Bitcoin kann auch Smart Contracts

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Am 03.01.2008, heute vor genau 14 Jahren, fand die erste Bitcoin Transaktion, die Erstellung des Genesis Blocks, durch Satoshi Nakamoto statt. Es fing alles am 03. Januar 2009 an und Bitcoin gilt nach wie vor als die sicherste Blockchain, ist die beliebteste Blockchain, hat allerdings im Bereich der Smart Contracts bisher keine große Rolle gespielt. Das wird nicht so bleiben, denn es gibt Entwickler, die in der Vergangenheit daran gearbeitet haben, die Bitcoin-Blockchain um weitere Funktionen in Form von Smart Contracts zu erweitern. Diese Erweiterungen finden nicht auf der Bitcoin-Blockchain selber statt. Das hat unterschiedliche Gründe: Bitcoin ist dafür geschaffen worden ein sicheres Peer-to-Peer Electronic Cash System bereitzustellen und die Entwickler Community verfolgt dieses Paradigma relativ streng.
Selbst Vitalik Buterin (der Ethereum Gründer) konnte die Bitcoin Community nicht davon überzeugen, den Code der Bitcoin-Blockchain durch eine neue Script-Sprache so zu verändern, dass die Entwicklung von Applikationen möglich wäre. Der Rest ist seit Juli 2015 mit dem Genesis Block auf Ethereum Geschichte. Ethereum und auch andere Blockchain übernahmen erst einmal das Zepter, was das Feld der Smart Contracts betraf.

Erster Versuche das Bitcoin zu skalieren

Ein erste Schritt die Bitcoin-Blockchain um Funktionen zu erweitern waren die Colored Coins, die im Dezember 2012 über ein Whitepaper federführend von Meni Rosenfeld kommuniziert wurden.
Colored Coins sind Token, die auf der Bitcoin-Blockchain erstellt werden, um digitale Vermögenswerte zu repräsentieren und das Eigentum an diesen Vermögenswerten zu verfolgen. Sie werden verwendet, um das Eigentum an realen Vermögenswerten wie Kunstwerken, Immobilien oder Edelmetallen zu verfolgen und zu verwalten, indem sie Transaktionen und andere Interaktionen mit den Vermögenswerten aufzeichnen und verifizieren. Colored Coins werden erstellt, indem sie an eine bestehende Bitcoin-Transaktion angehängt werden und dadurch einen Teil der Bitcoin-Blockchain „einfärben“.
Colored Coins konnten sich aber nicht etablieren, den Ethereum & Co. waren einfach schneller, um das selbe und noch viel mehr zu realisieren.

SegWit

Weitere Erweiterungen des Blockchain-Protokolls waren dann SegWit und das Lightning-Netzwerk.
SegWit (Segregated Witness) ist eine Erweiterung des Bitcoin-Protokolls, die von der Bitcoin-Community entwickelt wurde, um die Skalierbarkeit und Effizienz von Bitcoin-Transaktionen zu verbessern. SegWit wurde im August 2017 in das Bitcoin-Netzwerk integriert und hat seither zu einer Verbesserung der Leistung und Effizienz von Bitcoin beigetragen.
SegWit behebt ein Problem, das als „Transaction Malleability“ bekannt ist. Transaction Malleability beschreibt die Fähigkeit von Angreifern, die Signatur von Bitcoin-Transaktionen zu verändern. Dies könnte zu Problemen führen, insbesondere bei der Verwendung von Bitcoin-Transaktionen in Smart Contracts. SegWit behebt dieses Problem, indem es die Signatur von Transaktionen in einem separaten Bereich speichert, der „Segregated Witness“ genannt wird. Dies macht es schwieriger, die Signatur von Transaktionen zu verändern und verbessert die Sicherheit und Integrität von Bitcoin-Transaktionen.
SegWit hat auch die Skalierbarkeit von Bitcoin verbessert, indem es den Blockgrößenlimit um etwa 75% erhöht hat. Dies bedeutet, dass mehr Transaktionen pro Block verarbeitet werden können, was die Gesamtleistung und Effizienz von Bitcoin erhöht hat.
Insgesamt hat SegWit die Leistung und Effizienz von Bitcoin verbessert und hat dazu beigetragen, das Vertrauen in die Kryptowährung zu stärken. Nun ist die Frage, ob weitere Verbesserungen am Bitcoin-Protokoll in Zukunft notwendig sein werden, um die Skalierbarkeit und Leistung von Bitcoin weiter zu verbessern, oder ob es andere Lösungen gibt.

Lighning-Network

Das Lightning Network ist eine zusätzliche Schicht, die auf der Bitcoin-Blockchain aufgebaut wird, um die Skalierbarkeit und Effizienz von Bitcoin-Transaktionen zu verbessern. Das Lightning Network ermöglicht es Benutzern, Bitcoin-Transaktionen außerhalb der Hauptblockchain auszuführen, indem es ein Netzwerk von Zahlungskanälen erstellt, die es Benutzern ermöglichen, Bitcoin miteinander auszutauschen, ohne jedes Mal eine Transaktion auf der Hauptblockchain ausführen zu müssen.
Das Lightning Network funktioniert, indem es Benutzern ermöglicht, Zahlungskanäle zu eröffnen, die es ihnen ermöglichen, Bitcoin miteinander auszutauschen, ohne jedes Mal eine Transaktion auf der Hauptblockchain ausführen zu müssen. Dies kann die Transaktionskosten und die Bearbeitungszeit von Bitcoin-Transaktionen erheblich verringern, da Transaktionen auf dem Lightning Network schneller und günstiger sind als Transaktionen auf der Hauptblockchain.

Einige der Vorteile des Lightning Networks sind:

• Verbesserte Skalierbarkeit: Das Lightning Network ermöglicht es, viel mehr Transaktionen pro Sekunde als die Hauptblockchain auszuführen, was die Skalierbarkeit von Bitcoin erheblich verbessern könnte.
• Geringere Transaktionskosten: Transaktionen auf dem Lightning Network sind in der Regel günstiger als Transaktionen auf der Hauptblockchain, da sie weniger Ressourcen erfordern und schneller bearbeitet werden können.
• Höhere Privatsphäre: Das Lightning Network ermöglicht es Benutzern, Transaktionen ohne die Veröffentlichung ihrer Identität auf der Hauptblockchain auszuführen.
• Mehr Flexibilität: Das Lightning Network ermöglicht es Benutzern, verschiedene Arten von Transaktionen und Zahlungen auf der Bitcoin-Blockchain auszuführen, die auf der Hauptblockchain nicht möglich wären

Insgesamt ist das Lightning Network eine interessante Erweiterung der Bitcoin-Blockchain, die dazu beitragen könnte, die Skalierbarkeit und Effizienz von Bitcoin-Transaktionen zu verbessern. Es bleibt abzuwarten, ob es in Zukunft zu einer breiteren Verbreitung und Akzeptanz kommen wird und ob es tatsächlich die Skalierbarkeitsprobleme von Bitcoin lösen kann. Es ist auch wichtig zu beachten, dass das Lightning Network eine experimentelle Technologie ist und möglicherweise noch nicht vollständig ausgereift ist. Benutzer sollten daher vorsichtig sein, wenn sie das Lightning Network verwenden und sicherstellen, dass sie ihre Risiken verstehen.

Taproot und Taro

Einee spannende Erweiterung des Bitcoin-Protokolls ist auch Taproot bzw. Taro (s. a. die gute Erklärung zu „Taro“ bei Blocktrainer).

Taproot ermöglicht es, die Privatsphäre von Bitcoin-Transaktionen zu verbessern und die Flexibilität von Bitcoin-Smart Contracts zu erhöhen. Es wurde von den Bitcoin-Core-Entwicklern Greg Maxwell und Pieter Wuille entwickelt.
Taproot fügt eine neue Art von Transaktionsausgabe hinzu, die als „Taproot-Ausgabe“ bezeichnet wird. Diese Ausgabe ermöglicht es (u.U. mehrere) Benutzern, mehrere Auszahlungsbedingungen in einer einzigen Transaktion zu kombinieren, was die Privatsphäre von Transaktionen verbessern soll, da es schwieriger macht, die Auszahlungsbedingungen einer Transaktion zu identifizieren.
Ausserdem fügt Taproot auch eine neue Art von Transaktionsskript hinzu, das als „Tapscript“ bezeichnet wird. Tapscript ermöglicht es Benutzern, komplexere Auszahlungsbedingungen in Transaktionen zu spezifizieren, was die Flexibilität von Bitcoin-Smart Contracts erhöhen soll. Es wurde von den Bitcoin-Core-Entwicklern als Reaktion auf die wachsende Nachfrage nach verbesserter Privatsphäre und Flexibilität von Bitcoin-Transaktionen entwickelt. Taproot wurde im November 2021 aktiviert.

Taro, was auch schon auf der BTC2022 vorgestellt wurde, ist ein von Taproot betriebenes Protokoll zur Ausgabe von Vermögenswerten auf der Bitcoin-Blockchain, die über das Lightning Network für sofortige Transaktionen mit hohem Volumen und niedrigen Gebühren übertragen werden können. Im Kern nutzt Taro die Sicherheit und Stabilität des Bitcoin-Netzwerks sowie die Geschwindigkeit, Skalierbarkeit und niedrigen Gebühren von Lightning.

Das hat daher Entwickler, die Bitcoin-Enthusiasten sind, nicht davon abgehalten, sich Gedanken darüber zu machen, wie Erweiterungen wie Smart Contracts mit Bitcoin und ohne eine Änderung des Bitcoin-Protokolls funktionieren könnten. Daher arbeitete man verstärkt daran, die sichere Bitcoin-Blockchain um DeFi-Protokolle über so genannten Sidechains zu erweitern.

Was sind Smart Contracts?

Smart Contracts sind Programme, in dene bestimmte Bedingungen festgelegt werden und sich automatisch daran halten, wenn diese Bedingungen erfüllt sind. Ein gutes Bespiel für die anwendungsspezifische Automation ist die Applikation ITTT (If This Then That). Hier programmiert eine oder mehrere Verkettungen von Bedingungen, wobei die Verkettung und Bedingungen mehrerer Applikationen oder Funktionen einer Applikation beinhalten. Wenn A erfüllt ist, dann mache B, wenn B erfüllt ist, dann mache C. Smart Contracts machen im Grunde das selbe, voll automatisiert, monotoren dabei aber auch das Ergebnis der einzelnen Tasks und führen den nächsten Task erst aus, wenn der vorherige auch wirklich gemäß des Vertrags erfüllt worden ist.

Smart Contracts werden häufig in der Blockchain-Technologie verwendet, um die Durchführung von Transaktionen und die Interaktionen zwischen verschiedenen Parteien zu automatisieren. Smart Contracts werden auf der Blockchain ausgeführt und sind meist öffentlich zugänglich, was bedeutet, dass jeder sie einsehen und überprüfen kann. Sie sind auch dezentralisiert, was bedeutet, dass sie von einem dezentralen Netzwerk von Knoten aus betrieben werden, anstatt von einer zentralisierten Autorität. Dies macht sie transparent, sicher und nicht manipulierbar.

Sie können in vielen Bereichen eingesetzt werden, wie zum Beispiel Supply Chain Management, im Finanzwesen, in der Eigentumsübertragung und in vielen anderen Bereichen, in denen Transaktionen und Interaktionen automatisiert werden sollen. Sie können auch verwendet werden, um dezentrale Anwendungen (dApps) auf der Blockchain auszuführen.

Smart Contracts haben bisher nativ überwiegend auf Layer1 Blockchain wie Ethereum, BNB Smart Chain, Solana, Avalanche, Polkadot, Polygon, Cardano, NEAR, oder Aptos auf stattgefunden. Das bedeutet auch, dass mittlerweile die wichtigsten Smart Contracts mit dem Proof-of-Stake Konsensus- Mechanismus validiert werden.

Ethereum kann im Grunde als erste Sidechain der Bitcoin-Blockchain bezeichnet werden, aber sie ist schnell zu einer eigenständigen Blockchain, die als Basis für viele andere Applikationen oder Sidechains gewachsen ist.

Bitcoin spielte hierbei eine sehr untergeordnete Rolle, aber nun geht man (endlich) den Weg, Smart Contracts auf einer eigenen Blockchain als zweite oder sogar dritte Schicht (Layer2/Layer3) und als Sidechain neben der Bitcoin-Blockchain verbunden wird.

Was ist eine Sidechain?

Eine Sidechain ist eine separate Blockchain (Layer2), die mit einer Hauptblockchain (Layer1) verbunden ist und kommuniziert. Sie ermöglicht es, Token oder andere digitale Vermögenswerte von der Hauptblockchain auf die Sidechain zu übertragen (peg-in) und umgekehrt (peg-out). Durch die Verbindung beider Blockchains können die von der Sidechain verwalteten Vermögenswerte immer noch den Sicherheitsfunktionen der Hauptblockchain (z.B. Bitcoin) unterliegen, aber auf der Sidechain spezifische Regeln und Funktionalitäten ausführen.

Ein häufiger Grund, warum Sidechains verwendet werden, ist die Möglichkeit, Experimente oder Tests auf der Sidechain durchzuführen, ohne die Hauptblockchain zu gefährden oder zu belasten. Die Sidechain kann auch verwendet werden, um spezielle Anwendungsfälle zu unterstützen, die von der Hauptblockchain nicht unterstützt werden, oder um die Skalierbarkeit zu verbessern, indem sie einen Teil der Transaktionen auf die Sidechain verlagert.

Es gibt verschiedene Arten von Sidechains, die auf unterschiedliche Weise an die Hauptblockchain angebunden sind. 
Einige Sidechains sind „federated“, was bedeutet, dass sie von einer Gruppe von Unternehmen oder Organisationen betrieben werden, die die Kontrolle über die Sidechain haben. 
Andere Sidechains sind sogenannte „merged mined“, was bedeutet, dass sie von den Minern der Hauptblockchain gemeinsam mit deren Blocks geschürt werden können. Es gibt auch Sidechains, die auf der Grundlage von Smart Contracts implementiert sind, die es ermöglichen, die Verbindung zwischen beiden Blockchains zu automatisieren.

Beispiele für Bitcoin-Sidechains

Bevor wir ein paar Beispiel nennen, kehren wir wieder zu Ethereum zurück. Ethereum hat bis Heute über wrapped Bitcoin es ermöglicht, daß man über Bitcoins als Währung in tokenisierte Bitcoins eintauscht, um Smart Contracts auf Ethereum auszuführen. Was auf den erste Blick sinnvoll erscheit und Smart Contracts über die Bitcoin-Blockchain als obsolet erscheinen läßt, hat einen Haken, nämich der, dass Bitcoins Sicherheitsmechanismus nicht zur Geltung kommt und die Werte der Tokens über Ethereum gesichert werden.

Im Gegensatz zu anderen Bitcoin-Sidechains erben die Wrapped-Versionen von Bitcoin auf Ethereum nichts von der Sicherheit der Bitcoin-Basisschicht.

How Decentralized Finance Applications Are Coming to Bitcoin, November 2022, Seite 23

Aber schauen wir auf Sidechains, die von Bitcoins Sicherheit profitieren, im Schnelldurchgang an. Da eine nähere Beschreibung der Sidechains schnell sehr technisch wird und ich kein Techniker bzw. Entwickler bin, empfehle ich Dir, den entsprechenden Teil in „How Decentralized Finance Applications Are Coming to Bitcoin“ ab Seite 23 zu lesen.

Ein bekanntes Beispiel für eine Sidechain, die mit Bitcoin verbunden ist, ist die Liquid Sidechain, die vom Unternehmen Blockstream entwickelt wurde. Sie ist eine federated Sidechain, d.h sie wird von einer Gruppe von Unternehmen und Institutionen betrieben. Sie wurde entwickelt, um die Übertragung von Bitcoin zwischen Börsen und Handelsplattformen zu beschleunigen und zu vereinfachen. Die Liquid Sidechain ermöglicht es Benutzern, Bitcoin in Echtzeit auf die Sidechain zu übertragen, ohne auf die Bestätigung von Blocks in der Hauptblockchain warten zu müssen.

Stacks (früher bekannt als Blockstack) ist eine Sidechain, die mit der Bitcoin-Blockchain verbunden ist. Stacks ist eine Smart Contract-Plattform, die es Benutzern ermöglicht, dezentrale Anwendungen (dApps) auf der Bitcoin-Blockchain auszuführen.

RSK wurde hier bereits vorgestellt, und ist auch bekannt als Rootstock. RSK ist eine Smart Contract-Plattform, die auf der Bitcoin-Blockchain aufgebaut ist und es Benutzern ermöglicht, auch Bitcoin-basierte Smart Contracts auszuführen. RSK wurde entwickelt, um Bitcoin die Funktionalität von Ethereum zu verleihen, indem es die Möglichkeit bietet, dezentrale Anwendungen (dApps) auf der Bitcoin-Blockchain auszuführen.

Die OpenSC-Sidechain ist eine federated Sidechain, die es Unternehmen ermöglicht, Smart Contracts im Bereich Supply Chain Management zu verwenden, um die Transparenz und Nachvollziehbarkeit von Lieferketten bereitzustellen.

VeChain ist eine dezentralisierte Plattform, die es Unternehmen auch ermöglicht, Smart Contracts im Bereich Supply Chain Management zu verwenden, um die Qualität von Produkten und Dienstleistungen zu überwachen und zu verbessern. VeChain wurde ursprünglich als Ethereum-basierte Plattform entwickelt, aber hat sich mittlerweile auch auf die Verwendung von Bitcoin-basierten Smart Contracts erweitert.

Relativ neu ist die Sidechain Sequentia. Gegründet im Herbst 2022 als Sequentia AG, ist Sequentia in Liechtenstein ansäßig und beschreibt sich wie folgt:

Sequentia ist eine Bitcoin-Sidechain, die sich der Tokenisierung von Vermögenswerten – wie Stablecoins und Aktien-Token – und DEX-Transaktionen widmet, einschließlich direkter atomarer Swaps und Lightning Swaps zwischen BTC und jedem Token, der auf der Sequentia-Sidechain ausgegeben wird.
Es handelt sich um ein Open-Source-Projekt, und es steht jedem Entwickler frei, zum Code beizutragen, jede Art von Upgrade zu diskutieren und das Projekt zu forken.

https://docs.sequentia.io/

Bitcoin und DeFI-Smart Contracts

Es tut sich also einiges im Bitcoin-Netzwerk und das Jahr 2023 verspricht viele Neuerungen. Dies Neuerungen werden Bitcoin auf ein neues Level heben, denn mit den schon jetzt entwickelten, aber noch folgenden Erweiterungen wird sich die Netzwerk-Fähigkeit verändern: das Bitcoin-Protokoll steht dann nämlich nicht nur ein Netzwerk für Geldtransfers oder Werterhaltung, sondern konvertiert zu einem sicheren Finanzsystem. Man kann es nicht oft genug herausheben: die Bitcoin Blockchain läuft seit 2009 sicher und ohne nennenswerte Ausfälle. Darüber hinaus nutzt der Proof-of-Work Consensus eine extrem hohe Computer-Power, was eben zu der Sicherheit führt, dass das Netzwerk von Tag 1 (03.01.2009) an versprochen hat und lebt.

Auch ermöglicht die Konnexion der Bitcoin-Blockchain mit vielen, eigenständig fungierenden Sidechains, Protokolle oder Applikationen die Möglichkeit mit unterschiedlichen Währungen, Tokens und dazugehörigen Mehrwerten zu arbeiten. Ein unabhängiges, dezentrales Finanzsystem bedeutet auch Vielschichtigkeit bzw. Aufteilung in Schichten. Funktionen und Mehrwerte werden auf mehrere Sichten aufgeteilt. Das ermöglicht dann auch den Wettbewerb den ein Finanzsystem benötigt, um nicht in einem Monopol zu enden.

Der Content-Producer für DeFi-Themen „Insight DeFi“ aus der Schweiz hat einen Report mit dem Titel „How Decentralized Finance Applications Are Coming to Bitcoin“ veröffentlicht. Der Report zeigt, dass mittlerweile einige Sidechains die Sicherheit der Bitcoin-Blockchain nutzen, um Smart Contracts anzubieten. Bitcoins Versprechen für Sicherheit hat im Vergleich zu allen anderen Blockchains mit Kryptotoken einen nicht anzuzweifelnden Status. Bitcoin gilt nach 14 Jahren Existenz immer noch als sicherste Blockchain. Darauf läßt sich ein vertrauensloses Finanzsystem aufbauen.

Bisher haben Ethereum, Solana und andere Blockchain diesen Markt dominiert. Doch nun wird Bitcoin auch auf die Landkarte gesetzt und es ist gut zu sehen, daß Bitcoin sich weder bezüglich Dezentralisierung noch Sicherheit einschränken muss, um zu skalieren. Das Manko der Skalierbarkeit, wird durch eine Sidechain kompensiert. Das Trilemma der Bitcoin-Blockchain gestaltet sich so ausgeglichener zwischen den drei Polen Sicherheit, Dezentralisierung und Skalirbarkeit.

Das Interessante hierbei ist auch, daß die Mining-Arbeit mit ihrem Stromverbrauch effizienter genutzt wird. In den vergangen 12 Monaten konnte man gut sehen, dass Bitcoins Stromverbrauch durch Mining mittlerweile zu mehr als 50% aus regenerativen, grünen Quellen entstand. Eine erweiterte Funktionalität der Bitcoin-Blockchain fördert die Effizienz. Dies erhöht die Qualität der Bitcoin-Blockchain, aber auch der Smart-Contracts-Funktionalität. Es ist nun spannend, zu sehen, wie sich das Thema in den nächsten 12 Monaten weiterentwickelt und wer die wichtigen Spieler auf diesem Feld sein werden.

Momenta haben RSK, Liquid und Stacks wahrscheinlich das größte Potential, um schnell im Jahre 2023 gemeinsam mit der Bitcoin-Blockchain Smart Contracts verfügbar zu machen, so wie man es bereits aus dem Ethereum-Cosmos kennt. RSK und Liquid sind seit 2018 und Stacks seit 2021 am Werk.

Zusammengefasst können wir sagen, das das Bitcoin-Finanzsystem sich aus mehreren Schichten zusammensetzt – welche Schichten benötigt werden, hängt von Projekt ab und sollte im Vorfeld in der Konzeptionsphase erarbeitet werden:

• Layer1: Wir haben eine Basis-Schicht über die eine Kryptowährung verwaltet wird. Hier wird es auch keine gravierende Änderungen geben, denn der Code steht und funktioniert.
• Layer2: Ein zweiter Layer stellt eine Infrastruktur., die Finanz-Logik Die Infrastruktur steht in Form einer Sidechain, einer eigenständigen Blockchain, oder aus Protokoll zur Verfügung.
• Layer3: diese Schicht ist eine Art Betriebsystem für den Bitcoin-Layer und macht Standard-Anwendungen wie Liquidität, Hebelwirkung, Risikobereitschaft oder Arbitrage verfügbar.
• Layer4: Layer4 hält dApps vor, die zum ermöglichen Währungen zu tauschen, zu verleihen, zu leihen und zu verwalten.
• Layer5: Layer5 schliesslich beinhaltet das Wallet, also die Verwaltung privater und öffentlicher Schlüssel.

Diese Layer-Übersicht sollte an dieser Stelle noch einmal zeigen, welche Erweiterungsmöglichkeiten in Bitcoin stecken, um mit dem bisherigen Smart-Contract-Markt um Ethereum und Co. mitzuhalten und in den Wettbewerb gehen zu können. 2023 wird viel Änderungen mit sich bringen und wir werden dann sehen, was zum 15. Geburtstag des Genesis-Blocks Bitcoins an Smart-Contract-Fubktionalität möglich ist.