Die EMERsion der Blockchain: Aufdecken der Geheimnisse von Emercoin

Im ersten einer Reihe von Artikeln, die das Anwendungsspektrum von Emercoin-fähigen Blockchain-Technologien aufdecken, schauen wir uns an, wie diese Kryptowährung entstanden ist und wie sie sich von allen anderen Exemplaren der boomenden Kryptowährungsbranche unterscheidet.

Peer-to-Peer-Netzwerke gewinnen mit steigender Teilnehmerzahl an Effizienz und Zuverlässigkeit. Dies macht sie zu einem perfekten Werkzeug für unternehmensweite und globale Lösungen, die weit über „bloße“ Finanzanwendungen hinausgehen. Die Welt beginnt dies jetzt zu erkennen. Bei Emer war diese Idee von Anfang an der Antrieb für unser Wachstum.

Emercoin-Kern

Historisch wurde der Emercoin-Kern von Peercoin geerbt, die wiederum aus Bitcoin hervorgegangen ist. Peercoin führte eine wesentliche Innovation namens Proof-of-Stake (PoS)-Konsens ein. Dies ermöglichte es, den damals bestehenden Proof-of-Work (PoW)-Algorithmus zu erweitern und zu verbessern.

Konsens ist ein Algorithmus, der in einem dezentralisierten Netzwerk verwendet wird, um eine bestimmte Version einer wachsenden Blockchain zu validieren. Konsensergebnisse von allen Bergleuten“, die ihre eigenen Ressourcen nutzen, um für eine solche Validierung „abzustimmen“. Dafür werden sie mit neu geschaffenen Kryptocoins belohnt. Mit anderen Worten, Miner verkaufen ihren Service „Network Trust Maintenance“ im Austausch gegen Coins.

Woher wissen wir also, wer wahlberechtigt ist?

Es kann keine Brieftasche sein, denn dann könnte ein betrügerischer Benutzer Millionen von Brieftaschen erstellen und diese Geisterstimmen verwenden, um jede beliebige Blockchain-Version zu validieren.

Dies kann auch keine IP-Adresse sein, denn jeder ISP kann ein großes Netzwerk vortäuschen, wodurch auch Horden von Geisterwählern entstehen.

Die Abstimmung erfordert also eine begrenzte Ressource, die nicht repliziert oder gefälscht werden kann.

Für das Bitcoin-System schlug Satoshi Nakamoto eine Proof-of-Work-Lösung vor, die eine Validierung durch Rechenkapazität beinhaltet. In der Tat, wenn die Rechenkapazität Ihres Computers X beträgt, können Sie N virtuelle Subcomputer erstellen, aber die Gesamtrechenkapazität wird X nicht überschreiten mehr Stimmen als ein einzelner Benutzer.

Dann wurden andere Konsenskonzepte angeboten, die sich auf andere Rechenressourcen als Prozessoren konzentrierten. Der Kapazitätsnachweis basierte beispielsweise auf der Festplattenkapazität. Dies provoziert ein Wettrüsten in der Entwicklung des Kryptowährungs-Ökosystems. Miner investieren so lange in ihre Hardware, bis ihre Abschreibungskosten die durch das Mining generierten Einnahmen auf Null setzen. Dann beschweren sie sich, dass „Mining keinen Gewinn bringt“ oder „Kryptowährung nichts anderes als ein Schwindel ist“.

Proof-of-Stake war ein bahnbrechendes Konzept, das Sunny King in Peercoin eingeführt hat. Peercoin begrenzte die Stimmkapazität durch seine eigenen Coins. Dies half, das Wettrüsten zu vermeiden, indem materielle Ressourcen (Prozessoren, Festplatten) durch virtuelle Ressourcen (Münzen) ersetzt wurden. Infolgedessen verschwendeten die Menschen keine materiellen Ressourcen, Geld und Strom für das Streben nach größerer Bergbauleistung.

Auch der PoS-Algorithmus hat seine Schwächen. Zum Beispiel ist es anfällig für Insider-Angriffe. Letztere werden teilweise durch zusätzliche Tools wie zB dynamische Checkpoints verhindert. Im Allgemeinen hat sich PoS als sicherer erwiesen als PoW.

Das von Peercoin verwendete hybride Konsensprotokoll gilt als das sicherste, und deshalb haben wir es als Grundlage für das Emercoin-Projekt verwendet. Um erfolgreich zu sein, muss ein Angreifer auf Emer 51% der gesamten Rechenkapazität des Netzwerks und 51% seines Münzbestands besitzen. Zwei Barrieren unterschiedlicher Art schützen das Netzwerk weitgehend vor Diskreditierung.

Ein weiterer Grund für die Wahl von Peercoin war der klassische und ausgereifte Bitcoin-Code, der in seinem Kern verwendet wird. Es wurde nicht nur von vielen Sicherheitsexperten überprüft, sondern auch mehrere fehlgeschlagene Angriffe bewältigt.

Schließlich wollten wir bei Projekten einen industriellen Ansatz verfolgen, der eine maximale Einhaltung bestehender Standards und Spezifikationen ermöglicht, und die Technologien und API von Bitcoin haben de facto die Standards für die Kryptoindustrie bestimmt.

Emercoin vs. Bitcoin: Ähnlichkeiten und Unterschiede

PoW+PoS vs PoW

Wie bereits erwähnt, verwendet Emercoin ein hybrides Konsensprotokoll. von Peercoin genommen. Die einzige Änderung, die wir vorgenommen haben, bestand darin, das Gewicht des PoS auf etwa 80 % zu erhöhen. Somit ist Emer eine im Wesentlichen PoS-basierte Kryptowährung mit einem zusätzlichen PoW-Tool.

SHA-256

Emercoin schließt Blöcke mit derselben SHA-256-Hash-Funktion. Wir haben es gewählt, weil es ein offizieller Standard und ausreichend sicher ist. Außerdem betreiben spezielle ASICs schon seit einiger Zeit SHA-256-Mining, sodass Miner sicher sein können, dass keine neue Spezialhardware, die für einen anderen Algorithmus entwickelt wurde, eine Komplexitätsrevolution provozieren wird, um das Netzwerk zu erschüttern und die Mining-Kapazität in den Händen von zu konsolidieren diejenigen, die solche neue Hardware besitzen.

Als Randnotiz sind wir gegen das Mining mit Allzweckcomputern, da dieser Ansatz für Unbeteiligte potenziell gefährlich ist. Bevor ASICs auftauchten, nutzten eine Reihe von Computerviren die Rechenkapazitäten betroffener Computer, um Bitcoins abzubauen. ASICs machten solche Malware wirtschaftlich unrentabel. Aber auch andere Kryptowährungen, die über Allzweckcomputer abgebaut werden, sind diesem Risiko immer noch ausgesetzt.

10-Minuten-Blockintervall

Genau wie Bitcoin und Peercoin bietet Emercoin 10 Minuten, um einen Block zu schließen. Eine kürzere Zeit pro Block würde zu mehr Kollisionen mit verwaisten Blöcken und einem Verlust der Netzwerkzuverlässigkeit führen.

Die Kollisionswahrscheinlichkeit wird berechnet, indem die Netzwerkaktualisierungszeit durch die Blockschließzeit geteilt wird. Die Netzwerkaktualisierungszeit hängt von der Netzwerktopologie und -last ab. Das Aktualisieren des Bitcoin-Netzwerks dauert Minuten. Andere Kryptowährungen (z. B. Quark), die die Blockschließzeit auf weniger als eine Minute reduziert haben, stoßen auf eine ständige Fork-Exponierung, sobald die Netzwerklast mehr oder weniger groß wird.

Man kann Einwände erheben, indem man sich auf das hervorragende Ghost-Protokoll von Ethereum bezieht, das keinen Forks ausgesetzt ist. Auch wenn deren verwaiste Blöcke („Uncles“) nicht Teil der resultierenden Blockchain sind, nehmen sie an der Abstimmung für eine Kettenversion teil, sodass das Blockintervall auf etwa 20 Sekunden reduziert werden kann.

Aber dieses Protokoll hat seine eigenen Schwachstellen. Ein Ghost-Netzwerk ist beispielsweise anfällig für Netzwerkstürme, wenn in Ethernet-Netzwerken unter einer bestimmten Last extrem viel Verkehr auftritt. Einfach ausgedrückt ist das Netzwerk anfällig, da seine Aktualisierungszeit proportional zu seinem Datenverkehr ist. Unter einer kritischen Last (zu viele Transaktionen pro Sekunde) wird die Aktualisierungszeit mit der Blockgenerierungszeit vergleichbar. In diesem Fall können verschiedene Miner unabhängig voneinander Kandidatenblöcke generieren, die in die Blockchain aufgenommen werden sollen. Und hier kommt eine Überraschung: Diese Blöcke enthalten die gleichen Transaktionen. Sie werden also wieder durch das Netz zirkulieren und den Verkehr vervielfachen, dh mehr Netzlast, mehr Verzögerungen und mehr „Onkel“ erzeugen. Das Netzwerk verhält sich so, als ob es einem DNS/NTP-Amplification-Angriff ausgesetzt wäre, wobei die gleichen Netzwerkknoten sowohl der Angreifer als auch das Opfer sind.

Darüber hinaus ist nur ein Kandidatenblock in der Blockchain enthalten. Da das Netzwerk nicht nur Ressourcen verwendet, um diesen Block zu berechnen, sondern auch seine Mit-Blöcke, die abgestimmt haben, aber nicht in die resultierende Blockchain aufgenommen wurden, nimmt das Vertrauen in die akzeptierte Blockchain dramatisch ab. Dadurch kann das Netzwerk mit weniger als 51 % seiner gesamten Rechenkapazität angegriffen werden.

Alles in allem glauben wir, dass der von Satoshi Nakamoto vorgeschlagene Ansatz immer noch der beste verfügbare Ansatz ist.

Neuberechnung der Komplexität nach jedem Block

Im Gegensatz zu Bitcoin, das seine Mining-Komplexität alle 2016-Blöcke (dh ungefähr alle zwei Wochen) neu berechnet, tun dies sowohl das Emer- als auch das Peercoin-Netzwerk nach jedem neuen Block, was zur Netzwerkzuverlässigkeit beiträgt. Hier ist ein Beispiel:

Angenommen, nach einer geplanten Neuberechnung der Komplexität hören 50 % der Bitcoin-Miner auf zu arbeiten. Diese Situation ist übrigens nicht so unwahrscheinlich, wie es scheinen mag. Dies könnte passieren, wenn Regierungen in Ländern, die große Mining-Pools beherbergen, zu diesem Zweck Gesetze erlassen – wie dies in Kürze in China der Fall sein könnte . Dadurch werden die Intervalle zum Schließen von Blöcken auf 20 Minuten verdoppelt und die Blockgröße verdoppelt. Angesichts der Tatsache, dass viele Blöcke heute die Grenze von 1 MB erreicht haben, besteht die Möglichkeit, dass viele Transaktionen tagelang unbestätigt bleiben. Dies könnte Panik und weitere Transaktionen bei denjenigen hervorrufen, die zum aktuellen Preis verkaufen möchten, was die Situation weiter verschlimmert. Es würde Wochen dauern, bis sich das System wieder erholt hat.

Ein Netzwerk, das seine Komplexität nach jedem neuen Block neu berechnet, ist einem solchen Risiko nicht ausgesetzt, da es sich sofort an die aggregierte Rechenkapazität der neuen Miner anpasst. Da es sich hauptsächlich um eine PoS-Kryptowährung handelt, ist Emercoin außerdem nicht so stark von Mining und / oder Pools betroffen. Selbst wenn alle Pools gleichzeitig ihre Arbeit einstellen würden, würde das Hinzufügen eines Blocks nur 20 % länger dauern, und das Anpassungssystem würde dies innerhalb von nur 24 Stunden beheben.

Neubewertung der Anzahl der zuerkannten PoW-Blöcke

Emercoin hat einen weiteren Mechanismus, um seine Miner-Kapazität zuverlässiger zu halten, eine negative Rückkopplungsschleife, die die Hash-Rate des Netzwerks (aggregierte Miner-Kapazität) verwendet. Der Punkt ist, dass die Belohnung des Miners nicht festgelegt ist (wie im Fall von Bitcoin), sondern umgekehrt proportional zur 4. Wurzel der Netzwerkkomplexität.

Wenn der treuhänderische Wert von Emercoin steigt, dh mehr Benutzer beginnen, es zu minen, trägt dies zur Netzwerkkomplexität bei und reduziert somit die Belohnung für jeden Block. Dadurch wird das Netzwerk vor einer hohen Fiat- Inflation geschützt . Umgekehrt, wenn Bergleute aus irgendeinem Grund das Interesse an Emercoin verlieren, wird das System viel weniger kompliziert und hält die Bergleute durch höhere Belohnungen zurück.

Theoretisch besteht die effizienteste Emercoin-Mining-Strategie darin, zusammenzuarbeiten und mit minimaler Kapazität zu minen und maximales Einkommen zu teilen. Dies ist jedoch unwahrscheinlich, da die Bergleute mit einer Variation des Gefangenendilemmas konfrontiert werden .

6% prozentualer Jahresertrag für PoS

Da Emercoin eine PoS-Kryptowährung ist, kann ein Miner sowohl mit Mining-Hardware als auch mit Münzen in seiner Brieftasche Einnahmen erzielen. Wir haben uns entschieden, PoS-Boni in Höhe von 6% pro Jahr zu zahlen. Mit anderen Worten, wenn Coins, die zum Schließen einer Transaktion verwendet wurden, länger als einen Monat intakt bleiben, besteht die Möglichkeit, dass diese zum Schließen eines Blocks verwendet werden können, wodurch dem Eigentümer ein APY von 6% generiert wird. Sobald die Coins verbraucht sind, „brennt“ die Ruhezeit aus und eine neue Ruhezeit beginnt für den neuen Besitzer. Mit anderen Worten, 6% APY ist die maximale PoS-Belohnung, die nur erhalten werden kann, wenn die Coins intakt bleiben. Derzeit beträgt die tatsächliche Geldmengenerhöhung durch PoS APY etwa 4–5% pro Jahr. Mit zunehmender Verbreitung von Emercoin und zunehmender Zahl von Transaktionen wird dieser Wert sinken, um den für harte Fiat-Währungen typischen Kursen zu entsprechen – obwohl er nie vollständig aufgehoben wird.

Man könnte einwenden, dass dieser 6% APY Inflation erzeugt, aber es sollte erwähnt werden, dass Emercoin einen deflationären Trend hat, dh der Wert der Münze wächst, und zwar ziemlich schnell. Das zeigt der Wechselkurs, der sich seit Jahresbeginn fast vervierfacht hat. Diese Diskrepanz mit dem naiven Modell ist darauf zurückzuführen, dass der Münzwert mit dem entsprechenden wirtschaftlichen Wert verknüpft ist. Wirtschaftswachstum bringt eine Erhöhung des Münzwertes mit sich, sodass PoS im Vergleich zu anderen Faktoren einen vernachlässigbaren Beitrag zum Gesamtwachstum der Geldmenge hat.

Ausgabe und Annullierung von Emercoins

Aus dem oben Gesagten kann man schließen, dass die Emercoin-Geldmenge ständig wachsen könnte. Es scheint in erster Näherung zu stimmen. Tatsächlich verkaufen Teilnehmer, die den Konsens beibehalten, ihre Dienste an das Netzwerk und werden mit neu erstellten Münzen belohnt. Emercoin verfügt jedoch über einen Mechanismus, der Münzen annulliert und so die Ausgabe von Münzen ausgleicht. Dies geschieht, indem eine Gebühr für Blockchain-Dienste wie das Senden von Coins oder das Kaufen von Konten bei der NVS erhoben wird. Mit anderen Worten, im Gegensatz zu Bitcoin, das Beschränkungen für die Ausgabe von Münzen hat und keine Werkzeuge hat, um sie zu annullieren, erlaubt Emercoin, sie auf unbestimmte Zeit auszugeben, hat aber auch einen gegenteiligen Prozess, um dies auszugleichen. Diejenigen Teilnehmer, die ihre Dienste an das Netzwerk verkaufen, werden belohnt, und diejenigen, die Dienste vom Netzwerk kaufen, bezahlen dafür.

Grob geschätzt und unter Berücksichtigung aktuell verfügbarer Faktoren werden innerhalb von 80 Jahren insgesamt rund 1 Milliarde EMV erzeugt.

Aufdecken externer IP-Adressen

Die erste einzigartige Innovation von Emercoin war das RFC5389-Protokoll, ein STUN-Tool zur Offenlegung externer IP-Adressen. Nach NAT muss die Wallet-Software die externe IP-Adresse kennen, um richtig zu funktionieren. Früher und andere tun es immer noch, Bitcoin zu empfangen, indem sie einen zentralen Server adressierten ( http://checkip.dyndns.org ). Später wurde auf UPNP und manuelle Konfigurationseinstellungen umgestellt. Wir haben diesen Ansatz aus mehreren Gründen abgelehnt, beispielsweise weil UPNP nach einem mehrschichtigen NAT nicht funktioniert. Letztendlich haben wir uns entschieden, gar keinen zentralen Server zu verwenden, sondern den STUN-Standard anzuwenden, der für ähnliche Zwecke bei VoIP verwendet wird. Im Moment verwalten wir die vollständigste Liste der verfügbaren öffentlichen STUN-Server und verwenden diese Server innerhalb unseres STUN-Subsystems, um externe IP-Adressen zu identifizieren.

Transaktionsoptimierer

Der Transaktionsoptimierer ist eine weitere einzigartige Innovation, die in Emercoin implementiert wurde.

Bei Kryptowährungen mit transaktionshaltigen Blockchains müssen Sie beim Erstellen einer neuen Transaktion eine Teilmenge für die Ausgaben auswählen. Bitcoin und andere Kryptowährungen verwenden einen stochastischen Algorithmus, der 1.000 Stichproben nimmt, um eine Teilmenge auszuwählen, die einen Betrag enthält, der dem erforderlichen so nahe wie möglich kommt. Selbst wenn das Wallet jedoch eine Teilmenge enthält, die der genauen Summe entspricht, würde der Standardalgorithmus diese fast immer übersehen, eine neue Transaktion zur Zahlung erstellen und die Differenz behalten. Dies führt dazu, dass übergroße Transaktionen erstellt und eine zukünftige Transaktion generiert wird, um die Differenz auszugeben.

Dieser Algorithmus führt auch zum „Goldstaub“-Problem, was zu einer hohen Anzahl von Transaktionen mit geringem Wert führt.

Emercoin wendet einen dynamischen Programmieransatz an, um die Teilmenge der Transaktionen auszuwählen. Dieser Algorithmus findet garantiert eine perfekt passende Teilmenge, falls sie existiert. Unsere Einschätzungen zeigen, dass der durchschnittliche Transaktionsbetrag damit um 5 % gesunken ist, was das Blockchain-Wachstum verlangsamt.

Verteilte dynamische Checkpoints

PoS-Kryptowährungen sind anfällig für einige exotische, PoS-spezifische Angriffe. Einer der gefährlichsten davon ist der „Insider-Angriff“. Wenn ein betrügerischer Akteur die Kontrolle über Wallets erlangt, die bereits ausgegebene Coins enthalten, kann er einen Rollback zu einem Zeitpunkt emulieren, in dem diese Wallets tatsächlich Coins enthielten. Damit würde der Akteur die Kontrolle über 51% der Coins erlangen, eine alternative Blockchain aufbauen, die länger als die Haupt-Blockchain ist, und den Inhalt der Blockchain nachträglich ändern.

Diese Angriffe können durch Checkpoints verhindert werden, die die Umstrukturierung der Blockchain auf eine bestimmte Tiefe begrenzen. Bitcoin verwendet nur harte Checkpoints, die in den Wallet-Code eingebettet sind; solche Checkpoints werden bei jedem Wallet-Update aktualisiert. Peercoin und Emercoin hingegen verwenden dynamische Checkpoints mit online gesendeten Checkpoint-Daten. Dies erfordert keine Code-Updates auf Kundenseite und ermöglicht eine ständige Aktualisierung der Checkpoint-Struktur.

Peercoin sieht vor, dass nur ein Knoten die Checkpoint-Daten sendet. Wenn sie von mehreren Knoten gesendet werden, würden solche Daten einen Netzwerkkonflikt erzeugen. Dementsprechend würde der Ausfall dieses Knotens verhindern, dass die dynamischen Prüfpunktdaten aktualisiert werden.

Emer hingegen hat einen verteilten dynamischen Checkpoint-Algorithmus implementiert, der verhindert, dass mehrere unabhängige Knoten doppelte Checkpoint-Daten senden. Dies trägt zur Netzwerkzuverlässigkeit bei, da Checkpoints auch dann aktualisiert werden, wenn einige der Knoten ausfallen.

Keine Smart Contracts im Ethereum-Stil

Emercoin sieht solche Verträge nicht vor und beabsichtigt nicht, diese einzuführen. Wir lehnen solche Verträge aus Sicherheitsgründen vollständig ab. Wir haben immer geglaubt, dass das unbefugte Herunterladen von Turing-komplettem betriebsabhängigem Code äußerst gefährlich ist, und der jüngste Diebstahl von Ether im Wert von 31 Millionen US-Dollar hat uns Recht gegeben.

Name-Wert-Speicher (NVS)

Das Subsystem Name-Value Storage (NVS) ist unsere Kerninnovation mit einem externen praktischen Wert, inspiriert von der Namecoin Distributed-DNS-Kryptowährung.

Im Gegensatz zu einer ähnlichen Struktur in Namecoin, die einen starken Fokus auf verteiltes DNS hatte, ist das Emercoin NVS ein vertrauenswürdiges verteiltes Allzweck-Speichersystem mit gemeinsamer Kontrolle.

Einfach ausgedrückt kann dieses Subsystem beliebige Binärdaten bis zu einer Größe von 20 KB speichern. Diese Datenpunkte sind mit einem Suchschlüssel von bis zu 512 Byte verknüpft, der für das gesamte Netzwerk einzigartig ist. Jeder Datensatz ist mit einer Zahlungsadresse des entsprechenden Wallet-Inhabers verknüpft.

Der Inhaber der Zahlungsadresse ist die einzige Person, die berechtigt ist, den Datensatz zu verwalten. Die Verwaltung eines Datensatzes bedeutet, einen neuen Datensatz zu erstellen, um den alten zu ersetzen, oder das Eigentum an eine andere Zahlungsadresse zu übertragen. Alte Aufzeichnungen werden nie gelöscht und bleiben von der jeweiligen Blockchain aus zugänglich. Somit hat jeder Datensatz den vollständigen Verlauf der Änderungen seines Eigentums.

Technisch gesehen ist ein Datensatz in der Blockchain das Ergebnis einer 0,01 EMC-Transaktion (bald auf 0,0001 EMC reduziert ), die der Zahlungsadresse des Datensatzinhabers zugeschrieben wird. Als solches enthält dieses Ergebnis die NVS-Inhalte. Der Datensatzinhaber ist die einzige Person, die berechtigt ist, dieses Ergebnis auszugeben, da der private Schlüssel zur Autorisierung des Abflusses nur in seiner Brieftasche zu finden ist. Diesen Betrag ausgeben erfordert das Ändern des Werts des Datensatzes oder anderer Attribute, einschließlich der Zahlungsadresse. Im letzteren Fall wird der Datensatz an die Wallet übertragen, die die Adresse des Begünstigten enthält.

Das NVS-Subsystem kann über eine JSON-API (ähnlich der von Bitcoin) oder über die Wallet-GUI angesprochen werden.

Das Emercoin NVS-System ist es, was alle Emercoin-basierten Dienste antreibt, die wir in unseren weiteren Beiträgen von 2017 bis 2018 beschreiben werden – also bleiben Sie dran.