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Werfen wir einen genaueren Blick auf den Blockerstellungsprozess und die Eltern-Kind-Beziehung zwischen jedem Block in einer Blockchain.
Für den Unkundigen kann die Blockchain-Technologie extrem kompliziert erscheinen. Die Grundprinzipien sind jedoch ziemlich einfach: Neue Transaktionen werden verifiziert, in Blöcke gruppiert und der Blockchain hinzugefügt. Alle Blöcke einer Blockchain folgen einer Eltern-Kind-Beziehung und sind miteinander verknüpft.
Diese gesamte Kette von Transaktionsdaten wird verteilt und ist für alle Netzwerkteilnehmer sichtbar. Daher der Begriff Distributed-Ledger-Technologie (DLT). Werfen wir einen genaueren Blick auf den Blockerstellungsprozess und die Eltern-Kind-Beziehung zwischen jedem Block in einer Blockchain.
Wie neue Blöcke zu einer Blockchain hinzugefügt werden
Die große Frage ist also: Wie werden Blöcke erstellt? Lernen wir es am Beispiel von Bitcoin. Bitcoin folgt dem Proof-of-Work-Konsensmechanismus, bei dem Hunderttausende von Bergleuten konkurrieren, um ein mathematisches Problem zu lösen, das Tonnen von Rechenleistung erfordert. Der erste Miner, der die Antwort auf das mathematische Problem findet, darf einen neuen Block erstellen und wird für seine Bemühungen mit 6,25 BTC belohnt.
Eltern-Kind-Verein
Wenn ein neuer Block erstellt wird, werden seine Daten verschlüsselt und an den nächsten Block weitergegeben. Daher enthält jeder Block eine Verbindung zu seinem Vorgänger, wodurch eine Genealogie ähnlich einem Stammbaum entsteht. Jeder neue Block ist wie ein untergeordneter Block, der einen Link zu seinem übergeordneten Block weiterleitet.
Im Fall von Bitcoin kann diese Verbindung auf den Genesis Block zurückgeführt werden, den ersten Block, der jemals im Bitcoin-Netzwerk erstellt wurde. Der Genesis-Block ist der einzige Block ohne Eltern, wie Adam und Eva aus der Bibel, was den Grund für den Namen Genesis erklären könnte. Jeder Block ist ausnahmslos ein einzelnes Kind eines alleinerziehenden Elternteils.
Was sind verwaiste Blöcke?
Wie bereits erwähnt, erhält der erste Miner, der das mathematische Problem löst, das Recht, einen neuen Block hinzuzufügen. Manchmal lösen zwei Miner gleichzeitig das Problem und erstellen gleichzeitig zwei Blöcke. Gemäß den Blockchain-Richtlinien kann ein übergeordneter Block jedoch nur ein untergeordnetes Element haben. Dadurch entsteht ein Problem: Welcher Block wird vorgetragen und welcher wird verleugnet und gelöscht?
Dies entscheiden die Netzknoten. Sie erstellen eine kleine Verzweigung im Netzwerk und beginnen, nachfolgende Blöcke unter den zwei doppelten Blöcken hinzuzufügen. Daher hat jeder der beiden Blöcke einen eigenen Stammbaum.
Der Fork initiiert auch ein Rennen, um zu sehen, welcher Stammbaum die meisten Blöcke verifizieren und erstellen kann. Der Fork mit mehr verifizierten Blöcken wird in die Blockchain aufgenommen. Andererseits wird der Block mit der kürzeren Kette als verwaister Block bezeichnet und verworfen. Alle verifizierten Blöcke, die aus dem verwaisten Block generiert werden, werden an den Mempool zurückgesendet, wo sie erneut validiert und der neuen Kette hinzugefügt werden.
Der Begriff Waisenblock wird jedoch etwas missverstanden. Eine Waise ist ein Kind ohne Eltern. Nur der Genesis-Block passt zu dieser Beschreibung, da er keine übergeordneten Blöcke hat. Aus diesem Grund bezeichnen einige Blockchain-Gläubige diese verworfenen Blöcke eher als veraltete Blöcke als als verwaiste Blöcke. Der Einfachheit halber werden nicht akzeptierte Blöcke jedoch im Allgemeinen als verwaiste Blöcke bezeichnet. Außerdem erhält der Miner, der einen verwaisten Block erstellt, normalerweise keine Belohnung.
Fazit
Diese Eltern-Kind-Beziehung gilt für die meisten Blockchains. Wenn es jedoch um den Umgang mit verwaisten Blöcken geht, haben einige Blockchains unterschiedliche Techniken übernommen. Zum Beispiel hat Polkadot eine Codierungsvereinbarung namens GRANDPA (GHOST-based Recursive ANcestor Deriving Prefix Agreement), die entscheidet, welcher untergeordnete Block beibehalten und welcher verworfen werden soll.
Andererseits verwendet Ethereum das GHOST-Protokoll (Greedy Heaviest Observed SubTree), um zu entscheiden, was mit verwaisten Blöcken passiert. Aber in jedem Fall sind zwei gleichzeitig erstellte Blöcke ein Problem, das behandelt werden muss, bevor die Blockchain fortgeführt werden kann.