Orphaned Block

Was ist ein 'Orphaned Block' (Bitcoin)?

Ein Orphaned Block (verwaister Block) ist ein Block, der im Bitcoin-Netzwerk erzeugt wurde, aber letztlich nicht in die Blockchain aufgenommen wird. Dies geschieht, wenn zwei Miner gleichzeitig einen gültigen Block finden und das Netzwerk entscheidet, nur einen dieser Blöcke in die offizielle Kette zu integrieren. Der nicht aufgenommene Block wird als "verwaist" bezeichnet und ist daher nicht Teil der "längsten" und gültigen Kette. Orphaned Blocks sind ein normaler Bestandteil des Konsensprozesses im Bitcoin-Netzwerk und sorgen dafür, dass immer nur eine Version der Blockchain existiert.

Wie entstehen Orphaned Blocks?

Orphaned Blocks entstehen durch einen zeitlichen Konkurrenzkampf zwischen Minern. Wenn zwei Miner zur gleichen Zeit einen neuen Block finden und diesen in das Netzwerk einbringen, kann es vorkommen, dass verschiedene Teile des Netzwerks verschiedene Blöcke akzeptieren. Diese Situation führt zu einer kurzzeitigen Kettenteilung, bei der das Netzwerk an zwei unterschiedlichen Versionen der Blockchain arbeitet.

• Blockverteilung: Da das Bitcoin-Netzwerk dezentral ist, dauert es einige Zeit, bis die Informationen über den neuen Block alle Knoten erreichen. In dieser Zeit kann ein zweiter Block erstellt und ebenfalls verbreitet werden.
• Entscheidung für eine Kette: Das Netzwerk akzeptiert schließlich die Kette, die zuerst die nächste Blockbestätigung erhält. Der Block, der Teil der längeren Kette wird, bleibt bestehen, während der andere Block zum Orphaned Block wird und verworfen wird.

Beispiel: Stell dir vor, zwei Freunde schicken gleichzeitig zwei Einladungen zu unterschiedlichen Partys an denselben Freundeskreis. Am Ende entscheiden sich die Gäste, zu der Party zu gehen, zu der die ersten Gäste früh ankommen – die andere Party wird abgesagt. Ähnlich verhält es sich im Bitcoin-Netzwerk: Der Block, der schneller in die Mehrheit des Netzwerks integriert wird, bleibt bestehen, während der andere verworfen wird.

Warum sind Orphaned Blocks wichtig?

Orphaned Blocks sind ein wichtiger Bestandteil des Konsensmechanismus im Bitcoin-Netzwerk. Sie zeigen, wie das Netzwerk mit parallelen Blockentdeckungen umgeht und gewährleisten, dass es am Ende nur eine gültige Kette gibt. Diese Mechanismen tragen dazu bei, dass das Netzwerk robust und sicher bleibt.

• Sicherheit und Konsistenz: Orphaned Blocks verhindern, dass mehrere konkurrierende Versionen der Blockchain existieren. Sobald das Netzwerk einen Konsens erreicht, wird die Blockchain konsistent, und der verwaiste Block wird ignoriert.
• Verhinderung von Doppelausgaben: Da der verwaiste Block nicht Teil der endgültigen Blockchain ist, können die in ihm enthaltenen Transaktionen erneut verarbeitet werden, wodurch die Gefahr von Doppelausgaben verringert wird.

Denkanstoß: Welche Herausforderungen könnten entstehen, wenn das Netzwerk Schwierigkeiten hätte, sich auf eine Hauptkette zu einigen? Was würde das für die Sicherheit des Netzwerks bedeuten?

Was passiert mit den Transaktionen in einem Orphaned Block?

Transaktionen, die in einem Orphaned Block enthalten sind, werden nicht sofort ungültig. Stattdessen kehren sie in den Mempool (den Speicherbereich für unbestätigte Transaktionen) zurück und können in zukünftigen Blöcken erneut aufgenommen werden. Es ist wichtig zu beachten, dass die Transaktionen, die in dem konkurrierenden (gültigen) Block bestätigt wurden, Vorrang haben, während die übrigen Transaktionen später verarbeitet werden.

• Transaktionen bleiben gültig: Solange die Transaktionen nicht bereits in einem anderen Block bestätigt wurden, können sie in der nächsten Blockgeneration erneut in die Blockchain aufgenommen werden.
• Keine doppelten Transaktionen: Falls eine Transaktion sowohl im Orphaned Block als auch im gültigen Block existiert, wird sie nur einmal verarbeitet.

Wie häufig treten Orphaned Blocks auf?

Orphaned Blocks sind relativ selten, kommen jedoch gelegentlich vor, da Miner weltweit gleichzeitig um die Erstellung neuer Blöcke konkurrieren. Die Wahrscheinlichkeit von Orphaned Blocks nimmt mit der zunehmenden Netzwerkgeschwindigkeit und -verbreitung ab, da die Miner immer effizienter synchronisieren können.

• Kettenteilung: Orphaned Blocks treten nur auf, wenn Miner zur gleichen Zeit einen Block validieren und ins Netzwerk einspeisen. Sobald das Netzwerk eine klare Entscheidung trifft, wird eine Kette fortgeführt, und der andere Block wird verworfen.
• Netzwerktechnologie: Durch verbesserte Netzwerkarchitektur und schnellere Propagation (Verbreitung) der Blöcke wird die Wahrscheinlichkeit von Orphaned Blocks in Zukunft weiter sinken.

Beispiel: Es ist, als ob zwei Menschen gleichzeitig an derselben Stelle eine neue Straße bauen. Am Ende entscheidet sich die Stadt, nur eine der beiden Straßen zu nutzen, obwohl beide gleichzeitig erstellt wurden. Die andere wird nicht genutzt und bleibt verwaist.

Auswirkungen auf Miner

Für Miner kann die Entstehung eines Orphaned Blocks frustrierend sein, da sie für diesen Block keine Belohnung erhalten. Miner, die einen Orphaned Block erzeugen, verlieren die Möglichkeit, die Blockbelohnung und die damit verbundenen Transaktionsgebühren zu erhalten, da der Block nicht in die Blockchain aufgenommen wird.

• Verlorene Belohnung: Die Miner, die den verwaisten Block gemined haben, gehen leer aus, da der Block nicht Teil der endgültigen Blockchain ist.
• Wettbewerb: Die Entstehung von Orphaned Blocks zeigt den starken Wettbewerb unter den Minern. Nur derjenige Miner, dessen Block in die längste Kette integriert wird, erhält die Belohnung.

Unterschied zwischen Orphaned Blocks und Stale Blocks

Der Begriff Orphaned Block wird manchmal mit Stale Block (veralteter Block) verwechselt, aber es gibt Unterschiede:

• Orphaned Block: Ein Block, der gleichzeitig mit einem anderen Block gefunden wird, aber nicht in die Blockchain aufgenommen wird.
• Stale Block: Ein Block, der früher Teil einer nicht mehr genutzten Kette war, aber durch eine konkurrierende Kette ersetzt wurde.

Beide Begriffe beschreiben Blöcke, die nicht Teil der Hauptkette werden, aber „Orphaned Block“ wird normalerweise für den Block verwendet, der direkt bei der Kettenentscheidung verworfen wird.

Wissenswertes

• Orphaned Blocks entstehen, wenn zwei Miner zur gleichen Zeit einen Block finden, aber nur einer in die Blockchain integriert wird.
• Miner, die einen Orphaned Block erzeugen, erhalten keine Belohnung für ihre Arbeit, da ihr Block nicht Teil der endgültigen Kette wird.
• Die Transaktionen in Orphaned Blocks gehen nicht verloren, sondern werden in zukünftigen Blöcken erneut verarbeitet.
• Der Konsensmechanismus von Bitcoin sorgt dafür, dass immer nur eine gültige Kette existiert und Orphaned Blocks verworfen werden.

Wissen - kurz & kompakt

• Ein Orphaned Block entsteht, wenn zwei Miner zur gleichen Zeit konkurrierende Blöcke finden, aber nur einer in die Blockchain aufgenommen wird.
• Miner, die einen Orphaned Block generieren, erhalten keine Belohnung für diesen Block, da er nicht Teil der finalen Blockchain wird.
• Transaktionen in Orphaned Blocks werden in der Regel in späteren Blöcken der Blockchain erneut verarbeitet.
• Der Konsensmechanismus von Bitcoin sorgt dafür, dass das Netzwerk immer auf die längste und validierte Kette setzt, um Konsistenz und Sicherheit zu gewährleisten.

Glossar

• Orphaned Block: Ein Block, der nicht in die endgültige Blockchain aufgenommen wird, obwohl er korrekt erzeugt wurde.
• Mempool: Der Speicherbereich, in dem unbestätigte Bitcoin-Transaktionen auf ihre Aufnahme in die Blockchain warten.
• Konsens: Der Mechanismus, durch den sich alle Teilnehmer im Bitcoin-Netzwerk auf dieselbe Version der Blockchain einigen.
• Propagation: Die Verbreitung eines Blocks oder einer Transaktion im Netzwerk, sodass alle Knoten diesen erhalten und verarbeiten können.

Denkanstöße und weiterführende Fragen

• Wie könnte die Effizienz des Bitcoin-Netzwerks verbessert werden, um die Entstehung von Orphaned Blocks zu verringern?
• Was wären die Konsequenzen, wenn das Bitcoin-Netzwerk Schwierigkeiten hätte, sich auf eine einzige gültige Kette zu einigen?
• Könnte es in der Zukunft Anwendungen für Orphaned Blocks geben, anstatt sie vollständig zu verwerfen?