Kaspa verstehen: Ein Leitfaden

Kaspa ist das weltweit schnellste, quelloffene, dezentralisierte und vollständig skalierbare Layer-1-Netzwerk, das auf einem Proof-of-Work (PoW)-Konsensmechanismus basiert. Im Gegensatz zu Bitcoin und anderen Kryptowährungen verwendet Kaspa jedoch keine traditionelle Blockchain, sondern ist das erste BlockDAG-basierte digitale Ledger. Diese Struktur ermöglicht parallele Blöcke und sofortige Transaktionsbestätigungen, während die Sicherheitsgarantien herkömmlicher PoW-Systeme erhalten bleiben. Im Folgenden erklären wir, was Kaspa ist, wie es funktioniert und was es besonders macht. Falls du Hilfe bei Fachbegriffen brauchst, findest du in unserem Glossar leicht verständliche Erklärungen.

Vision

Die Vision von Kaspa ist es, ein System zu schaffen, das ähnlich wie Nakamotos ursprünglicher Entwurf funktioniert, jedoch so schnell ist, wie es die Internetgeschwindigkeit erlaubt. Die Entwickler haben sich das Ziel gesetzt, die Grenzen von Satoshi Nakamotos v1-Protokoll (bekannt als Nakamoto-Konsens) zu erweitern, während sie die Kernprinzipien von Bitcoin beibehalten. Kaspa bleibt diesen Grundsätzen treu: Proof-of-Work-Mining, UTXOs, deflationäre Geldpolitik, hohe Dezentralität, Zensurresistenz, kein Premine und keine zentrale Kontrolle. Gleichzeitig ist Kaspa einzigartig in seiner Fähigkeit, hohe Blockraten zu unterstützen und dennoch die Sicherheit der stärksten Proof-of-Work-Systeme zu gewährleisten. Das aktuelle Hauptnetzwerk von Kaspa erreicht bereits eine Blockrate von einem Block pro Sekunde. Mit der laufenden Rust-Neuimplementierung streben die Entwickler an, diese Rate erheblich zu steigern, was die Grundlage für Smart Contracts und DeFi schafft.

Anders als in Satoshis ursprünglicher Vision wurde Bitcoin nicht primär zu einem Peer-to-Peer-E-Cash-System, sondern hat sich als ultimatives Wertaufbewahrungsmittel – digitales Gold – etabliert und schreitet kontinuierlich in Richtung einer globalen Reservewährung voran. Das ist beileibe keine geringe Leistung – es ist die vielleicht größte Finanzrevolution in der Geschichte der Menschheit. Dennoch lässt sie viel Raum für Verbesserungen.

Kaspa wurde entwickelt, um den Herausforderungen des zweiten Jahrzehnts der Kryptowährungen gerecht zu werden. Während die Technologie reift und die Integration mit Webanwendungen zunimmt, gibt es zwei zentrale Herausforderungen, die eine Neugestaltung des Konsensprotokolls erfordern: die Geschwindigkeit, mit der Transaktionen ins Ledger aufgenommen werden, und die Kontrolle über die Reihenfolge der Transaktionen im Ledger.

Sofortige Transaktionsbestätigungen zu ermöglichen, ist komplex und erfordert normalerweise Kompromisse bei der Dezentralisierung oder Sicherheitszugeständnisse. Kaspa hat sich für den anspruchsvollen Weg entschieden, das System nach Satoshis Prinzipien weiterzuentwickeln. Bisher gab es keinen ernsthaften Versuch, Satoshis v1-Protokoll zu folgen und gleichzeitig neue Funktionen auf derselben Grundlage zu schaffen. Während Bitcoin weiterhin als der führende Wertspeicher dient, sehen wir einen dringenden Bedarf an der Umsetzung von Satoshis ursprünglicher Vision: einem Peer-to-Peer-Electronic-Cash-System.

Schnellste Transaktionen

Die Nutzung von Kryptowährungen für alltägliche Transaktionen wurde bislang durch die langsame Geschwindigkeit populärer Netzwerke wie Bitcoin und Ethereum eingeschränkt, was ihre breite Akzeptanz behindert hat. Diese Geschwindigkeitsprobleme resultieren aus dem begrenzten Design linearer Blockchains, die Transaktionen nicht schnell genug verarbeiten können. Kaspa setzt hier an und bietet mit seinem neuartigen „BlockDAG“-Ansatz eine Lösung. Durch die gleichzeitige Erstellung mehrerer Blöcke pro Sekunde ermöglicht Kaspa, dass Transaktionen praktisch sofort ins Netzwerk gelangen und bereit zur Bestätigung sind.

Sofortige Bestätigung

In einer herkömmlichen Blockchain müssen Transaktionen, nachdem sie in einen Block aufgenommen wurden, von einem Netzwerk von Nodes vollständig validiert und bestätigt werden. Dieser Bestätigungsvorgang stellt sicher, dass das Ledger korrekt aktualisiert wird, die Geldmittel verfügbar sind und die Transaktion legitim ist – ohne das Risiko von Angriffen. Jedoch waren langsame Bestätigungszeiten lange ein Problem für viele Kryptowährungen. Kaspa überwindet dieses Hindernis, indem Transaktionen innerhalb von einer Sekunde im BlockDAG veröffentlicht und im Schnitt nach 10 Sekunden vollständig bestätigt werden. Mit einem bevorstehenden Upgrade sollen diese Zeiten sogar noch weiter verkürzt werden.

Skalierbarkeit

Ein schnelles Ledger mit sofortigen Bestätigungen ist entscheidend für die Nutzer, doch wie viele Transaktionen kann das System gleichzeitig verarbeiten? Kann das Netzwerk Tausende von Nutzern problemlos bedienen? Was ist mit Hunderttausenden oder gar Millionen bis Milliarden von Nutzern? Diese Fragen verdeutlichen die Skalierbarkeitsprobleme vieler Blockchains, die bei starkem Andrang langsamer werden oder nicht ordnungsgemäß funktionieren. Kaspa adressiert dieses Problem mit seinem BlockDAG-Design, das eine hohe Transaktionslast effizient bewältigen kann. Durch die gleichzeitige Erstellung mehrerer Blöcke mit einer durchschnittlichen Rate von einem Block pro Sekunde bleibt die Verarbeitung auch bei hohem Transaktionsaufkommen stabil. Diese Fähigkeit zur schnellen Abwicklung großer Transaktionsvolumen ist einzigartig für ein wirklich dezentrales Proof-of-Work-Netzwerk.

Effizientes Proof-of-Work

Kaspa ist ein vollständig dezentralisiertes digitales Asset, das auf einem reinen Proof-of-Work (PoW)-Konsensmechanismus basiert. Während viele Projekte zugunsten schnellerer Skalierung und Effizienz auf Proof-of-Stake (PoS) umsteigen und sich damit von der Dezentralisierung entfernen, hat Kaspa es geschafft, Skalierbarkeit und Geschwindigkeit innerhalb eines wirklich dezentralisierten Systems zu lösen. Dezentralität steht im Mittelpunkt von Bitcoin und Satoshis ursprünglicher Vision, die frei von der Kontrolle durch zentrale Institutionen und große Stakeholder bleiben sollte.

Um Dezentralität zu bewahren und gleichzeitig die Umweltauswirkungen des Minings zu minimieren, setzt Kaspa auf den kHeavyHash-Algorithmus. Dieser effiziente, „kernlastige“ Algorithmus bietet eine herausragende Hashing-Leistung pro Watt im Vergleich zu traditionellen PoW-Algorithmen wie Bitcoins SHA-256. Außerdem ist kHeavyHash zukunftssicher für die Integration optischer Mining-Technologien, die möglicherweise noch energieeffizienter sind.

Der BlockDAG von Kaspa optimiert nicht nur den Algorithmus, sondern sorgt auch dafür, dass kein Block verschwendet wird, was Energie spart. Jeder Block und jede Kette trägt zur Netzwerksicherheit bei, anstatt wie bei vielen anderen PoW-Blockchains, einschließlich Bitcoin, durch doppelte Blöcke nutzlose Rechenleistung zu verschwenden.

Sicherheit

Kaspa verwendet dieselben Sicherheitsprinzipien und -methoden wie Bitcoin, nutzt jedoch statt des klassischen SHA-256-Algorithmus den effizienteren kHeavyHash. Dieser Algorithmus ist eine erweiterte Version von SHA-256, der eine Gewichtungsfunktion integriert und so dieselben Sicherheitsvorteile bietet. Der BlockDAG von Kaspa wird von einem robusten, dezentralisierten Netzwerk freiwilliger Miner gesichert, die Transaktionen validieren und signieren. Wie bei Bitcoin ist das Netzwerk vollständig dezentralisiert und offen für jeden – jeder kann teilnehmen und zur Sicherheit des Netzwerks beitragen.

Kaspa ist die erste Kryptowährung, die statt einer Blockchain einen BlockDAG verwendet. Während eine Blockchain ein lineares System ist, bei dem Transaktionen chronologisch in Blöcken versiegelt werden, basiert ein BlockDAG auf einem gerichteten azyklischen Graphen. In dieser Struktur repräsentieren die Knoten Blöcke, und die Verbindungen verweisen auf übergeordnete oder untergeordnete Blöcke. Diese innovative Art eines verteilten Ledgers ermöglicht eine neue Generation von Skalierbarkeit, hohe Transaktionsbandbreiten und sofortige Bestätigungen, ohne dabei die Dezentralität zu opfern.

Nakamoto-Konsens

Der Nakamoto-Konsens, benannt nach Satoshi Nakamoto, ist der erste Konsensmechanismus, der auf Proof-of-Work basiert und seit seiner Einführung das Bitcoin-Netzwerk sowie viele andere PoW-Kryptowährungen sichert, darunter bekannte Projekte wie Litecoin, Bitcoin Cash und ZCash.

Die Sicherheitsmerkmale des Nakamoto-Konsens wurden mathematisch nachgewiesen und haben sich in den letzten 15 Jahren in der Praxis bewährt, ohne dass es zu nennenswerten Sicherheitsvorfällen gekommen ist. Seine Funktionsweise ist klar und überprüfbar: Ein Angreifer müsste mehr als 50 % der gesamten Rechenleistung (Hashrate) des Netzwerks kontrollieren, um die Blockchain zu manipulieren. Je größer das Netzwerk, desto unmöglicher wird dies, was die Sicherheit von Bitcoin und ähnlichen Netzwerken enorm stärkt.

Diese einfache, aber robuste Sicherheit ist ein wesentlicher Grund für das anhaltende Vertrauen in Bitcoin und hat dazu beigetragen, dass Bitcoin weltweit von vielen Institutionen als Wertspeicher und Zahlungssystem anerkannt wird.

Im Gegensatz dazu haben viele neue Formen des Konsenses, die sich von der ursprünglichen Vision des Nakamoto-Konsenses entfernt haben, einen Proof-of-Stake-Ansatz gewählt, der versucht, auf Kosten der Dezentralität zu skalieren und die Geschwindigkeit zu erhöhen.

BlockDAG

„DAG“ steht für Directed Acyclic Graph, ein mathematisches Modell für einen gerichteten Graphen ohne Zyklen. Er besteht aus Knoten (Scheitelpunkten) und gerichteten Kanten, die von einem Knoten zu einem anderen führen. Im Kontext von verteilten Ledgern bezeichnet „BlockDAG“ einen speziellen Typ von DAG, bei dem die Knoten Blöcke darstellen und die Kanten Verbindungen von Blöcken zu ihren Vorgängern darstellen.

Der BlockDAG-Ansatz wurde entwickelt, um die Herausforderungen traditioneller Blockchains und des Nakamoto-Konsenses zu überwinden, darunter Begrenzungen bei der Skalierbarkeit, egoistisches Mining und verwaiste Blöcke. Anders als bei einer klassischen Blockchain, wo jeder Block nur einen direkten Vorgänger hat und auf die längste Kette verweist, erlaubt der BlockDAG, dass Blöcke mehrere Vorgänger haben können und auf alle Spitzen des Graphen verweisen. Dies bedeutet, dass ein Block Blöcke aus verschiedenen Zweigen umfasst, nicht nur aus der längsten Kette.

Dank dieser Struktur werden in einem BlockDAG keine Blöcke verschwendet oder verwaist. Alle Blöcke werden im Ledger aufgezeichnet, wodurch keine Mining-Ressourcen verschwendet werden. Diese Flexibilität ermöglicht eine höhere Blockfrequenz, was zu einer größeren Anzahl von Transaktionen und nahezu sofortigen Bestätigungen führt. Dies wird durch den innovativen GhostDAG (Phantom 2.0) Konsensmechanismus von Kaspa ermöglicht, der die traditionelle Konsensmethode der längsten Kette ersetzt.

GhostDAG

In traditionellen Blockchains wie Bitcoin gibt es einen zentralen „Hauptzweig“, der von den Minern als längste gültige Blockkette anerkannt wird. Wenn zwei Miner nahezu gleichzeitig einen Block minen, entstehen zwei konkurrierende Ketten. Die Blockchain entscheidet sich gemäß der Regel der längsten Kette für die Kette mit den meisten Blöcken. Blöcke in der nicht bevorzugten Kette gelten als „verwaist“ und werden ignoriert.

Dieses System hat zwei wesentliche Probleme:

1. Lange Bestätigungszeiten: Es dauert, bis bestätigt werden kann, dass ein Block Teil der längsten Kette bleibt.

2. Ineffizienz: Verwaiste Blöcke werden verworfen, was zu einer suboptimalen Nutzung der Rechenleistung führt.

GhostDAG adressiert diese Herausforderungen, indem es nicht nur die längste Kette, sondern alle Blöcke im Netzwerk berücksichtigt. Anstatt konkurrierende Blöcke sofort zu verwerfen, werden sie weiterhin in die Konsensfindung einbezogen. GhostDAG verlässt sich nicht ausschließlich auf den „längsten Zweig“ (Longest Chain Rule), wie es bei Bitcoin der Fall ist, sondern berücksichtigt den gesamten Block-Graphen. Dies bedeutet, dass Blöcke, die in anderen Systemen als verwaist gelten würden, in GhostDAG weiterhin eine Rolle spielen. GhostDAG wählt den „schwersten“ (bedeutendsten) Blockbaum aus und bewertet dabei auch parallele Blöcke und deren Unterstrukturen.

Die Vorteile von GhostDAG sind:

1. Höhere Blockrate: Da konkurrierende Blöcke nicht verworfen werden, kann Kaspa eine höhere Blockrate erreichen als traditionelle Blockchains.

2. Schnellere Bestätigung: Blöcke können schneller als sicher bestätigt werden, selbst wenn sie nicht sofort Teil des Hauptzweigs werden.

3. Dezentralisierung und Sicherheit: Durch die Einbeziehung mehrerer paralleler Blöcke bleibt das Netzwerk auch bei hoher Blockproduktion dezentral und sicher, ohne die Stabilität zu gefährden.

Lösung des Blockchain-Trilemmas

Das Blockchain-Trilemma, ursprünglich von Vitalik Buterin, dem Mitgründer von Ethereum, formuliert, besagt, dass es unmöglich ist, gleichzeitig drei wesentliche Eigenschaften eines Blockchain-Netzwerks vollständig zu optimieren:

1. Dezentralisierung

2. Sicherheit

3. Skalierbarkeit

Das Trilemma besagt, dass man immer nur zwei dieser Eigenschaften vollständig maximieren kann, während die dritte darunter leidet. Viele Blockchains kämpfen damit, ein Gleichgewicht zwischen diesen drei Aspekten zu finden. Beispielsweise ist Bitcoin sehr dezentralisiert und sicher, hat jedoch Schwierigkeiten bei der Skalierbarkeit, da es nur eine begrenzte Anzahl an Transaktionen pro Sekunde verarbeiten kann. Andere Blockchains verzichten oft auf Dezentralisierung und manchmal auch auf Sicherheit, um die Skalierbarkeit zu maximieren, insbesondere bei solchen, die auf Proof-of-Stake basieren.

Kaspa löst das Blockchain-Trilemma, indem es die starren Regeln traditioneller Blockchains überwindet und auf einem BlockDAG basiert. Diese Architektur ermöglicht die gleichzeitige Produktion und Akzeptanz mehrerer Blöcke, ohne dass sie sofort verwaisen – ein Problem, das bei klassischen Blockchains häufig auftritt. Der GhostDAG-Konsensmechanismus von Kaspa ermöglicht eine hohe Blockproduktionsrate (ein Block pro Sekunde oder mehr), ohne erhebliche Netzwerkkonflikte zu verursachen. Dadurch können wesentlich mehr Transaktionen pro Sekunde verarbeitet werden.

Gleichzeitig bewahrt Kaspa die Sicherheitsgarantien traditioneller Blockchains durch den GhostDAG-Algorithmus, der den „schwersten“ und validesten Blockbaum auswählt. Dieser Ansatz stellt sicher, dass bei einer hohen Blockrate stets der sicherste Konsens gefunden wird, indem die größte und stabilste Struktur im BlockDAG ausgewählt wird. Ähnlich wie bei Bitcoin schützt Kaspa durch Proof-of-Work (PoW) vor verschiedenen Angriffen, wie zum Beispiel 51%-Angriffen. Der Aufwand für das Mining sorgt für ein hohes Sicherheitsniveau.

Die Parallelität in der Blockproduktion reduziert die Wahrscheinlichkeit, dass Blöcke verwaisen, was den Minern erleichtert, aktiv am Netzwerk teilzunehmen. Dies stärkt die Dezentralisierung, da mehr Miner effektiv teilnehmen können. Der Pruning-Mechanismus von Kaspa sorgt zudem dafür, dass die Anforderungen für das Betreiben einer eigenen Node niedrig bleiben, was die Dezentralität weiter fördert.

Fazit

Eine genauere Betrachtung von Kaspa zeigt deutlich, dass es sich nicht nur um einen Bitcoin-Klon oder Altcoin handelt. Kaspa ist vielmehr der weltweit erste BlockDAG, der erfolgreich das Blockchain-Trilemma gelöst hat und damit in seiner Einzigartigkeit mit Bitcoin vergleichbar ist. Mit Kaspa wird Satoshis Vision eines vollständig dezentralisierten und erlaubnisfreien Peer-to-Peer-E-Cash-Systems Realität.

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