Bitcoin bei Microsoft Research

Die Forschungsabteilung von Microsoft untersucht Bitcoin offenbar recht genau. Kürzlich wurde ein Forschungspapier veröffentlicht, das eine Schwachstelle im Bitcoin-Protokoll vermutet. Es bietet verschiedene Lösungswege an und rechnet deren Wahrscheinlichkeiten durch, mit welchen sich ein Gleichgewicht einstellt.

Die Forscher von Microsoft Research sind der Meinung, daß die einzelnen Knoten (also Rechner mit der Bitcoin-Software) keinen Anreiz haben, Nachrichten über Transaktionen weiterzuleiten. Da das aber die Grundlage für das funktionierende Peer-to-Peer-Netzwerk ist, bestehe also möglicherweise eine Gefahr, daß das Netzwerk zu schwach werden könnte.

Das Problem solle sich besonders in einigen Jahren bzw. Jahrzehnten auswirken, wenn "Miner"-Knoten zunehmend von Transaktionsgebühren profitieren und weniger von neu erzeugten Bitcoins.

Der Verbesserungsvorschlag tritt dafür ein, nicht nur die "Miner"-Knoten, die einen Block lösen zu belohnen, sondern auch diejenigen Knoten, die eine Transaktion weiterleiten. Über ein verschlüsselt abgesichertes Verfahren sollen diese bis zu einer bestimmten Tiefe an den Gebühren zu beteiligt werden.

Reaktionen der Bitcoin-Community

Viele Bitcoiner im Forum erkennen die Leistung der Forscher an. Der Beitrag scheint aber nur recht wenig relevant zu sein, vor allem momentan.
Für viele stellen die Ausgangsgedanken von Microsoft Research kein Problem dar, weil die Nutzer keine Möglichkeit haben, das Weiterleiten von Transaktionen zu unterbinden. Des weiteren ist der Aufwand für einen Knoten minimal, es handelt sich um wenige Bytes mit einer sehr niedrigen Frequenz im Sekundenbereich (also für Rechner große Zeitabschnitte ohne jegliche Aktivität, bzw. Resourcen für andere Programme).

Nicht unproblematisch sind die mathematischen Mittel der Beweise. Diese sind zur Bewertung nur bedingt geeignet, da die Microsoft-Forscher zur Vereinfachung auf hierarchischen, gerichteten Graphen rechnen. Die Netztopologie von Bitcoin ist jedoch ein vollkommen freier, ungerichteter Graph, also viel komplexer und stärker vernetzt. Er entzieht sich damit theoretischer Berechenbarkeit.

In der Praxis ist dies außerdem keine Schwachstelle, weil erst ein geänderters Bitcoin-Programm entwickelt werden müßte, das Transaktionen nicht weiterleitet. Das müßte dann auch noch von einer großen Mehrzahl der Bitcoin-Teilnehmer heruntergeladen und verwendet werden. Dazu besteht aber für den normalen Nutzer ebensowenig ein Anreiz wie für das angeblich problematische Verhalten.

Der Lösungsvorschlag von Microsoft würde das Weiterleiten der Transaktionen viel aufwendiger machen, da alle weiterleitenden Knoten aufgezeichnet und diese Daten signiert werden müßten, damit sie später belohnt werden können. Der Aufwand rechtfertigt hier nicht die Lösung des Problems, das von vielen nur als theoretisch eingestuft wird.

Zuletzt sinkende Anzahl von Knoten

Was stimmt ist: Zuletzt nahm die Anzahl der Knoten im Peer-to-Peer-Netzwerk bisweilen ab, da viele Nutzer die Bitcoin-Software nur starten, um Zahlungen zu tätigen und sie danach wieder schließen. Tatsächlich besteht hier kein Anreiz, die Software laufen zu lassen. Das von Microsoft Research beschriebene Problem ergäbe sich also, wenn es fast nur noch "Miner"-Knoten gibt, die tatsächlich einen Anreiz haben, Nachrichten über Transaktionen nicht an ihre Konkurrenten weiterzureichen. Einige einfache Vorschläge zur Lösung des Problems werden ebenfalls im Forum diskutiert. Dazu sind jedoch keine komplizierten, grundsätzlichen Änderungen am Bitcoin-Protokoll nötig, wie von Microsoft Research vorgeschlagen, sondern einfache praktikable Ansätze funktionieren schneller und besser.

Das Wenige-Knoten-Problem kann sich auch anders entwickeln, wenn mehr Händler und Dienste Bitcoin einsetzen. Einfluß auf den Einsatz der Bitcoin-Software hat auch, ob das Programm attraktiv ist, einfach zu benutzen und leicht einzubinden in andere Systeme. Ansonsten besteht eher ein Anreiz, Bitcoin über Online-Wallets oder spezialisierte Zahlungsdienste (vgl. OKPAY) einzusetzen.
Die gerade erschienene Version 0.5 der Bitcoin-Software geht jetzt entscheidend weiter in puncto Anwenderfreundlichkeit und Attraktivität.

Fazit

Microsoft Research hat hier ernsthaftes Interesse und Arbeit an Bitcoin gezeigt. Die aufgezeigten Schwächen haben aber nur akademisch-theoretische Bedeutung und richten sich hauptsächlich an theoretische Informatiker und Mathematiker, die sich mit Graphen- und Spieltheorie beschäftigen. Das haben die Forscher bei Microsoft Research selbst auf einer weiteren Seite klargestellt, mit der sie auf die Diskussion im Bitcoin-Forum reagierten. Die Veröffentlichung zeigt zwar legitime, theoretische Schwachpunkte auf, diese sind jedoch für den praktischen Betrieb von Bitcoin unerheblich. Bislang läuft das Netzwerk ohne jede Unterbrechung seit seinem Beginn im Jahr 2009. Wer sich weiter in das mathematisch aufwendige Forschungspapier vertiefen möchte findet den Link unten.

Besonders nach der Durchsicht der Originalquellen wird dann immer noch klarer, wie etwaige reißerisch japsende Meldungen irgendwelcher Online-Magazine über angebliche "verheerende Schwächen" im Bitcoin-System zu bewerten sind bzw. sein werden.

• On Bitcoin and Red Balloons - Forschungspapier von Microsoft Research
• Notes about “On Bitcoin and Red Balloons” - Reaktion und Klarstellung der Forscher als Reaktion auf die Antworten der Bitcoin-Community
• Diskussion im Bitcoin-Forum