Kernaussagen

  • MimbleWimble ist ein Blockchain-Protokoll, das entwickelt wurde, um Privatsphäre und Skalierbarkeit zu verbessern, indem es verändert, wie Transaktionen aufgezeichnet und verifiziert werden.

  • Es verwendet eine Funktion namens Cut-through, die redundante Transaktionsdaten aus Blöcken entfernt und die Blockchain kompakt hält.

  • MimbleWimble baut auf Confidential Transactions auf—einer Technik, die Transaktionsbeträge verbirgt, während es Validatoren dennoch ermöglicht zu bestätigen, dass keine Coins aus dem Nichts erzeugt wurden.

  • Datenschutzorientierte Projekte wie Grin und Beam sind vollständig auf dem MimbleWimble-Protokoll aufgebaut, während Litecoin optionale MimbleWimble-Unterstützung über einen Erweiterungsblock im Jahr 2022 hinzugefügt hat.

  • Zu den wichtigsten Einschränkungen zählen eine im Vergleich zu nicht-privaten Systemen reduzierte Transaktionsdurchsatzrate sowie das Fehlen von Quantenresistenz in der aktuellen Form.

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Einleitung

MimbleWimble (MW) ist ein Blockchain-Design, das verändert, wie Transaktionen strukturiert und gespeichert werden. Es wurde Mitte 2016 von einem Pseudonym-Autor unter dem Namen Tom Elvis Jedusor, einer Figur aus der Harry-Potter-Reihe, eingeführt. Das ursprüngliche Dokument ließ einige offene Fragen zurück, was dazu führte, dass Blockstream-Forscher Andrew Poelstra das Konzept später in diesem Jahr untersuchte und ausarbeitete. Seitdem haben mehrere Projekte MimbleWimble als Grundlage genutzt, um mehr private und skalierbare Blockchains zu bauen.

Das Protokoll basiert auf dem Proof-of-Work-(PoW)-Konsens und verfolgt einen anderen Ansatz dafür, wie Transaktionshistorien aufgezeichnet werden. Anstatt jede jemals erstellte Eingabe und Ausgabe zu speichern, hält eine MimbleWimble-Blockchain nur die minimalen Daten vor, die nötig sind, um zu verifizieren, dass das Netzwerk korrekt funktioniert.

Wie MimbleWimble funktioniert

In einer typischen Blockchain wird jede Transaktion mit einer Absenderadresse, einer Empfängeradresse und einem Betrag erfasst. MimbleWimble entfernt all das aus der öffentlichen Sicht. In einer MimbleWimble-Blockchain gibt es keine wiederverwendbaren Adressen, daher erscheinen Transaktionsdaten für externe Beobachter wie zufällige Daten. Nur die beiden an einer Transaktion beteiligten Parteien können ihre Details einsehen.

Um Coins zu senden, müssen Absender und Empfänger miteinander einige Informationen austauschen, die zur Verifizierung erforderlich sind. Sie müssen nicht zur gleichen Zeit online sein, damit die Transaktion abgewickelt werden kann, aber irgendeine Form direkter Kommunikation ist erforderlich, um sie zu initiieren. Das ist ein bemerkenswerter Unterschied zu Bitcoin, bei dem ein Absender eine Transaktion ohne Interaktion vom Empfänger anstoßen kann.

MimbleWimble verwendet außerdem eine Funktion namens Cut-through. Dabei werden Zwischenschritte von Transaktionen aus den Blockdaten entfernt. Wenn Alice zum Beispiel 5 Coins von ihrer Mutter und 5 von ihrem Vater erhält und dann alle 10 Coins an Bob sendet, erfasst der Block nur das Nettoergebnis: Coins, die von Alices Eltern zu Bob übertragen wurden. Der Zwischenschritt mit Alice wird entfernt, wodurch Blöcke kleiner bleiben und die Blockchain leichter zu synchronisieren ist.

MimbleWimble vs. Bitcoin

Die Bitcoin-Blockchain speichert die vollständige Historie jeder Transaktion seit ihrem Genesis-Block. Jeder kann diese vollständige Historie herunterladen und verifizieren. Eine MimbleWimble-Blockchain hält deutlich weniger Daten vor und speichert nur, was benötigt wird, um zu bestätigen, dass keine Coins dupliziert oder zerstört wurden.

Bitcoin verwendet ein Skripting-System, das definiert, wie Transaktionen strukturiert sind. MimbleWimble entfernt diese Skripting-Ebene vollständig. Das macht das Design kompakter und verändert, wie das Netzwerk Transaktionsregeln durchsetzt. Validatoren können weiterhin bestätigen, dass alle in Umlauf befindlichen Coins berücksichtigt sind, aber sie können einzelne Transaktionspfade nicht nachvollziehen.

Das Ergebnis ist eine Blockchain, die deutlich kleiner ist und sich für neue Knoten schneller synchronisieren lässt. Allerdings gibt es dabei Abwägungen, die im Abschnitt zu den Einschränkungen unten behandelt werden.

Vorteile von MimbleWimble

Kleinere Blockchain-Größe

Die Cut-through-Funktion komprimiert die Transaktionshistorie und reduziert so die Gesamtgröße der Blockchain. Neue Knoten können die Kette schneller herunterladen und verifizieren—mit weniger Rechenressourcen. Diese niedrigere Einstiegshürde könnte langfristig ein stärker verteiltes Validator-Netzwerk unterstützen.

Potenzielle Verbesserungen bei der Skalierbarkeit

MimbleWimble wurde als mögliche Sidechain-Lösung für größere Blockchains, einschließlich Bitcoin, vorgeschlagen. Als Sidechain könnte es Transaktionen separat verarbeiten und dann auf der Hauptkette abrechnen. Einige Forschende haben außerdem angedeutet, dass es die Performance von Zahlungs-Kanalnetzwerken verbessern könnte, etwa des Lightning Network.

Transaktionsprivatsphäre

Indem MimbleWimble Adressen entfernt und Transaktionsbeträge verbirgt, macht es Coins stärker austauschbar. Austauschbarkeit bedeutet, dass jede Einheit eines Coins gegen jede andere Einheit getauscht werden kann. Wenn Transaktionshistorien öffentlich nachverfolgbar sind, können Coins, die mit bestimmten Adressen verbunden sind, von Börsen oder Diensten unterschiedlich behandelt werden. MimbleWimble soll genau diese Art der Diskriminierung verhindern, indem es Transaktionspfade privat hält.

Einschränkungen von MimbleWimble

Geringere Transaktionsdurchsatzrate

Confidential Transactions erfordern pro Transaktion mehr Daten als standardmäßige, transparente Transaktionen. Dadurch werden die Blockgrößen im Vergleich zu einem nicht-privaten System erhöht, und es kann weniger Transaktionen pro Sekunde verarbeitet werden. Die Cut-through-Funktion gleicht das teilweise aus, aber MimbleWimble-Blockchains haben in der Regel eine geringere Durchsatzrate als vergleichbare, nicht-private Designs.

Nicht resistent gegen Quantencomputer

Die kryptografischen Techniken, die dem MimbleWimble-Protokoll zugrunde liegen, einschließlich der Verwendung digitaler Signaturen, gelten nicht als resistent gegen Angriffe durch leistungsstarke Quantencomputer. Ein hinreichend fortgeschrittener Quantencomputer könnte möglicherweise die Sicherheitsannahmen brechen, auf die sich das Protokoll stützt. Allerdings wird geschätzt, dass praktische Quantencomputer, die diese Art von Angriff ausführen können, noch viele Jahre entfernt sind, und Forschende untersuchen mögliche Gegenmaßnahmen wie Switch Commitments.

Interaktive Transaktionen

Da Sender und Empfänger Informationen austauschen müssen, um eine Transaktion abzuschließen, unterstützt MimbleWimble standardmäßig keine vollständig nicht-interaktiven Zahlungen. Das macht es schwieriger, Coins an jemanden zu senden, der offline ist, oder an eine statische Adresse—eine gängige Erwartung in den meisten Blockchain-Ökosystemen.

MimbleWimble-Projekte

Grin und Beam sind zwei Blockchain-Projekte, die vollständig auf dem MimbleWimble-Protokoll basieren. Grin ist ein communitygetriebenes Projekt, das darauf abzielt, eine leichte, minimale Umsetzung des Designs zu schaffen. Beam verfolgt einen stärker produktorientierten Ansatz und fügte Funktionen wie eine optionale Nachprüfbarkeit für Unternehmen hinzu.

Im Mai 2022 aktivierte Litecoin (LTC) MimbleWimble Extension Blocks (MWEB) als optionale Funktion. MWEB ermöglicht es Litecoin-Nutzern, Gelder in einen privaten Erweiterungsblock zu verschieben, in dem MimbleWimble-Regeln gelten, und sie anschließend wieder zurück in die reguläre Kette zu übertragen. Nach dieser Aktivierung entschieden sich einige Börsen dafür, Litecoin zu delisten oder MWEB-Einzahlungen einzuschränken, unter anderem aufgrund der Datenschutzfunktionen—was eine größere Spannung zwischen datenschutzfördernder Technologie und Compliance-Anforderungen verdeutlicht.

Zudem sind Zero-Knowledge-Proof-Systeme wie ZK-SNARKs und ZK-STARKs als alternative Ansätze für Datenschutz und Skalierbarkeit zunehmend in den Vordergrund gerückt. ZK-Proofs werden häufig in Ethereum-Layer-2-Skalierungslösungen und in Privacy-Coins eingesetzt. MimbleWimble- und ZK-Proof-Ansätze adressieren zwar einige ähnliche Probleme, verwenden jedoch unterschiedliche kryptografische Techniken und haben unterschiedliche Abwägungsprofile.

FAQ

Was bedeutet MimbleWimble?

Der Name MimbleWimble stammt von einem schwer auszusprechenden Fluch aus der Harry-Potter-Reihe. Der ursprüngliche Whitepaper-Autor verwendete das Pseudonym Tom Elvis Jedusor, den französischen Namen der Figur Lord Voldemort, und benannte das Protokoll nach einem entsprechenden Zauberspruch. Die Namensgebung passt zu einer Tradition in der Kryptografie, bei der spielerische oder literarische Verweise genutzt werden.

Welche Kryptowährungen verwenden MimbleWimble?

Grin und Beam sind die beiden wichtigsten Kryptowährungen, die vollständig auf dem MimbleWimble-Protokoll basieren. Litecoin fügte im Mai 2022 durch sein MWEB-Upgrade optionale MimbleWimble-Unterstützung hinzu und ermöglicht es Nutzern, auf opt-in-Basis private Transaktionen durchzuführen, ohne die Hauptkette zu ändern.

Wie unterscheidet sich MimbleWimble von ZK-Proofs?

Sowohl MimbleWimble als auch Zero-Knowledge-Proof-Systeme zielen darauf ab, die Privatsphäre und Skalierbarkeit von Blockchains zu verbessern, nutzen jedoch unterschiedliche kryptografische Methoden. MimbleWimble erreicht Datenschutz, indem es Transaktionsmetadaten entfernt und die Historie über Cut-through komprimiert. ZK-Proofs ermöglichen es einer Partei, zu beweisen, dass sie etwas weiß, ohne die zugrunde liegenden Informationen offenzulegen. ZK-Proof-Systeme wurden in Layer-2-Lösungen deutlich breiter übernommen—teilweise, weil sie flexiblere Umgebungen für Smart Contracts unterstützen.

Ist MimbleWimble sicher?

MimbleWimble gilt nach aktuellen Standards als kryptografisch solide, ist jedoch nicht resistent gegen Angriffe durch Quantencomputer. Auch das Datenschutzmodell wurde von Forschenden analysiert, die herausfanden, dass Transaktionsgrafen in einigen Implementierungen möglicherweise rekonstruiert werden könnten, indem man den Peer-to-Peer-Netzwerkverkehr beobachtet, bevor Transaktionen in Blöcke aggregiert werden. Projekte wie Grin haben an Gegenmaßnahmen gearbeitet, aber das bleibt ein Bereich der laufenden Forschung.

Abschließende Gedanken

MimbleWimble hat eine neue Art, darüber nachzudenken, wie Transaktionsdaten in einer Blockchain strukturiert sein können, eingeführt. Die Cut-through-Funktion reduziert die Größe der Blockchain, und sein Ansatz für private Transaktionen macht die Notwendigkeit öffentlicher Adressen oder Beträge überflüssig. Grin, Beam und Litecoins MWEB haben das Protokoll jeweils auf unterschiedliche Weise umgesetzt und zeigen damit, dass es praktische Anwendungen über das ursprüngliche Konzept hinaus gibt.

Das Protokoll steht weiterhin vor Herausforderungen—darunter eine geringere Durchsatzrate als bei nicht-privaten Systemen, Anforderungen an interaktive Transaktionen sowie die langfristige Frage der Quantenresistenz. Während sich Datenschutztechnologie weiterentwickelt und parallel zu ZK-Proof-Systemen neue Formen annimmt, entwickelt sich auch die Rolle, die MimbleWimble im breiteren Ökosystem spielen wird, noch weiter.

Weiterführende Lektüre

  • Eine Einführung in Confidential Transactions

  • Was ist Bitcoin und wie funktioniert es?

  • Was sind Sidechains?

  • Einsteigerleitfaden zum Lightning Network von Bitcoin

  • Was ist Litecoin (LTC)?

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