HOPR Basics: Tickets und Zahlungskanäle
Das ist die siebte Folge in unserer Serie über die Grundlagen von HOPR. Links zu früheren Folgen findest du am Ende des Artikels.
Der Proof-of-Relay Mechanismus von HOPR löst das Paradoxon, wie man Anreize für ein privates Mixnet schaffen kann, indem die Bezahlung einer Node an die Aktionen der Nodes vorher und nachher gebunden wird. Dieser Durchbruch bedeutet, dass wir uns nicht mehr auf den Altruismus der Node Runner verlassen müssen, um ein privates Netzwerk aufzubauen: HOPR ist ein “trustless” System, bei dem man sich darauf verlassen kann, dass alle Node Runner kooperieren, da die egoistischste Verhaltensweise auch diejenige ist, die die meisten Belohnungen einbringt.
Wir sind jedoch noch nicht ganz am Ende des Tunnels angelangt. Das Konzept des Proof of Relay ist der Schlüssel zum Aufbau eines vollständig skalierbaren privaten Netzwerks, aber es gibt immer noch Fragen dazu, wie dies auf einer öffentlichen Blockchain implementiert werden kann, ohne dass hohe Kosten entstehen oder die Privatsphäre erneut verletzt wird.
In dieser Folge werden Tickets und Zahlungskanäle vorgestellt, der erste Teil der Lösung von HOPR.
Das Problem mit Blockchain
In der sechsten Folge haben wir die Theorie des Proof of Relay erläutert, aber nicht darüber gesprochen, wie dies tatsächlich umgesetzt wird. Es ist schön und gut, über “Anreize” und “Belohnungen” zu sprechen, aber welche Form sollen diese haben? Wie sollen Belohnungen generiert und eingefordert werden?
Ist dir aufgefallen, dass bis zu diesem Punkt in keiner dieser Episoden von Blockchain die Rede war? Das mag überraschen, da es sich bei HOPR um ein Krypto-Projekt handelt und die meisten Leser HOPR zunächst über den HOPR-Token kennengelernt haben werden. Aber nichts von dem, was bisher erklärt wurde, erforderte eine Blockchain.
HOPR ist jedoch stark auf die Blockchain angewiesen, und zwar weil nur eine dezentrale, “trustless” Plattform für Transaktionen und Smart Contracts die in den vorangegangenen Episoden erörterten Anforderungen an den Datenschutz erfüllt.
Eine öffentliche Blockchain schafft jedoch zwei Probleme:
- Das erste Problem ist der Kostenfaktor. Wenn jeder “Hop” im HOPR-Netz eine On-Chain-Transaktion auslöst, dann müssten die Node Runner “Gas” (Transaktionsgebühren auf der Ethereum Blockchain) bezahlen, um ihre Belohnungen einzufordern und das für jedes einzelne Paket, das sie weiterleiten. Um eine rationale Motivation zu bieten, müssten die Belohnungen für das Betreiben einer Node die Kosten für das Einfordern der Belohnung überwiegen. Sprich, die Kosten für die den Versand von Daten im HOPR Netzwerk müssten extrem hoch sein.
- Das zweite Problem hat mit dem Datenschutz zu tun. Wenn jeder “Hop” im Netzwerk automatisch eine Transaktion auf der Blockchain auslöst, werden dadurch viele Metadaten über die HOPR Netzwerknutzung von preisgegeben. Potenzielle Angreifer könnten die öffentlich zugänglichen Transaktionsaufzeichnungen nutzen, um sich ein Bild davon zu machen, wer eine Node betreibt und das HOPR-Netzwerk nutzt.
Das kryptografische Ticket
HOPR führt mehrere Mechanismen ein, um die Weitergabe von Metadaten in der Zahlungsebene zu verhindern. Der wichtigste Mechanismus ist, dass die Weitergabe von Daten von einer Node zu einer anderen nicht automatisch eine Zahlung auslöst. Stattdessen löst die Weitergabe von Daten ein kryptografisches Ticket aus. Diese Tickets können dann jederzeit über einen HOPR-Smart-Contract auf der Blockchain gegen die Belohnung eingetauscht werden.
Durch die Einführung einer unbekannten Verzögerung (Mischzyklen aus Folge 4) wird es für Angreifer bereits sehr viel schwieriger, aus den Blockchain-Daten etwas über das HOPR-Netzwerk zu erfahren. Wenn die Weiterleitung eines Pakets jedoch automatisch eine Blockchain-Transaktion auslöst, könnte man ziemlich sicher sein, dass jede Belohnungs-Transaktion, die mit einer Adresse verbunden ist, ungefähr zur gleichen Zeit stattfindet, in der die mit dieser Adresse verbundene Node mit einigen Daten in Verbindung steht (abzüglich einiger Blöcke für Verzögerungen). Man könnte vielleicht auch anfangen, Verbindungen zwischen anderen HOPR-Transaktionen herzustellen, um sich ein Bild davon zu machen, welche Nodes zu der Zeit, als Belohnungen eingefordert wurden, Daten sendeten.
Wenn aber eine Node eine beliebige Zeitspanne warten kann, bevor sie ihre Belohnung einfordert, dann wird die Verbindung zwischen dem Zeitpunkt, zu dem die Belohnung verdient wurde, und dem Zeitpunkt, zu dem sie eingelöst wurden, unterbrochen. Man könnte aber immer noch eine Schätzung darüber erhalten, wie viel eine bestimmter Node weitergegeben hat. Alleinstehend ist diese Information jedoch ziemlich wenig Wert.
Zahlungskanäle
HOPR nutzt zusätzlich verschiedene Zahlungskanäle, um die Menge der Daten “on-chain” zu reduzieren. Zahlungskanäle sind eine gängige Technik in der Kryptowährung, um die Menge der erforderlichen Transaktionen zu reduzieren. Zwei Nutzer finanzieren einen Zahlungskanal, führen Transaktionen untereinander durch, und wenn der Zahlungskanal geschlossen wird, werden nur die relativen Saldo-Differenzen in der “Chain” aufgezeichnet.
Dies ist in der Regel eine kostensparende Massnahme, hat aber auch den Vorteil, dass die On-Chain-Daten von den genauen Transaktionen entkoppelt werden.
Betty und Chāo öffnen einen Zahlungskanal zwischen ihren Nodes und finanzieren diesen mit HOPR-Token.
Wenn Daten zwischen ihren Nodes weitergegeben werden, ändert sich ihr relatives Guthaben im Zahlungskanal, und jede Weitergabe erzeugt ein neues Ticket für Betty oder Chāo. Diese Tickets sammeln sich an, bis eine Node bereit ist, alle ihre Belohnungen einzufordern. An diesem Punkt wird der Zahlungskanal geschlossen, und beide Nodes fordern ihre Belohnungen für alle Weiterleitungen ein, die sie seit der Eröffnung des Zahlungskanals geleistet haben.
Wenn der Zahlungskanal geschlossen wird, werden die beiden Endsalden “on-chain” aufgezeichnet, und diese Salden werden an Bettys und Chāos Portemonnaies zurückgegeben. Die Ticket Einlösungen werden ebenfalls als eine Transaktion aufgezeichnet, aber diese können theoretisch zu einer einzigen Transaktion zusammengefasst werden, was den die Transaktionsgebühr (Gas-Fee)und die Metadaten weiter reduziert (aktuelle Implementierungen von HOPR verfügen noch nicht über eine Ticket-Aggregation).
Zusätzliche Verbesserungen
Die Verwendung von Zahlungskanälen und Tickets trägt wesentlich dazu bei, die Blockchain-Transaktionsdaten von den tatsächlichen Vorgängen im HOPR-Netzwerk zu entkoppeln. Nichtsdestotrotz gibt es immer noch das Problem, dass jedes weitergeleitete Paket eine eigene Belohnung erzeugt, die in der “Chain” eingelöst werden muss. Das ist nicht nur ineffizient, sondern führt auch zu einer inakzeptablen Datenschutz-Schwäche. HOPR behebt dieses Problem, indem es probabilistische Zahlungen verwendet, eine Methode, die sicherstellt, dass jeder dieselbe Belohnung erhält. Ein Ticker, eine Belohnung, aber mit viel weniger On-Chain-Transaktionen. Wir werden uns in der nächsten Folge ansehen, wie das funktioniert.
Dies ist eine Übersetzung vom Originalartikel “HOPR Basics: Tickets and Payment Channels”. Mehr zu HOPR und dem HOPR Protokoll findet ihr auf hoprnet.org oder auf medium.com/hoprnet
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HOPR Basics Folgen:
Folge 1: Was ist HOPR?
Folge 2: Was sind Metadaten?
Folge 3: Anonymes Weiterleiten
Folge 4: Mixnets
Folge 5: Incentivierungen
Folge 6: Proof of Relay
Folge 7: Tickets und Zahlungskanäle
Folge 8: Probabilistische Zahlungen
Folge 9: Cover Traffic
Folge 10: Cover Traffic Nodes
Folge 11: Cover Traffic ausgleichen
