BlockChain vs. CryptoNote-Protokoll

In diesem Blogpost möchte ich die Unterschiede zwischen der Blockchain-Technologie, die von Bitcoin und vielen anderen digitalen Währungen verwendet wird, und dem CryptoNote-Protokoll, das eine Alternative dazu darstellt, erklären. Dabei werde ich auf die Grundlagen, Anwendungen und Potentiale beider Ansätze eingehen.

Was ist Blockchain?

Blockchain ist ein elektronisches Register für digitale Datensätze, Ereignisse oder Transaktionen, die durch die Teilnehmer eines verteilten Rechnernetzes verwaltet werden. Die Blockchain ermöglicht es, dass jeder Teilnehmer eine Kopie des Registers besitzt und diese mit den anderen synchronisiert. Dabei werden die Daten in Blöcken gespeichert, die jeweils einen kryptographischen Verweis auf den vorherigen Block enthalten. So entsteht eine lückenlose und manipulationssichere Kette von Blöcken, die die gesamte Historie des Registers abbildet.

Die bekannteste Anwendung der Blockchain ist die Kryptowährung Bitcoin, die 2009 von Satoshi Nakamoto erfunden wurde. Bitcoin verwendet die Blockchain als System zum Werttransfer, das ohne zentrale Autorität oder Vermittler auskommt. Jeder Bitcoin-Teilnehmer kann Transaktionen erstellen, die an andere Teilnehmer gesendet werden. Diese Transaktionen werden von den sogenannten Minern gesammelt und in Blöcken verpackt, die unter hohem Rechenaufwand erzeugt werden. Die Miner erhalten dafür eine Belohnung in Form von neu geschaffenen Bitcoins und Transaktionsgebühren. Die Blöcke werden an alle Teilnehmer verteilt und an die bestehende Blockchain angehängt. So entsteht ein Konsens über den aktuellen Zustand des Registers.

Die Blockchain hat viele Vorteile, wie zum Beispiel:

• Dezentralität: Es gibt keine zentrale Instanz oder Angriffspunkt, die das System kontrollieren oder manipulieren kann.
• Sicherheit: Die Daten sind durch kryptographische Verfahren geschützt und können nur durch den Besitz der entsprechenden Schlüssel verändert werden.
• Transparenz: Die Daten sind für jeden Teilnehmer einsehbar und nachvollziehbar.
• Unveränderlichkeit: Die Daten können nicht rückwirkend geändert oder gelöscht werden, da dies eine Änderung der gesamten Blockchain erfordern würde.

Die Blockchain hat aber auch einige Nachteile, wie zum Beispiel:

• Skalierbarkeit: Die Blockchain wächst stetig an und erfordert viel Speicherplatz und Rechenleistung von den Teilnehmern.
• Privatsphäre: Die Daten sind zwar pseudonymisiert durch kryptographisch generierte Adressen, aber nicht anonym. Die Identität der Teilnehmer kann durch Netzwerkanalyse oder andere Methoden aufgedeckt werden.
• Regulierung: Die Blockchain unterliegt keinen rechtlichen Rahmenbedingungen oder Standards, was zu rechtlichen Unsicherheiten oder Konflikten führen kann.

Was ist CryptoNote?

CryptoNote ist ein Protokoll für anonyme digitale Währungen, das 2012 von Nicolas van Saberhagen vorgestellt wurde. CryptoNote basiert ebenfalls auf einer Blockchain, aber verwendet eine modifizierte Version von Ring-Signaturen, um sowohl den Sender als auch den Empfänger einer Transaktion zu verbergen. Ring-Signaturen sind eine Art von digitalen Signaturen, die es ermöglichen, dass eine Nachricht von einer Gruppe von möglichen Unterzeichnern signiert wird, ohne dass dabei klar wird, wer genau die Nachricht signiert hat.

CryptoNote verwendet sogenannte One-time Ring-Signaturen, die aus einem öffentlichen Schlüssel und mehreren anderen öffentlichen Schlüsseln bestehen, die als Zeugen dienen. Der Unterzeichner wählt diese Zeugen zufällig aus der Blockchain aus und erzeugt eine Signatur, die beweist, dass er einen der öffentlichen Schlüssel besitzt, ohne zu verraten welchen. Der Empfänger einer Transaktion erhält einen geheimen Schlüssel, mit dem er seine Zahlung aus der Signatur extrahieren kann. So wird sichergestellt, dass nur der Empfänger die Zahlung empfangen kann und dass niemand die Zahlung mehrmals ausgeben kann.

Die bekannteste Anwendung des CryptoNote-Protokolls ist die Kryptowährung Monero, die 2014 als Abspaltung von Bytecoin entstand. Monero verwendet das CryptoNote-Protokoll, um ein hohes Maß an Anonymität und Privatsphäre für seine Nutzer zu gewährleisten. Monero verwendet zusätzlich zu den Ring-Signaturen auch Ring-Confidential-Transactions, um die Höhe der Transaktionen zu verschleiern, und Stealth-Adressen, um die Empfänger-Adressen zu verstecken.

Das CryptoNote-Protokoll hat viele Vorteile, wie zum Beispiel:

• Anonymität: Die Identität der Sender und Empfänger ist durch Ring-Signaturen geschützt und kann nicht durch Netzwerkanalyse oder andere Methoden aufgedeckt werden.
• Fungibilität: Die Einheiten der Währung sind untereinander austauschbar und können nicht auf ihre Herkunft oder ihren Verwendungszweck zurückverfolgt werden.
• Anpassbarkeit: Das Protokoll ist flexibel und erlaubt es, verschiedene Parameter wie die Blockgröße oder die Schwierigkeit dynamisch anzupassen.

Das CryptoNote-Protokoll hat aber auch einige Nachteile, wie zum Beispiel:

• Komplexität: Das Protokoll ist mathematisch und technisch anspruchsvoller als die Blockchain und erfordert mehr Wissen und Verständnis von den Nutzern.
• Leistung: Das Protokoll erzeugt größere Transaktionen und benötigt mehr Rechenleistung und Speicherplatz von den Teilnehmern.
• Akzeptanz: Das Protokoll ist weniger verbreitet und akzeptiert als die Blockchain und hat weniger Unterstützung von der Industrie oder der Öffentlichkeit.

Fazit

Die Blockchain und das CryptoNote-Protokoll sind zwei verschiedene Ansätze für digitale Währungen, die jeweils ihre eigenen Vor- und Nachteile haben. Die Blockchain bietet eine dezentrale, sichere und transparente Lösung für den Werttransfer, aber leidet unter Skalierbarkeits-, Privatsphäre- und Regulierungsproblemen. Das CryptoNote-Protokoll bietet eine anonyme, fungible und anpassbare Lösung für den Werttransfer, aber leidet unter Komplexitäts-, Leistungs- und Akzeptanzproblemen. Beide Technologien haben das Potenzial, viele Bereiche der Gesellschaft zu verändern, die weit über das Gebiet digitaler Währungen hinausgehen.

Quellen:

: Schlatt, V., Schweizer, A., Urbach, N., and Fridgen, G. 2016. Blockchain: Grundlagen, Anwendungen und Potentiale. Projektgruppe Wirtschaftsinformatik des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Informationstechnik FIT : Han, R., Yu, J., Liu, J., and Zhang, P. 2019. Evaluating CryptoNote-Style Blockchains. In Proceedings of the 24th Australasian Conference on Information Security and Privacy (ACISP 2019), Lecture Notes in Computer Science, vol 11449. Springer : CryptoNote - Blockchain Projekt - BitcoinWiki. https://de.bitcoinwiki.org/wiki/CryptoNote