Was ist Ethereum Casper?

Community-Einreichung - Autor: William M. Peaster

Casper ist die Implementierung, die Ethereum letztendlich in eine Proof of Stake (PoS)-Blockchain (auch bekannt als Ethereum 2.0) umwandeln wird. Obwohl Ethereum im Sommer 2015 als Proof of Work (PoW)-Blockchain eingeführt wurde, planten die Entwickler bereits einen langfristigen Übergang zum Staking-Modell. Nach Abschluss des Übergangs wird das Mining nicht mehr Teil des Ethereum-Netzwerks sein.

Bisher gab es im Ethereum-Ökosystem zwei gemeinsam entwickelte Casper-Implementierungen: Casper CBC (Correct-by-Construction) und Casper FFG (Friendly Finality Gadget). Die CBC-Version wurde ursprünglich vom Ethereum Foundation-Forscher Vlad Zamfir vorgeschlagen. Obwohl sich die Forschung zu CBC zunächst auf PoS-Protokolle für öffentliche Blockchains konzentrierte, hat sie sich seitdem zu einem breiteren Forschungsfeld entwickelt, das eine Familie von PoS-Modellen umfasst.

Die Forschung zu Casper FFG wird von Ethereum-Mitbegründer Vitalik Buterin geleitet. Der ursprüngliche Vorschlag bestand aus einem hybriden PoW/PoS-System, aber die Umsetzung wird noch diskutiert und neue Vorschläge könnten es irgendwann durch ein reines PoS-Modell ersetzen.

Insbesondere soll Casper FFG die Einführung von Ethereum 2.0 einleiten. Das heißt aber nicht, dass Casper CBC nutzlos wäre. Tatsächlich könnte es Casper FFG in Zukunft ersetzen oder ergänzen.

Während beide Versionen für Ethereum entwickelt wurden, ist Casper ein PoS-Modell, das auch in anderen Blockchain-Netzwerken übernommen und implementiert werden kann.

So funktioniert Casper

Der Übergang von Ethereum 1.0 auf 2.0 wird als „Serenity“-Upgrade bezeichnet. Er wird aus drei verschiedenen Phasen bestehen. In der ersten Phase (Phase 0) wird eine neue Blockchain namens Beacon Chain eingeführt. Die Casper FFG-Regeln werden den Konsensmechanismus dieser neuen PoS-basierten Blockchain steuern.

Anders als beim PoW-Mining, wo Miner teure und spezialisierte Maschinen betreiben, um Transaktionsblöcke zu erstellen und zu validieren, wird bei der Casper-Implementierung der Mining-Prozess aus Ethereum entfernt. Alternativ wird die Überprüfung und Validierung neuer Transaktionsblöcke von Blockvalidatoren durchgeführt, die entsprechend ihres Einsatzes ausgewählt werden.

Mit anderen Worten: Die Stimmkraft jedes Validierers wird durch die Menge an ETH bestimmt, die er einsetzt. Jemand, der beispielsweise 64 ETH eingezahlt hat, hat das doppelte Stimmgewicht wie jemand, der den Mindesteinsatz eingezahlt hat. Um in der ersten Phase von Serenity Blockvalidierer zu werden, benötigen Benutzer einen Mindesteinsatz von 32 Ether (ETH) – eingezahlt in einen speziellen Smart Contract basierend auf der ehemaligen Ethereum-Blockchain (1.0).

Wenn alles gut geht, werden nach dem Zufallsprinzip Prüferausschüsse ausgewählt, die neue Blöcke vorschlagen und dafür schließlich Blockbelohnungen erhalten. Die Blockbelohnungen werden wahrscheinlich nur aus Transaktionsgebühren bestehen, da es keine Blocksubventionen geben wird.

Es ist jedoch zu beachten, dass jede PoS-Implementierung einen anderen Ansatz mit unterschiedlichen Belohnungsmodellen aufweisen kann. Das Casper-Modell befindet sich noch in der Entwicklung und viele Details müssen noch definiert werden.

Vorteile von Casper

Ein Vorteil von Casper ist, dass es Ethereum durch die Möglichkeit des Stakings dabei hilft, umweltfreundlich zu werden. Was Strom und Rechenressourcen angeht, sind PoW-basierte Systeme sehr anspruchsvoll. Im Gegensatz dazu haben PoS-Modelle einen viel geringeren Bedarf. Wenn schließlich ein vollständiges PoS-Modell in Ethereum implementiert ist, werden keine Miner mehr benötigt, um die Blockchain zu sichern, sodass die erforderlichen Ressourcen viel geringer sein werden.

Ein weiterer potenzieller Vorteil von Casper hängt mit der Sicherheit zusammen. Im Wesentlichen wird Casper als Selektor verwendet, der für die Anordnung der Blockkette verantwortlich ist. Im Grunde wird es als Buchhalter des Ethereum 2.0-Ledgers fungieren. Wenn ein Validierer also böswillig handelt, wird er schnell entfernt und bestraft. Die Strafe für das Betrügen gegen die Regeln ist der Anteil eines Validierers (in ETH), was bedeutet, dass Netzwerkübertretungen sehr teuer werden. Die Entwickler diskutieren jedoch immer noch über die Möglichkeit von 51%-Angriffen.

Schließlich argumentieren einige Leute, dass Casper Ethereum zu einem höheren Grad an Dezentralisierung verhelfen wird. Im Moment sind diejenigen, die über die Ressourcen verfügen, um Mining-Operationen durchzuführen, am mächtigsten im Netzwerk. In Zukunft wird jeder, der die entsprechende Menge Ether kaufen kann, dazu beitragen können, die Blockchain zu sichern.

Einschränkungen

Bis Casper endgültig entwickelt und implementiert ist, ist es noch ein langer Weg. Derzeit sind seine Effizienz und Sicherheit noch nicht bewiesen. Viele Details müssen definiert und angepasst werden. Bis eine Version davon in Phase 0 des Serenity-Upgrades live geht, können wir nicht sicher sein, wie es aussehen und sich verhalten wird.

Was theoretische Einschränkungen betrifft, wird Casper nicht in der Lage sein, Blöcke abzuschließen, wenn das Validierungssystem von Ethereum beschädigt wird. In seiner aktuellen Struktur ist Casper noch nicht vollständig resistent gegen 51%-Angriffe. Abgesehen davon ist noch eine formale Spezifikation erforderlich, um eine Fork-Regel festzulegen, die möglicherweise zur Reaktion auf Angriffe erforderlich ist.

Abschließende Gedanken

Ethereum bewegt sich weg vom Mining und hin zum Staking, bei dem Benutzer Ether (ETH) in einer Einzahlungsadresse einsetzen, um die Blockchain zu sichern. Casper ist eine Technologie zum Finalisieren von Blöcken, die diesen Wechsel erleichtern wird.

Casper wird dazu beitragen, die Grundlage für weitere Fortschritte bei Ethereum 2.0 zu schaffen, und soll den Übergang zu einem PoS-Modell reibungsloser gestalten. Darüber hinaus bedeutet die Open-Source-Natur des Blockchain-Bereichs auch, dass die beschriebenen Vorteile von Casper in Zukunft dauerhaft weitergegeben, geändert und von anderen Projekten genutzt werden können.

Wenn Casper offiziell eingeführt wird, wird dies einen wichtigen Meilenstein in der Geschichte von Ethereum darstellen. Was den Zeitpunkt der Einführung von Casper angeht, hat Ethereum-Forscher Justin Drake zuvor die Möglichkeit ins Spiel gebracht, die erste Phase von Casper am 3. Januar 2020 (dem 11. Geburtstag von Bitcoin) zu starten. Dieses Datum war jedoch ein vorläufiger Vorschlag. Der Start könnte jederzeit im Jahr 2021 erfolgen.