Chain-Reorganisation

Was ist eine Chain-Reorganisation?

Eine Chain-Reorganisation, auch als “Reorg” bezeichnet, tritt auf, wenn Node-Betreiber einige Blöcke durch neue ersetzen, um Platz für eine längere Kette zu schaffen. Mit anderen Worten, eine Reorg führt dazu, dass ein Block aus der Blockchain entfernt wird, da eine längere Kette erstellt wurde.

Techopedia erklärt Chain-Reorganisation

Es gibt verschiedene Gründe, warum eine Reorg stattfinden kann. Im Allgemeinen tritt dies auf, wenn mehrere Blöcke gleichzeitig produziert werden, was die Miner zwingt, zu entscheiden, welche Seite des Forks die korrekte oder kanonische Kette ist.

Sobald die Miner oder Validatoren die Fork oder kanonische Kette wählen, wird die andere Kette verloren gehen.

Eine Chain-Reorganisation kann jedoch auch aufgrund eines Bugs oder eines bösartigen Angriffs passieren.

Ein Reorg-Angriff ist ein Versuch, die Geschichte einer Blockchain durch die Erstellung einer alternativen Kette von Transaktionen neu zu schreiben, was erklärt, warum ein Miner mit der Mehrheit der Hash-Power Blöcke und Transaktionen in der aktuellen längsten Kette durch einen 51% Angriff ersetzen kann..

Wie kommt es zu einer Chain-Reorganisation?

Blockchain-Technologie ist ein komplexes System, das die sichere Speicherung und Verteilung von Daten unter den Knotenbetreibern gewährleistet. Knoten, die aktive Kopien des verteilten Ledgers oder der Blockchain sind, spielen eine entscheidende Rolle bei der Aktualisierung der Blockchain und der Überprüfung von Transaktionen.

Eine Blockchain ist im Wesentlichen eine Kette miteinander verbundener Blöcke, wobei jeder Block zahlreiche verarbeitete Transaktionen enthält. Mit der Fertigstellung und Hinzufügung weiterer Transaktionen zur Blockchain wird die Kette der Blöcke länger.

Hier kommt die Chain-Reorganisation ins Spiel.

Sie ist besonders häufig in stark frequentierten Blockchains wie Bitcoin und Ethereum. In diesen Fällen können Knoten gleichzeitig neue Blöcke an derselben Position innerhalb der Kette erstellen.

Wenn diese Knoten ihre Kopien des Ledgers aktualisieren, initiiert der Knoten mit der kürzeren Folgekette die Chain-Reorganisation. Dieser Prozess stellt sicher, dass alle Knotenbetreiber eine identische Kopie des verteilten Ledgers führen.

Durch die Durchführung von Chain-Reorganisationen bleiben Blockchain-Netzwerke im Konsens und verhindern Inkonsistenzen oder Diskrepanzen im Ledger.

Es ist ein grundlegender Mechanismus, der den reibungslosen Betrieb und die Synchronisierung von Blockchain-Systemen ermöglicht und eine sichere und zuverlässige Transaktionsverifizierung im gesamten Netzwerk gewährleistet.

Beispiele für größere Chain-Reorganisationen

Chain-Reorganisationen kommen nicht sehr häufig vor. Es gab jedoch einige bedeutende Reorganisationen in der Geschichte von bekannten Blockchains wie Bitcoin und Ethereum, die schwer zu vergessen sind.
Im Mai 2022 erlebte Ethereums Beacon Chain eine sieben Block-Reorganisation. Am 25. Mai wurden sieben Blöcke von Nummer 3.887.075 bis 3.887.081 aus der Beacon Chain entfernt, laut Daten von Beacon Scan.

Zu dieser Zeit sagte Martin Köppelmann, CEO und Mitbegründer des dezentralen Finanzdienstleisters (DeFi) Gnosis, dass die Reorganisation die längste “seit Jahren” sei.

“Dies zeigt, dass die aktuelle Attestierungsstrategie der Knoten überdacht werden sollte, um hoffentlich zu einer stabileren Kette zu führen! (Vorschläge existieren bereits)”, fügte er hinzu.

This, unfortunately, shows that the analysis by @gakonst and @VitalikButerin here was too optimistic when the article claimed re-org stability will improve in POS over POW.
We have not seen 7 block reorgs on Ethereum mainnet in years.https://t.co/G5g8acG3L8 pic.twitter.com/AvZ6ygZRxs

— Martin Köppelmann 🦉💳 (@koeppelmann) May 25, 2022

Unterdessen fand die bekannteste Bitcoin-Reorganisation im März 2013 statt. Die Chain-Reorganisation ereignete sich aufgrund eines Softwarefehlers in älteren Versionen der Bitcoin-Client-Software, wodurch ein Benutzer eine erfolgreiche Doppel-Ausgabe von 9.800 $ durchführen konnte.

Konkret ermöglichte eine Schwachstelle, die als “Blockchain-Fork-Exploit” bekannt ist, einem böswilligen Miner, eine längere Kette von Blöcken privat zu erstellen und dann im Netzwerk zu veröffentlichen.

Diese längere Kette führte dazu, dass das Netzwerk zur neuen Kette wechselte und die kürzere, zuvor akzeptierte Kette verwarf.

Infolgedessen wurden Transaktionen, die in der kürzeren Kette enthalten waren, unbestätigt, und einige Benutzer erlebten vorübergehende Unterbrechungen ihrer Transaktionen.

Die Reorganisation führte zu Verwirrung und Unsicherheit in der Bitcoin-Community, da sie Bedenken hinsichtlich der Sicherheit und Stabilität des Netzwerks aufwarf.

Um das Problem zu beheben, veröffentlichten die Bitcoin Entwickler schnell eine aktualisierte Version der Software, um die Schwachstelle zu beheben und die Benutzer zum Upgrade zu ermutigen. Miner und Knotenbetreiber wurden aufgefordert, ihre Software auf die neueste Version zu aktualisieren, um weitere Chain-Reorganisationen zu verhindern.

Nachteile von Chain-Reorganisationen

Obwohl Chain-Reorganisationen wichtig für den erfolgreichen Betrieb von Blockchains sind, haben sie auch gewisse Nachteile, darunter:

1. Verzögerungen und schlechte Benutzererfahrung: Chain-Reorganisationen können zu verzögerten Transaktionen führen, was für die Benutzer Unannehmlichkeiten und Frustration verursacht. Börsen sind besonders auf rechtzeitige Transaktionsbestätigungen angewiesen, um reibungslose Dienstleistungen zu bieten. Eine Reorganisation kann diesen Prozess stören, was zu längeren Wartezeiten für Einzahlungen und Abhebungen führt.
2. Knotenkosten: Reorganisationen können die Kosten für den Betrieb von Knoten in einem Blockchain-Netzwerk erhöhen. Beim Übergang zu einem neuen Fork erfordert die Aktualisierung des Zustands mehr Speicher und Festplattenplatz, was die Leistung der Knoten beeinträchtigen kann.
3. Unsicherheit und Verwirrung: Chain-Reorganisationen bringen Unsicherheit und manchmal Verwirrung unter den Benutzern und Minern mit sich. Darüber hinaus kann die Unvorhersehbarkeit die Ergebnisse von DeFi-Transaktionen negativ beeinflussen und sie anfälliger für schädliche Praktiken wie Miner Extractable Value (MEV) machen.
4. Anfälligkeit für Angriffe: Häufige Chain-Reorganisationen schaffen eine Anfälligkeit, die von Angreifern ausgenutzt werden kann. Anstatt die Rechenleistung des gesamten Netzwerks zu übertreffen, müssen Angreifer nur einen Teil der ehrlichen Miner besiegen, dank der “längsten Kettenregel”.

Fazit

Eine Chain-Reorganisation tritt auf, wenn einige Blöcke aus der Blockchain entfernt werden, da eine längere Kette erstellt wurde. Dies kann passieren, wenn mehrere Blöcke gleichzeitig erstellt werden, wenn ein Fehler vorliegt oder aufgrund eines böswilligen Angriffs.

Obwohl Chain-Reorganisationen wichtig für den erfolgreichen Betrieb von Blockchains sind, haben sie auch gewisse Nachteile. Sie können die Benutzererfahrung beeinträchtigen, die Knotenkosten erhöhen und die Blockchain anfälliger für schädliche Praktiken machen.