Seit seiner Doktorandenzeit hat Ling Ren, Informatikprofessor aus Illinois, an Forschungsarbeiten zu Computersicherheit und Kryptografie teilgenommen. Diese Erfahrung hat ihn zu einer Beobachtung geführt, auf der er eine erfolgreiche Einreichung für den NSF CAREER Award gründete.
Ren verstand, dass Bitcoin und die zugrunde liegende Technologie – gemeinhin als Blockchain bezeichnet – eine „neue Lösung für ein klassisches Problem in der Informatik ist, das als byzantinischer fehlertoleranter Konsens bezeichnet wird“.
Ren wird die Mittel des NSF CAREER Award – 500.000 US-Dollar in den nächsten fünf Jahren – verwenden, um „eine algorithmische Grundlage für Blockchains zu schaffen, die auf jahrzehntelanger Forschung zum byzantinischen fehlertoleranten Konsens basiert“.
Dies, so sagte er, hilft dabei, einen von zwei Fehlern im Ansatz der Untersuchung der Bitcoin- und Blockchain-Technologie auszugleichen, um wirklich bahnbrechende Ergebnisse in diesem Bereich zu liefern.
„Nach meiner Beobachtung sehen viele in der Community die Bitcoin-Technologie entweder mit zu viel oder nicht genug Enthusiasmus“, sagte Ren. „Einige halten Bitcoin lediglich für eine neue Anwendung der klassischen Konsensforschung. Andere halten es für ein völlig neues Konzept und untersuchen daher Blockchains für sich, wobei sie der Verbindung mit der jahrzehntelangen Forschung zum byzantinischen fehlertoleranten Konsens wenig Aufmerksamkeit schenken. Beide Ansichten führen uns in die Irre.
„Ersteres führt zu einer Tendenz, die neuen algorithmischen Ideen, Beiträge und Inspirationen von Bitcoin zu übersehen. Letzteres führt zu einer Tendenz, sich auf Aspekte zu fixieren, die auf den ersten Blick bahnbrechend erscheinen mögen, aber aus Sicht der klassischen Konsensforschung nicht wirklich neu sind.“
Sein Vorschlag für den CAREER Award mit dem Titel „Algorithms Foundations of Blockchains“ findet den goldenen Mittelweg, um dann die wirklichen Innovationen innerhalb von Blockchains zu identifizieren.
Nachdem die Auszeichnung im Juni offiziell begonnen hat, hat Ren sich bereits weiter entwickelt und sich besonders auf das konzentriert, was er für „eine der tiefgreifendsten offenen Fragen in Blockchain- und fehlertoleranten verteilten Algorithmen“ hält: Was ist das richtige theoretische Modell für praktische Fehlertoleranz verteilte Systeme?”
Was diese Frage wirklich antreibt, ist die Leistungsfähigkeit und Sicherheit dieser Protokolle in der realen Welt.
„Ich hoffe, dass dieses Projekt etwas Licht ins Dunkel bringen wird, indem es die wahren Innovationen von Blockchains identifiziert, formalisiert und verbessert“, sagte Ren. „Als ersten Schritt haben meine Co-Autoren und ich eine neue Methode entwickelt, um die konkrete Sicherheit von Blockchains im Nakamoto-Stil zu analysieren. Diese Methode ist extrem einfach und bietet eine nahezu exakte Sicherheit für eine Blockchain mit ähnlichen Parametern wie Bitcoin.
„Jetzt können wir endlich behaupten, dass die Sicherheit von Bitcoin durch eine solide Theorie gestützt wird.“
Durch die Vereinfachung der Technologie wird Rens Arbeit auch zu einem Endziel für den NSF CAREER Award führen: die Konzentration auf eine Bildungskomponente, die K-12 und Studenten helfen wird, Verständnis für Blockchain-Technologien zu erlangen.
„Ein Problem mit bestehenden Blockchain-Analysen ist, dass sie zu kompliziert sind, schwere Notationen beinhalten und Dutzende von Seiten umfassen“, sagte Ren. „Das macht sie selbst für Experten sehr schwierig, ganz zu schweigen von Anfängern, Studenten, Entwicklern und Menschen außerhalb von CS und MINT. Die neue algorithmische Analyse ist viel einfacher.
„Ich kann mir jetzt vorstellen, dass ich Blockchain mit algorithmischer Strenge an Studenten im Grundstudium und sogar an Gymnasien unterrichte.“