Supercomputing kann helfen, das größte Problem der Blockchain zu lösen. Hier ist wie

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Supercomputing kann helfen, das größte Problem der Blockchain zu lösen. Hier ist wie

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Der MareNostrum 4 Supercomputer in Barcelona, ​​Spanien


Bild: BSC

Die Dinge in der Krypto-Welt bewegen sich schnell, aber die Technologie zu skalieren – und gleichzeitig einen Anstieg der Treibhausgasemissionen zu verhindern – wird nicht einfach sein.

Die Herstellung digitaler Münzen ist, gelinde gesagt, nicht umweltfreundlich. Bitcoin Mining – eine der bekanntesten Implementierungen von Blockchain – verbraucht rund 110 Terawattstunden pro Jahr, was mehr ist als der Jahresverbrauch von Ländern wie Schweden oder Argentinien.

Tesla, dessen CEO Elon Musk sagte, der Energieverbrauch von Krypto sei „wahnsinnig“, wird keine Bitcoins mehr annehmen als Zahlung aus Bedenken hinsichtlich des Klimawandels – zumindest bis das Krypto-Mining grüner wird. Seltsamerweise hat El Salvador kürzlich angekündigt, Strom aus Vulkanen für den Bitcoin-Mining zu verwenden.

SEHEN: Grüne Energiepolitik für IT-Rechenzentren (TechRepublic Premium)

Es gibt jedoch Möglichkeiten, der Energieverbrauchsfalle der Blockchain zu begegnen und gleichzeitig ihre Skalierbarkeit zu erhöhen, dh die Anzahl der pro Sekunde möglichen Transaktionen zu vervielfachen, ohne Engpässe zu verursachen oder an Zuverlässigkeit zu verlieren.

Diese Verschiebung ist von entscheidender Bedeutung, sagt Leonardo Bautista, Senior Researcher am Barcelona Supercomputing Center (BSC), da „zentralisierte Systeme wie VISA oder Mastercard 50,000 Transaktionen pro Sekunde verarbeiten können, während Ethereum in der Lage ist, 15 bis 20 Transaktionen pro Sekunde und Bitcoin sieben bis“ zu verwalten 10.“

Bautista arbeitet seit 2018 mit der Ethereum Foundation zusammen, um die Herausforderungen der Blockchain zu lösen, indem er den Marenostrum-Supercomputer verwendet, der in der Kapelle des BSC installiert ist.

Im Rahmen des Projekts werden Open-Source-Simulationen durchgeführt, um zu untersuchen, wie die Geschwindigkeit von Transaktionen auf der Blockchain durch verschiedene Techniken wie Sharding erhöht werden könnte.

Sharding bedeutet die Aufteilung eines Blockchain-Netzwerks in kleinere Partitionen, die als "Shards" bezeichnet werden. die parallel arbeiten, um den Transaktionsdurchsatz zu erhöhen. Mit anderen Worten, es ist, als würde man die Arbeitslast eines Netzwerks verteilen, damit mehr Transaktionen verarbeitet werden können, eine Technik, die derjenigen ähnelt, die beim Supercomputing verwendet wird.

In der Welt der Hochleistungscomputer werden seit Jahrzehnten Möglichkeiten zur Parallelisierung von Berechnungen entwickelt, um die Skalierbarkeit zu erhöhen. An diesem Punkt sind die Lehren aus dem Supercomputing praktisch.

„Eine Blockchain wie Ethereum ist so etwas wie eine globale Zustandsmaschine, oder weniger technisch ausgedrückt, ein globaler Computer. Dieser globale Computer läuft seit über fünf Jahren auf einem einzigen Kern, genauer gesagt einer einzelnen Kette“, sagt Bautista gegenüber ZDNet.

„Die Bemühungen der Ethereum-Community konzentrieren sich darauf, diesen globalen Computer zu einem Multi-Core-Computer zu machen, genauer gesagt zu einem Multi-Chain-Computer. Ziel ist es, die Berechnung effektiv in mehrere Rechenkerne zu parallelisieren, die als ‚Shards‘ bezeichnet werden – daher der Name dieser Technologie.“

Die Suche nach einem neuen Standard

Das Team von Bautista hat auch den Kumo Crawler entwickelt, einen Bot, der das Ethereum P2P-Netzwerk schleicht, um Probleme und böswilliges Verhalten zu erkennen. Dies wird dazu beitragen, die Implementierung von Ethereum 2.0 zu unterstützen, einem lang erwarteten Upgrade des Netzwerks, das die Skalierbarkeit um mehr als das 1,000-fache erhöhen und den Energieverbrauch um das bis zu 500-fache senken soll.

Dies wird voraussichtlich im Jahr 2022 eintreffen und könnte die Hauptprobleme des Netzwerks beheben, ohne die Sicherheit oder Dezentralisierung zu beeinträchtigen. „Derzeit wird um einen neuen Standard für die Erstellung und Validierung von Blöcken auf der Blockchain gekämpft, und Ethereum scheint die Oberhand zu gewinnen“, sagt Marc Rocas, ehemaliger Präsident der Blockchain Catalonia Association.

Ethereum plant, den Konsensmechanismus Proof of Stake (PoS) zusätzlich zu Sharding und der Beacon Chain – dem Koordinationsmechanismus, der es ermöglicht, Shards miteinander synchron zu bleiben – zu nutzen, um das Netzwerk „sicherer, skalierbarer und nachhaltiger zu machen. ”

Tatsächlich hat eines der hartnäckigsten Probleme bei öffentlichen Blockchains mit Konsensmechanismen zu tun, die darauf abzielen, die Gültigkeit von Transaktionen zu bestätigen und sicherzustellen, dass niemand versucht, Blöcke zu ändern und schlechte Dinge zu tun.

Das bewährte Modell dafür ist Proof of Work (PoW). Um der Kette einen Block hinzuzufügen, müssen Ethereum- oder Bitcoin-Miner ein komplexes Rätsel lösen, das viel Rechenleistung erfordert. Erst wenn das Problem gelöst ist, überprüft das Netzwerk die Legitimität der Transaktion.

Dieser Vorgang ist jedoch schmerzhaft langsam – das Netzwerk benötigt etwa 10 Minuten, um jede Transaktion zu bestätigen. Gleichzeitig steigen mit der Anzahl der Transaktionen auch die Kosten für deren Abschluss. Im Ethereum-Netzwerk wird der zur Durchführung von Transaktionen erforderliche Rechenaufwand als „Gas“ bezeichnet, dessen Kosten von den Bergleuten je nach Angebot und Nachfrage des Netzwerks festgelegt werden.

Andere Konsensmechanismen wurden geschaffen, um die Hürden der PoW-Methode zu überwinden, einer der beliebtesten ist das Proof of Stake (PoS)-Modell.

Während PoW von Minern verlangt, ein Problem mit brachialer Rechenleistung zu lösen, erfordert PoS von Minern, dass sie eine bestimmte Menge an Kryptowährung im Netzwerk einsetzen. Ein Algorithmus wählt dann den Blockersteller basierend auf dem Einsatz des Benutzers aus; Je höher der Einsatz, desto höher sind die Chancen, den nächsten Block zu validieren und eine Belohnung zu erhalten.

Wenn das Netzwerk bösartiges Verhalten erkennt, verliert der Benutzer seinen Anteil und das Recht, in Zukunft am Netzwerk teilzunehmen. Dies bietet eine finanzielle Motivation, keine schlechten Dinge zu tun.

SEHEN: Was ist Quantencomputing? Alles, was Sie über die seltsame Welt der Quantencomputer wissen müssen

Ethereum möchte PoS nutzen, weil die Methode angeblich grüner und billiger ist, aber noch lange nicht perfekt ist. „Proof of Work kommt oft bei schlechter Presse zum Einsatz, weil es viel Strom verbraucht, aber super zuverlässig ist. Was ist außerdem das Problem, wenn die eingesetzte Energie sauber ist?“ sagt Rocas.

„Andererseits haben manche Leute bei der Diskussion über Proof of Stake das Problem, dass es mehr Ungleichheiten schaffen könnte, denn je mehr Coins Sie kaufen können, desto mehr Coins können Sie einsetzen“, fügt er hinzu.  

Energieeffizienz ist eine weitere Herausforderung, die Supercomputer und Blockchain gemeinsam haben. Der am BSC installierte Supercomputer Marenostrum verbraucht 1.3 MW/Jahr. Fugaku, der schnellste Supercomputer der Welt, verbraucht etwa 30-40 MW.

Wissenschaftler haben versucht, dieses Problem mit einer Reihe von Techniken anzugehen, wie beispielsweise dem von der BSC unterstützten MontBlanc-Projekt, das das Konzept des Baus von Supercomputern auf der Grundlage mobiler Prozessoren untersuchte. Die Ethereum-Community erwartet, dass das Netzwerk nach der vollständigen Bereitstellung von Ethereum 2.0 möglicherweise auf Mobiltelefonen oder „leichten“ Maschinen wie dem Raspberry Pi laufen könnte.

Dennoch scheint es ein Widerspruch zu sein, die Energie von Supercomputern zur Verbesserung des Stromverbrauchs der Blockchain zu verwenden, aber Bautista argumentiert, dass die Parameter nicht vergleichbar sind.

„Außerdem sind die Vorteile langfristig, sobald die Simulationen mit der Supercomputing-Maschine abgeschlossen sind“, sagt er.



Quelle

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