungs‑Transaktion auf sich selbst und stellt sicher, dass es sich tatsächlich um eine gültige Transaktion auf der Basisschicht handelt, die die in der speziellen Adresse gespeicherten Coins auszahlt.

Diese Validierung erfolgt sowohl auf der Sidechain als auch bei der Auszahlungs‑Transaktion. Nach Abschluss werden die Mittel auf der Sidechain eingefroren und die Transaktion an die Miner der Bitcoin‑Blockchain übermittelt, um zu prüfen, ob es sich um einen gültigen Spend handelt. Das ausgezahlte Krypto‑Asset wird dann an eine spezielle Adresse gesendet, über die sich alle Miner durch Abstimmung einig sind.

Die Vorschläge: BIP 300 und 301

Der CEO und Gründer von Layer 2 Labs, Sztorc, ist ein bekannter Bitcoin‑Forscher und Entwickler, der seit 2015 an Drivechains arbeitet.

Sein Unternehmen, Layer 2 Labs, sammelte im Dezember 2022 eine Seed‑Finanzierungsrunde von 3 Millionen USD von Angel‑Investoren, um Drivechains und andere innovative Technologien zu Bitcoin zu bringen. „Wir glauben, dass Drivechains das Potenzial haben, Altcoins zu verdrängen, die Bitcoin‑Adoption zu steigern und den Katalysator für eine Hyperbitcoinisierung zu liefern“, sagte das Unternehmen damals in einer Erklärung.

Sztorc skizzierte das Konzept der Drivechains in den BIPs 300 und 301, die erstmals vor sechs Jahren im Jahr 2017 vorgeschlagen wurden. BIPs bzw. Bitcoin Improvement Proposals enthalten technische Spezifikationen für Änderungen am Code des Bitcoin‑Protokolls und werden in der Bitcoin‑Community diskutiert.

Nun schauen wir uns diese Vorschläge an:

BIP 300

Der Bitcoin‑Core‑Entwickler Luke Dashjr hat kürzlich einen Rohentwurf zur Implementierung von Drivechains eingereicht. Der Entwurf besteht aus 17 Commits und konzentriert sich darauf, Drivechains mit einem UTXO‑ähnlichen Modell neu zu implementieren.

Laut einem Beitrag im Bitcoin‑Core‑Repository auf GitHub ist das Hauptziel der Änderung, eine neue Version von Drivechains zu schaffen, deren Design dem von Bitcoin zur Verfolgung von Transaktionen und Eigentum entspricht. Anstatt eine separate Datenbank für Sidechains zu erstellen, würde diese Methode bestehende Datenbankstrukturen nutzen, um einen saubereren und besser prüfbaren Ansatz zu ermöglichen, sagte Dashjr.

Derzeit kann der Vorschlag in seiner jetzigen Form nicht umgesetzt werden und bietet Spielraum für weitere Entwicklungen, erhebliche zusätzliche Änderungen und möglicherweise eine Anpassung des Ansatzes basierend auf dem Feedback der Community.

BIP 301

Dieser Vorschlag würde „blindes Merge‑Mining“ für Sidechains ermöglichen. Beim regulären Merge‑Mining miniert ein Miner gleichzeitig für zwei oder mehr Blockchains und nutzt denselben Hash‑Algorithmus, um Gebühren auf beiden Ketten zu sammeln.

Während die meisten Miner in irgendeiner Form am Merge‑Mining teilnehmen, müssen sie ausdrücklich wählen, die Software der Sidechain zu betreiben. Blindes Merge‑Mining eliminiert diese Notwendigkeit, indem ein Dritter die Sidechain betreibt, deren Gebühren erhält und diese später an die Miner als BTC‑Transaktionsgebühren weitergibt.

Die Debatte

Die Diskussion rund um Drivechains hat kürzlich in den sozialen Medien wieder an Fahrt aufgenommen, da eine neue Welle von Bitcoinern erneutes Interesse daran zeigte, Sztorcs Ideen zu überdenken. Drivechains bieten mehrere Vorteile, sind jedoch natürlich nicht ohne gewisse Kompromisse, die berücksichtigt werden müssen.

Bereits gibt es Kontroversen rund um Ordinals, die NFTs auf Bitcoin brachten, indem sie einige der neuen Möglichkeiten des jüngsten Taproot‑Soft‑Forks und seiner Taproot‑Spend‑Scripts nutzten. Im Gegensatz zu den weit verbreiteten Ordinals benötigen Drivechains jedoch keinen neuen Vermögenswert; sie können ausschließlich für BTC‑Zwecke verwendet werden, etwa für privatere und skalierbare Transaktionen.

Laut Sztorc zielen Drivechains darauf ab, zwei zentrale Probleme von Bitcoin, der größten Kryptowährung nach Marktkapitalisierung, zu lösen. Erstens soll die stagnierende Innovation, die Bitcoin seit seiner Entstehung plagt, bekämpft werden. Zweitens soll die Zerstreuung von Bemühungen verhindert werden, die durch die Herausforderungen bei der Implementierung von Änderungen in der Bitcoin‑Blockchain entsteht.

Diese Unfähigkeit, sich für Innovationen zu ändern, wird als ein „Heterogenitäts‑Problem“ angesehen, das impliziert, dass Kernentwickler Bitcoin aus verschiedenen Gründen nicht ändern wollen. Durch die Implementierung von Drivechain soll daher jedem ermöglicht werden, permissionless auf Bitcoin aufzubauen, Innovationen und neue Funktionen zu bringen, die scheitern können, ohne die Basisschicht zu gefährden.

Skalierung ist ein weiteres Problem, das mit Drivechain angegangen werden könnte, indem Sidechains mit größeren Blockgrößen erstellt und Nutzer direkt zu ihnen geführt werden.

Neben der Gewinnung weiterer Nutzer würden diese Sidechains dem Bitcoin‑Ökosystem in Form von auf Bitcoin aufgebauten Tokens Mehrwert verleihen, die zusätzliche Gebühren für die Miner generieren. Drivechains ermöglichen zudem die Anwendung von Konzepten wie zk‑SNARKs, größeren Blockgrößen, Turing‑kompletten Skripten, MimbleWimble, Monero‑Ring‑Signaturen und mehr auf verschiedenen Sidechains, wodurch ein freier Markt für die Umsetzung aller Arten von Ideen in Bitcoin entsteht.

Befürworter von Drivechain argumentieren, dass Sidechains sowie die darauf aufgebauten Apps und Tokens notwendige Treiber für Transaktionsgebühren der Bitcoin‑Miner sind, da diese ohne sie eines Tages in eine unrentable Situation geraten könnten.

Das Problem ist, dass der Großteil der Einnahmen von Bitcoin‑Minern aus Blockbelohnungen stammt, also der Menge neuer BTC, die das Protokoll als Subvention ausgibt. Diese Blocksubvention sinkt stetig, und etwa im Jahr 2140 wird kein weiteres BTC mehr als Subvention vom Protokoll ausgegeben. Folglich werden die Miner dann vollständig von Transaktionsgebühren als Einnahmequelle abhängen.

Daher müssen mit der sinkenden Blocksubvention die Transaktionsgebühren zunehmend die Einnahmen ausgleichen, die Miner derzeit durch Blockbelohnungen erhalten. Hier können Drivechains helfen, Verkehr auf Bitcoin zu erzeugen und damit Transaktionsgebühren zu generieren, die letztlich an Bitcoin‑Miner gezahlt werden.

Allerdings bringen Drivechains einen Sicherheitskompromiss in Form von blindem Merge‑Mining mit, um die Drivechain und den Peg‑Mechanismus zu sichern. Dabei müssen Miner keinen Drivechain‑Node betreiben, können jedoch dennoch alle Transaktionsgebühren sammeln, indem sie einfach mit jemandem einen Vertrag schließen, der einen vollständigen Drivechain‑Node betreibt.

Laut dem Bitcoin‑Core‑Entwickler Dashjr würden Drivechains einen hypothetischen 51‑%‑Angriff auf Bitcoin deutlich gravierender machen, da Miner neben der Möglichkeit, die Blockchain zu revertieren, auch die Macht hätten, die Coins der Nutzer zu stehlen.

“Mit dem aktuellen Stand der Mining‑Zentralisierung wäre es meiner Meinung nach ziemlich dumm, irgendwelche Bitcoins an eine Drivechain zu senden”, schrieb Dashjr kürzlich. “Es gibt bessere Wege, Bitcoins zu verbrennen oder an Miner zu spenden.”

Der Entwickler sagte jedoch, er bleibe den Drivechains gegenüber “neutral” und dass sie, sofern genügend Community‑Unterstützung vorhanden ist, für diejenigen verfügbar sein sollten, die sie nutzen wollen.

BitMEX hingegen nannte die technischen Details des Peg‑Out‑Mechanismus „kontrovers“ und dass dieser Entwurf „die Realität anerkennt, dass bei jedem bekannten Peg‑Out‑System… Bitcoin‑Miner entweder Daten zensieren, Daten fälschen oder mit dem Administrator zusammenarbeiten und das Sidechain‑Bitcoin stehlen könnten.“ Gleichzeitig stellte das Unternehmen fest, dass „eine verstärkte Nutzung von Sidechains potenziell positiv für die Nutzbarkeit von Bitcoin sein könnte.“

Abgesehen von den Bedenken, dass Miner Nutzergelder stehlen könnten, argumentieren Gegner von Drivechains, dass Merge‑Mining die Nodes teurer und das Mining weniger profitabel machen wird. Im Gegensatz dazu erhalten Miner zusätzliche Gebühren, und blindes Merge‑Mining ist nur optional.

Kritiker von Drivechains argumentieren weiter, dass es ein Angriff auf Bitcoin sei und lediglich ein Mittel, um „Shitcoins“ zu Bitcoin zu bringen, die der größten Kryptowährung wenig Nutzen bringen. Befürworter hingegen argumentieren, dass diese Kritiker lediglich vor Veränderungen zurückschrecken.

Fazit

Wie wir gesehen haben, gibt es viel Konflikt rund um Drivechains, die sekundäre Blockchains sind, die mit einer primären Blockchain interagieren und ein besseres Nutzererlebnis bieten sollen. Dennoch ist dies keine neue Entwicklung und wird seit vielen Jahren diskutiert.

Positiv zu vermerken ist, dass Drivechains dem Bitcoin‑Netzwerk helfen werden, effektiv zu skalieren, permissionless Experimente zu ermöglichen und die Anpassungsfähigkeit zu steigern. Mit diesem Upgrade erhalten Bitcoin‑Nutzer optionalen Zugang zu Funktionen wie Datenschutzmaßnahmen, Smart Contracts und zusätzlichen Tokens, wodurch neue und innovative Anwendungsfälle und Produkte im Bitcoin‑Ökosystem ermöglicht werden.

Allerdings ist es nicht ohne Probleme, da dafür ein Soft‑Fork zur Implementierung nötig wäre und möglicherweise Schwachstellen sowie zusätzliche Komplexität mit sich bringt. Doch mit nur einem Upgrade könnten Drivechains zukünftige Entwicklungen auf Bitcoin ermöglichen, ohne dass weitere Änderungen an der Basisschicht erforderlich wären.

Anfang dieses Jahres, als Ordinals erstmals an Zugkraft gewannen, entbrannte eine ähnliche Debatte in der Bitcoin‑Community, doch bislang machen sie den Großteil der Bitcoin‑Transaktionen aus.

Derzeit ist der Drivechain‑Vorschlag laut Sztorc „unvermeidlich“ und wird schließlich aktiviert werden, da er Miner mit Gebühren bezahlt und die direkte Aufnahme von Mitteln in Sidechains auf Bitcoin ermöglicht. Doch momentan debattiert die Community den Vorschlag intensiv, und es bleibt abzuwarten, ob und wann er endgültig aktiviert wird.

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