Der technische Leiter von Cardano packt die gesamte Bitcoin-Blockchain in einen Block

Als Krypto-Investor mit Hintergrund in der Blockchain-Technologie finde ich diese Entwicklung von Matthias Benkort von der Cardano Foundation wirklich spannend. Die Möglichkeit, eine gesamte Blockchain in einem einzigen Block auf Cardano zu kapseln, ist bahnbrechend und bietet erweiterte Datenverwaltung und Interoperabilität zwischen Blockchains.

Matthas Benkort, technischer Direktor der Cardano Foundation und in der Community als @KtorZ bekannt, hat eine beeindruckende Leistung vollbracht, indem er die gesamte Bitcoin-Blockchain in einen einzelnen Block auf der Cardano-Blockchain eingebettet hat. Diese bahnbrechende Ankündigung, die über X (früher bekannt als Twitter) kommuniziert wurde, hat bei Blockchain-Enthusiasten für Aufregung gesorgt und das Potenzial für ein ausgefeiltes Datenmanagement und eine nahtlose Interaktion zwischen verschiedenen Blockchains hervorgehoben.

Ein Durchbruch für die Cardano- und Blockchain-Technologie

Benkorts bahnbrechende Entdeckung war durch die Enthüllung einer neuen Open-Source-Bibliothek auf GitHub mit dem Namen „Merkle Patricia Forestry“ gekennzeichnet. Diese Bibliothek stattet Benutzer mit einer Sammlung von On-Chain- und Off-Chain-Instrumenten aus, die für den Betrieb mit Merkle Patricia Tries auf Cardano entwickelt wurden. Laut der Release-Dokumentation stellt ein Merkle Patricia Trie eine „persistente und authentifizierte Datenstruktur zur Zuordnung von Schlüsseln zu Werten“ dar. Einfacher ausgedrückt fungiert es als effiziente und sichere Hashmap.

Als Analyst würde ich es so beschreiben: Ich analysiere die Dokumentation und entdecke, dass Elemente in einem platzsparenden Trie gespeichert sind, insbesondere einem Radix-16-Trie oder Präfixbaum. Die Hash-Digests der Schlüssel dienen als Anweisungen zu ihren entsprechenden Werten innerhalb des Versuchs. Diese Methode stellt verschiedene Anwendungen dar, einschließlich der Verwaltung umfangreicher On-Chain-Register wie Domänennamen und der Bereitstellung umfangreicher Oracle-Datensätze, die intrinsische Daten wie eine Liste von Delegierten und Delegierten oder extrinsische Daten wie GitHub-Daten im Zusammenhang mit einem Ökosystem von Projekten umfassen . Dies ist besonders effektiv für langlebige Datensätze, die sich langsam erweitern, wie beispielsweise solche in einer Proof-of-Work (PoW)-Blockchain.

Die Merkle Patricia Forestry-Bibliothek ermöglicht das schnelle Hinzufügen, Entfernen und Abfragen von Schlüssel-Wert-Paaren in einem riesigen Datensatz, alles möglich durch einen Root-Hash-Digest (32 Byte) und kompakte Proofs (weniger als 1 KB). Es baut auf Optimierungen auf, die von Ethereums Modified Merkle Patricia Trie (MPT) abgeleitet wurden, führt jedoch eine einzigartige Organisationsmethode für Knoten als Sparse Merkle Trees ein. Diese Technik führt zu deutlich kleineren Proofgrößen und bildet die Grundlage für den Namen der Bibliothek: Merkle Patricia Forestry.

Benkort erläuterte den Kompromiss zwischen optimierten Proofgrößen und Systemressourcen. Die Bibliothek trifft eine bewusste Entscheidung, die Beweisdimensionen auf Kosten von etwas Speicher und Rechenleistung der CPU-Ausführungseinheiten zu reduzieren. Es gelingt jedoch eine optimale Balance, wie die Leistungsdaten in den beigefügten Dokumentationstabellen belegen. Diese Tabellen stellen die erforderliche Proofgröße, den Speicherverbrauch und die CPU-Auslastung für verschiedene Versuchsgrößen dar und unterstreichen so die Effizienz der Bibliothek in verschiedenen Anwendungen.

Detaillierte Erklärung und Demonstration

In einer Reihe ausführlicher Artikel über X bot Benkort von der Cardano Foundation weitere Informationen über die Feinheiten und Funktionen der Bibliothek. Er stellte klar, dass diese Bibliothek aus zwei Hauptkomponenten besteht: eine in Aiken erstellte für benutzerdefinierte Smart-Contract-Funktionen und eine andere in Node.js für die Abwicklung von Off-Chain-Prozessen. Diese aufwändige Adaption von Merkle Patricia Tries mit einer deutlichen Innovation bezeichnet Benkort als „Merkle Patricia Forestry“.

„Benkort erklärte, dass diese Datenstruktur im Grunde eine authentische Abbildung eines beliebigen Schlüssels auf einen beliebigen Wert darstellt. Sie ist jedoch so konzipiert, dass sie die Durchführung bestimmter Operationen mit nur einem winzigen Teil des Hashs und einem prägnanten Beweis ermöglicht, ohne dass die gesamte Datenstruktur erforderlich ist anwesend sein.“

Als erfahrener Krypto-Investor mit fundierten Kenntnissen der Blockchain-Technologie bin ich hier, um einige Einblicke in Merkle Patricia Tries (MPTs) zu geben. Während Merkle Trees unbestreitbar nützlich für die Darstellung von Listen und die Überprüfung der Mitgliedschaft durch einen Root-Hash sind, sind MPTs noch einen Schritt weiter.

Als Forscher auf dem Gebiet der Blockchain-Technologie bin ich bei herkömmlichen Merkle Proof Trees (MPTs) auf eine bemerkenswerte Herausforderung gestoßen: die umfangreichen Proof-Größen, die bei umfangreichen Datensätzen mehrere Kilobyte erreichen können. Während dies bei Off-Chain-Prozeduren kein so großes Problem darstellt, ist jedes Byte in der Kette von erheblicher Bedeutung. Um dieses Problem anzugehen, führt Benkorts Implementierung kompakte Sparse Merkle Trees mit 16 Elementen auf jeder Ebene ein. Durch die Einbeziehung von Bäumen in Versuche gelingt es uns, die Beweisgrößen drastisch zu verringern, obwohl wir dabei einige Rechenschritte opfern müssen. Diese Optimierung trägt zu den Effizienzsteigerungen von Cardano bei.

Benkort stellte diese Funktionalität kürzlich in einer Transaktion vor. Bei diesem Austausch wurde ein UTxO (Unspent Transaction Output) verwendet, der den Root-Hash eines Merkle Patricia Tree trägt, der alle Bitcoin-Block-Header-Hashes kapselt. Diese auf eine kompakte Größe von 32 Byte komprimierte Transaktion unterstreicht die Fähigkeit, mit der Kette fortzufahren, indem dem Trie ein neuer Block hinzugefügt wird. Dadurch wurde eine authentifizierte Sequenz von mehr als 850.000 Blöcken mit nur minimaler Datenbelastung aufrechterhalten.

Benkort wies auf einen ungewöhnlichen Aspekt der jüngsten Transaktion hin: „Diese Transaktion verwendet einen UTxO, der den Root-Hash eines Merkle Patricia Tree speichert, der Bitcoin-Block-Header-Hashes und die zugehörigen Transaktionen umfasst. Ungefähr 850.000 Blöcke werden in nur 32 Bytes zusammengefasst.“

Um diese nicht ausgegebene Ausgabe (UTxO) nutzen zu können, muss in der Kette ein Beweis vorgelegt werden, der die Erweiterung der Kette durch Hinzufügen eines neuen Blocks im Merkle Patricia Tree (trie) demonstriert. Der neu berechnete Root-Hash, der in der Kette gespeichert wird, sollte die frühere Kette in Kombination mit einem zusätzlichen Block darstellen. Dieser Validierungsprozess passt genau in nur 26 Codezeilen in Cardanos Aiken.

Future Implications And Use Cases

Benkort betonte die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten dieser Technologie, die von sicheren Schnittstellen bis hin zu riesigen Schlüsselwertdatenbanken reichen, die ausschließlich auf der Blockchain betrieben werden. Stellen Sie sich das Potenzial solch umfangreicher Datensätze vor, schlug er vor. „Bedenken Sie die Möglichkeiten: eine Domain-Registrierung, Echtzeit-Finanzmarktinformationen oder GitHub-Statistiken“, schlug er vor. „Tatsächlich stelle ich mir eine Zukunft vor, in der Institutionen oder Gremien große Datensätze austauschen, indem sie einfach einen Root-Hash auf der Blockchain veröffentlichen und so als Orakel für zahlreiche Smart Contracts in der Zukunft fungieren.“

Abschließend blickte Benkort auf die Entwicklung dieses Projekts zurück, das zunächst Ende letzten Jahres als persönliches Unterfangen Gestalt annahm. „Ich freue mich, es endlich öffentlich zu machen“, teilte er mit. „Ursprünglich habe ich gegen Ende letzten Jahres als Nebenprojekt damit begonnen, daran zu arbeiten. Da dieses Thema in letzter Zeit so viel diskutiert wurde, habe ich beschlossen, den Code zu verfeinern und zu verteilen. Open Sourcing hat sich als effektive Wahl erwiesen.“

Zum Zeitpunkt der Drucklegung wurde Cardano (ADA) bei 0,455 $ gehandelt.

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2024-06-03 13:12