Bitcoin Cash: Elektronisches Peer-to-Peer-Bargeld für die Welt

Abstract

Bitcoin Cash ist ein Peer-to-Peer-Electronic-Cash-System, das am 1. August 2017 von der Bitcoin-Blockchain abgespalten wurde. Als Reaktion auf die Skalierungsgrenzen von Bitcoin erhoehte Bitcoin Cash das Blockgroessenlimit, um einen hoeheren Transaktionsdurchsatz und niedrigere Gebuehren zu ermoeglichen und damit die urspruengliche Vision von Bitcoin als praktisches Tauschmittel fuer alltaegliche Transaktionen wiederherzustellen. Mit 32MB-Bloecken, einem adaptiven Difficulty-Adjustment-Algorithmus und fortlaufender Protokollentwicklung zielt Bitcoin Cash darauf ab, on-chain zu skalieren, um als globales Peer-to-Peer-Cash zu dienen.

Das Bitcoin-Cash-Projekt entstand aus einer grundlegenden Meinungsverschiedenheit innerhalb der Bitcoin-Community darueber, wie das Netzwerk skalieren sollte, um der wachsenden Nachfrage gerecht zu werden. Waehrend eine Fraktion Off-Chain-Skalierungsloesungen wie das Lightning Network auf Basis von Segregated Witness (SegWit) befuerwortete, argumentierte eine andere Fraktion, dass eine Erhoehung des Blockgroessenlimits der direkteste und bewaehrteste Skalierungsansatz sei. Als kein Konsens erzielt werden konnte, fuehrte die letztere Gruppe einen Hard Fork durch und schuf eine neue Chain, die die Transaktionshistorie von Bitcoin beibehielt, aber ein groesseres Blockgroessenlimit implementierte und SegWit ablehnte. Dieses Dokument beschreibt die technischen Spezifikationen, die Designphilosophie und die Entwicklungslinie von Bitcoin Cash.

Introduction

Das urspruengliche Bitcoin-Whitepaper, das 2008 von Satoshi Nakamoto veroeffentlicht wurde, beschrieb "eine rein Peer-to-Peer-Version von elektronischem Geld", die "Online-Zahlungen direkt von einer Partei zur anderen senden" koenne, ohne eine Finanzinstitution dazwischen. Diese Vision von Bitcoin als Tauschmittel fuer alltaegliche Transaktionen war zentral fuer die fruehe Adoption und das Wachstum der Community. Fruehe Bitcoin-Befuerworter nannten niedrige Transaktionsgebuehren und schnelle Zahlungen haeufig als entscheidende Vorteile gegenueber traditionellen Finanzsystemen.

Mit der wachsenden Popularitaet von Bitcoin in den mittleren 2010er-Jahren begann jedoch eine grundlegende Einschraenkung seine Eignung als elektronisches Geld zu begrenzen. Das 1-Megabyte-Blockgroessenlimit, urspruenglich als temporaere Anti-Spam-Massnahme eingefuehrt, schuf eine kuenstliche Obergrenze fuer die Anzahl der Transaktionen, die das Netzwerk verarbeiten konnte. Mit steigender Nachfrage nach Blockspace mussten Nutzer um knappe Kapazitaet konkurrieren, indem sie hoehere Gebuehren boten. Anfang 2017 lagen die medianen Bitcoin-Gebuehren bereits bei mehreren Dollar, wodurch Transaktionen mit kleinem Wert oekonomisch unpraktisch wurden. In Spitzenzeiten konnten Gebuehren ueber zwanzig Dollar liegen, und Transaktionen blieben stunden- oder sogar tagelang unbestaetigt.

Diese Entwicklung stellte eine Abkehr vom urspruenglichen Versprechen von Bitcoin dar. Ein System, das Peer-to-Peer-Zahlungen ermoeglichen sollte, wurde fuer genau diese Use Cases zu teuer und zu langsam. Waehrend Bitcoin zunehmend als "digitales Gold" positioniert wurde, also als Wertspeicher statt als Zahlungsmittel, sahen viele Community-Mitglieder und Entwickler darin einen Verrat an den Gruendungsprinzipien.

Bitcoin Cash wurde geschaffen, um diese Krise mit dem direktesten Skalierungsansatz zu loesen: einer Erhoehung des Blockgroessenlimits. Indem mehr Transaktionen in jeden Block passen, sollte Bitcoin Cash niedrige Gebuehren und schnelle Bestaetigungen wiederherstellen und Peer-to-Peer-Electronic Cash erneut praktikabel machen. Befuerworter argumentierten, dass On-Chain-Skalierung nicht nur technisch machbar sei, sondern auch dem entspreche, was Satoshi Nakamoto urspruenglich vorgesehen habe, und verwiesen auf fruehe Aussagen, in denen Nakamoto ueber das spaetere Anheben des Blocklimits sprach.

Die Entstehung von Bitcoin Cash am 1. August 2017 war eines der bedeutendsten Ereignisse in der Geschichte von Kryptowaehrungen. Es handelte sich um die erste grosse Chain-Spaltung in der Bitcoin-Geschichte, die aus einer echten philosophischen Meinungsverschiedenheit ueber die Zukunft des Protokolls hervorging. Der Fork zeigte, dass in einem dezentralen System unaufloesbare Konflikte dadurch entschieden werden koennen, dass jede Seite ihre eigene Vision unabhaengig verfolgt und der Markt letztlich das Ergebnis bestimmt.

Background: The Scaling Debate

Die Bitcoin-Skalierungsdebatte war einer der umkaempftesten und am laengsten andauernden Konflikte in der Geschichte der Open-Source-Softwareentwicklung. Im Kern ging es um eine scheinbar einfache Frage: Wie soll das Bitcoin-Netzwerk seine Kapazitaet zur Transaktionsverarbeitung erhoehen? Die Antwort beruehrte jedoch grundlegende Themen wie Governance, Dezentralisierung, technische Philosophie und sogar die Identitaet von Bitcoin.

Das 1-Megabyte-Blockgroessenlimit wurde 2010 von Satoshi Nakamoto als temporaere Massnahme eingefuehrt, um Denial-of-Service-Angriffe zu verhindern, bei denen ein Angreifer das Netzwerk mit uebergrossen Bloecken ueberschwemmen koennte. Zu diesem Zeitpunkt lag die Blockauslastung weit unter diesem Limit, und Nakamoto deutete an, dass das Limit spaeter durch eine einfache Codeaenderung angehoben werden koennte. Als die Nutzung jedoch wuchs und Bloecke sich fuellten, erwies sich eine Erhoehung als wesentlich kontroverser als erwartet.

Eine Fraktion, die spaeter stark mit dem Bitcoin-Core-Entwicklerteam assoziiert wurde, argumentierte, die Blockgroesse solle klein bleiben, um Dezentralisierung zu bewahren. Groessere Bloecke wuerden Bandbreiten- und Rechenanforderungen fuer Full Nodes erhoehen, koennten normale Nutzer auspreisen und den Betrieb von Nodes bei gut ausgestatteten Akteuren konzentrieren. Sie schlugen einen alternativen Skalierungspfad vor: Segregated Witness (SegWit), eine Protokollaenderung, die Transaktionsdaten umstrukturiert und so die effektive Kapazitaet erhoeht, ohne das nominelle Groessenlimit zu steigern, kombiniert mit Off-Chain-Loesungen wie dem Lightning Network, das die meisten Transaktionen von der Haupt-Blockchain weg verlagern sollte.

Die gegnerische Fraktion, zu der prominente Entwickler, Miner und Unternehmen gehoerten, hielt eine Erhoehung des Blockgroessenlimits fuer die einfachste, bewaehrteste und dringendste Loesung. Sie sahen das 1-Megabyte-Limit als willkuerliche Einschraenkung, die nie als dauerhafte Eigenschaft gedacht gewesen sei, und argumentierten, dass steigende Gebuehren und Staus Nutzer und Haendler von Bitcoin wegtrieben. Sie waren skeptisch gegenueber der Komplexitaet von SegWit und bezweifelten, dass das damals weitgehend theoretische Lightning Network seine Versprechen guenstiger, sofortiger Transaktionen einloesen wuerde.

Die Debatte eskalierte ueber eine Reihe von Vorschlaegen und Gegenvorschlaegen. Bitcoin XT (2015) von Mike Hearn und Gavin Andresen sollte die Blockgroesse auf 8MB erhoehen. Bitcoin Classic schlug eine moderatere Erhoehung auf 2MB vor. Bitcoin Unlimited wollte das Blocklimit ganz entfernen und Miner ueber Marktdynamiken ihre eigenen Limits festlegen lassen. Jeder Vorschlag fuehrte zu heftigen Diskussionen, und keiner erreichte den ueberwaeltigenden Konsens, der fuer einen nicht strittigen Hard Fork notwendig gewesen waere.

Es gab mehrere Kompromissversuche. Das Hong Kong Agreement (Februar 2016) sah vor, dass Bitcoin-Core-Entwickler und Miner SegWit implementieren und anschliessend einen 2MB-Hard-Fork durchfuehren, doch der Hard-Fork-Teil wurde nicht weiterverfolgt. Das New York Agreement (Mai 2017), auch SegWit2x genannt, schlug vor, SegWit sofort zu aktivieren und innerhalb von sechs Monaten einen 2MB-Hard-Fork folgen zu lassen. Es wurde von ueber fuenfzig Unternehmen unterzeichnet, die einen Grossteil der Hashpower repraesentierten, wurde aber vom Bitcoin-Core-Team und einem erheblichen Teil der Nutzerbasis stark abgelehnt.

Als klar wurde, dass ein Kompromiss unmoeglich war, entschied sich die Big-Block-Fraktion, einseitig zu handeln. Am 1. August 2017 fuehrten sie einen Hard Fork der Bitcoin-Blockchain durch und schufen Bitcoin Cash mit einem anfänglichen Blockgroessenlimit von 8MB. Diese Entscheidung war nicht leichtfertig: Sie bedeutete die Spaltung von Blockchain, Netzwerk, Community und Marke. Aus Sicht der Bitcoin-Cash-Befuerworter war es jedoch der einzige Weg, die urspruengliche Vision von Bitcoin als Peer-to-Peer-Electronic Cash zu bewahren.

The Fork

Der Bitcoin-Cash-Hard-Fork wurde am 1. August 2017 bei Blockhoehe 478.558 ausgefuehrt. Ab diesem Punkt spaltete sich die Bitcoin-Blockchain in zwei separate Chains: die urspruengliche Chain, die als Bitcoin (BTC) mit SegWit-Aktivierung weiterlief, und die neue Chain, die als Bitcoin Cash (BCH) mit einem erhoehten Blockgroessenlimit von 8MB fortgesetzt wurde.

Der Fork war technisch sauber und gut geplant. Jede Bitcoin-Adresse, die zum Zeitpunkt des Forks ein Guthaben hielt, erhielt ein identisches Guthaben auf beiden Chains. Wenn ein Nutzer vor dem Fork 1 BTC hielt, besass er nach dem Fork 1 BTC auf der Bitcoin-Chain und 1 BCH auf der Bitcoin-Cash-Chain. Die gesamte Transaktionshistorie vor Block 478.558 wurde von beiden Chains geteilt.

Eine der wichtigsten technischen Herausforderungen war Replay Protection. Ohne Replay Protection koennte eine Transaktion, die auf einer Chain gesendet wird, auf der anderen Chain erneut abgespielt werden, was dazu fuehren kann, dass Nutzer unbeabsichtigt Coins auf beiden Chains ausgeben. Bitcoin Cash implementierte starken Replay-Schutz durch eine Aenderung des Transaktions-Signing-Algorithmus. Konkret fuehrte Bitcoin Cash ein neues SigHash-Flag (SIGHASH_FORKID) ein, das in den Hash jeder Transaktionssignatur einfliesst. Transaktionen, die mit diesem Flag signiert sind, sind auf der Bitcoin-Cash-Chain gueltig, auf der Bitcoin-Chain jedoch ungueltig, und umgekehrt. Dadurch war die Trennung der Netzwerke ab dem Fork-Moment klar.

Das anfaengliche Blockgroessenlimit fuer Bitcoin Cash wurde auf 8MB festgelegt, achtmal groesser als das 1MB-Limit von Bitcoin. Das erhoeht die On-Chain-Transaktionskapazitaet deutlich und erlaubt es Bitcoin Cash, wesentlich mehr Transaktionen pro Block zu verarbeiten, waehrend die Gebuehren niedrig bleiben. Der erste Bitcoin-Cash-Block nach dem Fork wurde vom Mining-Pool ViaBTC gemined und war etwa 1,9MB gross, was den unmittelbaren praktischen Nutzen groesserer Bloecke demonstrierte.

Der Fork entfernte ausserdem SegWit, das auf der Bitcoin-Chain aktiviert worden war. Die Bitcoin-Cash-Entwickler lehnten SegWit aus mehreren Gruenden ab: Sie hielten es fuer unnoetig komplex, es fuehre ein zweistufiges Transaktionssystem mit unterschiedlichen Gebuehrenstrukturen ein, und es veraendere die Blockstruktur in einer Weise, die ihrer Ansicht nach die Einfachheit des UTXO-Modells untergrabe. Stattdessen behielt Bitcoin Cash durch die direkte Blockgroessenerhoehung eine einfachere, traditionellere, Bitcoin-aehnliche Protokollarchitektur bei.

In der Zeit nach dem Fork mussten beide Chains das Thema Difficulty Adjustment bewaeltigen. Bitcoin Cash uebernahm zunaechst die SHA-256-Difficulty von Bitcoin, hatte jedoch deutlich weniger Hashpower. Um zu vermeiden, dass Bloecke extrem langsam gefunden werden, implementierte Bitcoin Cash einen Emergency Difficulty Adjustment (EDA)-Mechanismus, der die Difficulty um 20 Prozent senkt, wenn in einem Zeitraum von 12 Stunden weniger als 6 Bloecke gemined wurden. Diese Massnahme hielt die Chain in der kritischen Anfangsphase am Leben, erwies sich jedoch als instabil und verursachte starke Schwankungen bei Blockzeiten und Hashrate, da Miner je nach Profitabilitaet zwischen Bitcoin und Bitcoin Cash wechselten. EDA wurde im November 2017 durch einen stabileren Difficulty-Adjustment-Algorithmus ersetzt, der auf einem gleitenden Durchschnitt der vorherigen 144 Bloecke basiert.

Der Fork war in der breiteren Krypto-Community stark umstritten. Kritiker sahen Bitcoin Cash als illegitimen Versuch, die Bitcoin-Marke zu vereinnahmen, waehrend Unterstuetzer es als legitime Fortsetzung der urspruenglichen Bitcoin-Roadmap betrachteten. Boersen und Dienstleister mussten schnell entscheiden, ob sie die neue Chain unterstuetzen und wie sie die Fork-Coins an ihre Kunden verteilen. Trotz der Kontroversen etablierte sich Bitcoin Cash rasch als lebensfaehige und aktiv genutzte Kryptowaehrung, mit relevantem Handelsvolumen und zunehmender Akzeptanz bei Haendlern in den Monaten nach dem Fork.

Technical Specifications

Bitcoin Cash teilt die grundlegende technische Architektur von Bitcoin, einschliesslich des SHA-256-Proof-of-Work-Konsensmechanismus, des UTXO-Transaktionsmodells, der elliptischen Kurve secp256k1 fuer digitale Signaturen und des Ziel-Blockintervalls von zehn Minuten. Allerdings unterscheiden mehrere Schluesselmodifikationen Bitcoin Cash vom Bitcoin-Protokoll.

Der auffaelligste Unterschied ist das Blockgroessenlimit. Bitcoin Cash startete mit einem 8MB-Blocklimit und erhoehte es im Mai 2018 auf 32MB. Dieses 32MB-Limit bietet etwa 32-mal so viel Transaktionskapazitaet wie Bitcoins effektive 1MB-Nicht-SegWit-Blockgroesse (oder rund 8-mal so viel Kapazitaet wie Bitcoins durch SegWit erhoehtes effektives Limit von etwa 4MB). Die groessere Blockgroesse ist der Kern der On-Chain-Skalierungsphilosophie von Bitcoin Cash und schafft reichlich Raum fuer Transaktionswachstum ohne den Gebuehrendruck, der entsteht, wenn Bloecke dauerhaft voll sind.

Bitcoin Cash implementiert Segregated Witness (SegWit) nicht. Statt Witness-Daten wie bei SegWit von Transaktionsdaten zu trennen, behaelt Bitcoin Cash das urspruengliche Bitcoin-Transaktionsformat bei. Saemtliche Transaktionsdaten, einschliesslich Signaturen, werden in traditioneller Weise im Block gespeichert. Das vereinfacht das Protokoll und erhaelt Rueckwaertskompatibilitaet mit aelterer Bitcoin-Software und -Infrastruktur.

Eine wichtige Protokollerweiterung in Bitcoin Cash ist der verbesserte SigHash-Algorithmus, der zum Zeitpunkt des Forks eingefuehrt wurde. Der neue Algorithmus, basierend auf BIP 143 (urspruenglich fuer SegWit entwickelt), behebt das quadratische Hashing-Problem im urspruenglichen Bitcoin-Signaturverifikationsschema. Dort wuchs der Rechenaufwand fuer die Signaturpruefung quadratisch mit der Anzahl der Inputs, was einen potentiellen Denial-of-Service-Vektor erzeugte. Der neue SigHash-Algorithmus macht die Verifikationskosten linear und ermoeglicht es dem Netzwerk, groessere und komplexere Transaktionen sicher zu verarbeiten.

Bitcoin Cash unterstuetzt eine groessere maximale Transaktionsgroesse und eine hoehere Anzahl von Signature Operations (SigOps) pro Block als Bitcoin. Das SigOps-Limit skaliert proportional zur Blockgroesse und stellt sicher, dass die Rechenkosten der Blockvalidierung begrenzt bleiben, waehrend deutlich mehr Transaktionen pro Block moeglich sind.

Das Scripting-System von Bitcoin Cash wurde aktiver weiterentwickelt als Bitcoins vergleichsweise konservativer Ansatz. Bitcoin Cash hat mehrere Opcodes wieder aktiviert und eingefuehrt, die die Ausdrucksfaehigkeit der Scripting-Sprache erweitern. Wichtige Ergaenzungen sind OP_CHECKDATASIG und OP_CHECKDATASIGVERIFY, die es Scripts ermoeglichen, Signaturen gegenueber beliebigen Daten (nicht nur Transaktionsdaten) zu verifizieren, wodurch oracle-basierte Smart Contracts und andere fortgeschrittene Scripting-Muster moeglich werden. Der OP_REVERSEBYTES-Opcode, native Introspection-Opcodes sowie groessere Script- und Stack-Limits haben die Programmierbarkeit weiter erhoeht.

Bitcoin Cash nutzt die gleiche Grundlage des Adressformats wie Bitcoin, fuehrte aber im Januar 2018 das CashAddr-Format ein, um Verwechslungen und Cross-Chain-Sendefehler zu verhindern. CashAddr-Adressen beginnen mit dem Praefix "bitcoincash:" (oft verkuerzt) und verwenden ein anderes Encoding als Bitcoins Base58Check-Format. Diese visuelle Unterscheidung macht sofort klar, ob eine Adresse zu Bitcoin oder Bitcoin Cash gehoert, und reduziert das Risiko, Coins versehentlich an die falsche Chain zu senden.

Das Netzwerk nutzt Port 8333, denselben Standardport wie Bitcoin, obwohl sich Bitcoin-Cash-Nodes im Handshake durch eine andere Network-Magic-Number identifizieren. Das bedeutet, dass Bitcoin- und Bitcoin-Cash-Nodes sich nicht versehentlich verbinden, obwohl sie denselben Port verwenden.

Transaction Throughput and Scalability

Transaktionsdurchsatz und Skalierbarkeit stehen im Zentrum des Wertversprechens von Bitcoin Cash. Die grundlegende These des Projekts lautet, dass Peer-to-Peer-Electronic Cash Transaktionen schnell und guenstig verarbeiten muss, um fuer den Alltag tauglich zu sein, und dass On-Chain-Skalierung durch groessere Bloecke der zuverlaessigste Weg ist, dieses Ziel zu erreichen.

Mit einem Blockgroessenlimit von 32MB und einem Blockintervall von zehn Minuten hat Bitcoin Cash einen theoretischen Maximaldurchsatz von etwa 100 Transaktionen pro Sekunde, abhaengig von der durchschnittlichen Transaktionsgroesse. Das ist ein deutlicher Sprung gegenueber Bitcoins theoretischem Maximum von etwa 7 Transaktionen pro Sekunde bei 1MB-Bloecken. In der Praxis haengt der reale Durchsatz von Typen und Groessen der Transaktionen ab, aber die Kapazitaet von Bitcoin Cash ist fuer das aktuelle Volumen mehr als ausreichend, da Bloecke typischerweise weit unterhalb des 32MB-Limits bleiben.

Der reichlich verfuegbare Blockspace wirkt sich direkt auf Transaktionsgebuehren aus. Wenn Bloecke nicht voll sind, gibt es keinen Gebuehrenwettbewerb, und Transaktionen koennen mit minimalen Gebuehren bestaetigt werden. Die standardmaessige Minimum-Relay-Fee von Bitcoin Cash betraegt 1 Satoshi pro Byte (1 Satoshi = 0.00000001 BCH), und die meisten Transaktionen werden im naechsten Block nahe diesem Minimum bestaetigt. Dadurch kosten Bitcoin-Cash-Transaktionen unter normalen Bedingungen nur Bruchteile eines Cents, waehrend Bitcoins Gebuehren in Stoerungsphasen von Dollarbetragen bis zu mehreren zehn Dollar reichen koennen.

Die Bitcoin-Cash-Entwicklungscommunity hat umfangreich geforscht und getestet, wie weit sich On-Chain-Skalierung treiben laesst. Die Gigablock-Testnet-Initiative (2017-2018) zeigte, dass das Bitcoin-Protokoll mit geeigneten Softwareoptimierungen und moderner Hardware Bloecke von 1GB oder mehr verarbeiten kann. Diese Tests identifizierten mehrere Engpaesse im urspruenglichen Code, unter anderem bei Blockpropagation, Transaktionsvalidierung und UTXO-Set-Management, und beeinflussten nachfolgende Optimierungsarbeiten.

Mehrere Protokoll- und Implementierungsverbesserungen wurden vorgenommen, um groessere Bloecke zu unterstuetzen. Graphene, ein Blockpropagationsprotokoll auf Basis von invertible Bloom lookup tables und Bloom-Filtern, reduziert die benoetigte Bandbreite drastisch, indem es nur die Differenz zwischen einem Block und den Transaktionen kodiert, die der empfangende Node bereits in seinem Mempool hat. Canonical Transaction Ordering (CTOR), eingefuehrt im November 2018, schreibt vor, dass Transaktionen innerhalb eines Blocks nach ihrer Transaction ID geordnet werden. Diese scheinbar kleine Aenderung ermoeglicht bedeutende Optimierungen bei Validierung und Propagation, etwa durch Parallelisierung und effizientere Set-Reconciliation.

UTXO-Commitment- und Parallel-Validation-Initiativen haben die Faehigkeit des Netzwerks, grosse Bloecke effizient zu verarbeiten, weiter verbessert. Durch die Nutzung moderner Multi-Core-CPUs und SSD-Speicher koennen optimierte Node-Implementierungen Bloecke mit zehntausenden Transaktionen innerhalb akzeptabler Zeitraeume validieren.

Die Skalierungsroadmap von Bitcoin Cash sieht weitere Erhoehungen des Blockgroessenlimits vor, wenn Technologie und Nachfrage dies rechtfertigen. Langfristig soll das Netzwerk globale Zahlungsvolumina vollstaendig on-chain abwickeln und Durchsatzwerte erreichen, die Milliarden taeglicher Transaktionen ermoeglichen. Auch wenn dieses Ziel ambitioniert ist, bieten Fortschritte bei Hardware, Bandbreite und Softwareoptimierung einen glaubwuerdigen Pfad, um sich schrittweise dorthin zu bewegen.

Ein wichtiger Bestandteil von Bitcoins Cash Skalierungsansatz sind "Zero-Confirmation"-Transaktionen. Fuer Zahlungen mit geringem Wert koennen Haendler Transaktionen sofort nach Broadcast akzeptieren, bevor sie in einen Block aufgenommen werden. Bitcoin Cash hat mehrere Massnahmen implementiert, um Zero-Conf-Zahlungen verlaesslicher zu machen, darunter die "First-Seen"-Regel (Nodes relayn nur die erste Variante einer Transaktion, die sie sehen, was Double-Spend-Versuche erschwert) und Double-Spend-Notification-Protokolle, die Haendler warnen, wenn eine widerspruechliche Transaktion erkannt wird. Diese Massnahmen machen Bitcoin Cash fuer Point-of-Sale-Zahlungen praktikabel, bei denen ein zehnminuetiges Warten auf Blockbestaetigungen unzumutbar waere.

OP_RETURN and Data Applications

Bitcoin Cash unterstuetzt den OP_RETURN-Opcode, der es Nutzern ermoeglicht, beliebige Daten in der Blockchain einzubetten, und zwar innerhalb eines Transaktionsoutputs, der nachweislich nicht ausgebbar ist. Diese Funktion ermoeglicht eine Reihe datengetriebener Anwendungen auf der Bitcoin-Cash-Blockchain, darunter Token-Protokolle, Messaging-Systeme, Notarisierungsdienste und Social-Media-Plattformen.

Das OP_RETURN-Datenlimit von Bitcoin Cash ist auf 220 Bytes pro Output gesetzt, deutlich mehr als Bitcoins 80-Byte-Limit. Zusaetzlich erlaubt Bitcoin Cash mehrere OP_RETURN-Outputs in einer einzelnen Transaktion, wodurch noch mehr Daten in einem einzigen Vorgang eingebettet werden koennen. Diese grosszuegigen Limits, kombiniert mit niedrigen Transaktionsgebuehren, machen Bitcoin Cash zu einer oekonomisch tragfaehigen Plattform fuer Datenanwendungen, die auf kapazitaetsbeschraenkten Chains unerschwinglich waeren.

Das Simple Ledger Protocol (SLP) war eines der fruehesten und am weitesten verbreiteten Token-Systeme auf Bitcoin Cash, das OP_RETURN nutzte. SLP ermoeglichte es, eigene Token zu erstellen und zu transferieren, indem Token-Metadaten in OP_RETURN-Outputs kodiert wurden. Obwohl SLP inzwischen weitgehend vom CashTokens-Protokoll abgeloest wurde, zeigte es, dass Token-Oekonomien auf dem UTXO-Modell realisierbar sind.

CashTokens, aktiviert im Mai 2023, stellt einen deutlich anspruchsvolleren Ansatz zur Tokenisierung auf Bitcoin Cash dar. Im Gegensatz zu SLP, das auf OP_RETURN-Metadaten basiert, die vom Basisprotokoll ignoriert werden koennen, ist CashTokens eine Konsensfunktion, die Token direkt in das UTXO-Modell integriert. Jeder UTXO kann sowohl einen BCH-Wert als auch einen zugehoerigen Token tragen, wobei die Token-Gueltigkeit durch die Konsensregeln erzwungen wird. CashTokens unterstuetzt fungible Token und Non-Fungible Tokens (NFTs). Durch die Konsensdurchsetzung haben Token-Transaktionen die gleichen Sicherheitsgarantien wie native BCH-Transaktionen und vermeiden die zusaetzlichen Vertrauensannahmen von Overlay-Protokollen.

Memo.cash ist ein dezentrales Social-Media-Protokoll, das auf Bitcoin Cash mittels OP_RETURN-Transaktionen aufgebaut ist. Nutzer senden Posts, Follows, Likes und andere soziale Aktionen als Bitcoin-Cash-Transaktionen mit kodierten OP_RETURN-Daten. Da die Daten in der Blockchain gespeichert werden, sind sie zensurresistent und dauerhaft archiviert. Die niedrigen Transaktionskosten von Bitcoin Cash machen dies oekonomisch moeglich, da jede Aktion nur Bruchteile eines Cents kostet.

Weitere Datenanwendungen umfassen Timestamping und Notarisierungsdienste fuer Dokumente, bei denen der Hash eines Dokuments in einem OP_RETURN-Output abgelegt wird, um einen unveraenderlichen Nachweis der Existenz zu einem bestimmten Zeitpunkt zu schaffen. Auch Supply-Chain-Tracking, Credential-Verifikation und dezentrale Identitaetssysteme wurden mit der Daten-Embedding-Faehigkeit von Bitcoin Cash realisiert.

Die Kombination aus grosser OP_RETURN-Kapazitaet, niedrigen Gebuehren und schnellen Bestaetigungen positioniert Bitcoin Cash als wettbewerbsfaehige Plattform fuer blockchainbasierte Datenanwendungen. Obwohl es spezialisierte Daten-Blockchains gibt, bietet Bitcoin Cash den Vorteil eines etablierten, sehr sicheren und breit unterstuetzten Netzwerks mit nachgewiesener Betriebsstabilitaet.

Network Architecture

Das Bitcoin-Cash-Netzwerk basiert auf derselben grundlegenden Peer-to-Peer-Architektur wie Bitcoin. Nodes kommunizieren ueber ein Gossip-Protokoll, um Transaktionen und Bloecke zu verbreiten. Full Nodes halten eine vollstaendige Kopie der Blockchain und validieren alle Transaktionen und Bloecke unabhaengig gemaess den Konsensregeln. Das Netzwerk ist permissionless, das heisst jeder kann einen Node betreiben und ohne Genehmigung am Netzwerk teilnehmen.

Mehrere voneinander unabhaengige Full-Node-Implementierungen existieren fuer Bitcoin Cash, was das Bekenntnis zu dezentraler Entwicklung widerspiegelt. Bitcoin Cash Node (BCHN) ist die am weitesten verbreitete Implementierung und dient de facto als Referenzclient. Weitere Implementierungen sind Bitcoin Unlimited, BCHD (in Go geschrieben) und Knuth (eine performante C++-Implementierung). Mehrere unabhängige Implementierungen reduzieren das Risiko, dass ein einzelner Softwarefehler einen netzwerkweiten Ausfall verursacht, und stellen sicher, dass kein einzelnes Entwicklerteam die Kontrolle ueber das Protokoll unilateral ausuebt.

Mining auf Bitcoin Cash nutzt den SHA-256-Proof-of-Work-Algorithmus, identisch zu Bitcoin. Dadurch kann dieselbe ASIC-Hardware beide Chains minen, und Miner koennen je nach Profitabilitaet zwischen Bitcoin und Bitcoin Cash wechseln. In der Praxis ist die Hashrate von Bitcoin Cash nur ein Bruchteil der Hashrate von Bitcoin, da der groesste Teil der SHA-256-Hashpower zur profitableren Bitcoin-Chain fliesst. Der Difficulty-Adjustment-Algorithmus von Bitcoin Cash stellt jedoch sicher, dass Bloecke unabhaengig vom absoluten Hashrate-Niveau im Zielabstand von zehn Minuten produziert werden.

Der Difficulty-Adjustment-Algorithmus ist eine der wichtigsten Protokollkomponenten von Bitcoin Cash. Die urspruengliche Bitcoin-Difficulty-Anpassung, die alle 2016 Bloecke (etwa zwei Wochen) neu berechnet, war zu langsam, um die schnellen Hashrate-Schwankungen auszugleichen, wenn Miner zwischen Bitcoin und Bitcoin Cash hin und her schalteten. Nach der problematischen Emergency Difficulty Adjustment (EDA)-Phase 2017 uebernahm Bitcoin Cash im November 2017 einen neuen Algorithmus, der die Difficulty ueber ein 144-Block-Gleitfenster anpasste.

Im November 2020 wechselte Bitcoin Cash zum ASERT-Algorithmus (Absolutely Scheduled Exponentially Rising Targets), auch bekannt als aserti3-2d. ASERT passt das Difficulty-Ziel anhand der Differenz zwischen der tatsaechlich verstrichenen Zeit und der erwarteten Zeit seit einem Referenzblock ("Anchor Block") an. Werden Bloecke schneller gefunden als erwartet, steigt die Difficulty exponentiell, bei langsamerer Produktion faellt sie exponentiell. Die Bezeichnung "3-2d" verweist auf eine Halbwertszeit von etwa zwei Tagen (288 Bloecke bei zehn Minuten), sodass eine anhaltende Verdopplung oder Halbierung der Hashrate innerhalb von zwei Tagen eine vollstaendige Anpassung bewirkt. ASERT gilt als sehr stabil und liefert konsistente Blockintervalle selbst bei starker Hashrate-Volatilitaet.

Effiziente Blockpropagation ist fuer ein Netzwerk mit grossen Bloecken entscheidend. Bitcoin Cash hat mehrere Optimierungen eingefuehrt, um grosse Bloecke schnell im Netzwerk zu verbreiten. Compact Blocks (BIP 152) erlauben es Nodes, Bloecke aus Transaktions-IDs statt aus vollstaendigen Transaktionsdaten zu rekonstruieren, wodurch Bandbreite gespart wird, wenn Mempools ueberlappen. Das Graphene-Protokoll komprimiert noch staerker ueber probabilistische Datenstrukturen und erreicht nahezu optimale Block-Encodings. Xthinner ist ein weiteres Kompressionsprotokoll speziell fuer Bitcoin Cash, das fuer typische Bloecke sehr hohe Kompressionsraten erzielt.

Die Relay- und Mempool-Richtlinien des Netzwerks sind darauf ausgelegt, zuverlaessige Zero-Confirmation-Transaktionen zu unterstuetzen. Nodes folgen einer strikten First-Seen-Regel und akzeptieren bzw. relayn nur die erste Version einer Transaktion, die sie beobachten. Wird eine zweite Transaktion erkannt, die versucht, dieselben Inputs auszugeben (Double-Spend), erzeugen Nodes einen Double-Spend-Proof und verbreiten ihn im Netzwerk, um Haendler und andere Interessierte zu warnen. Diese Infrastruktur liefert ein vernuenftiges Sicherheitsniveau fuer die Annahme unbestaetigter Transaktionen bei alltaeglichen Zahlungen mit geringem Wert.

Smart Contract Capabilities

Obwohl Bitcoin Cash primaer als Peer-to-Peer-Electronic-Cash-System konzipiert ist, hat es durch Erweiterungen seiner Scripting-Sprache beachtliche Smart-Contract-Faehigkeiten entwickelt. Im Gegensatz zu Ethereums kontobasiertem, Turing-vollstaendigem Smart-Contract-Modell arbeiten Smart Contracts auf Bitcoin Cash im UTXO-Modell mit einer stackbasierten Scripting-Sprache, die bewusst nicht Turing-vollstaendig ist. Dieses Design liefert vorhersehbare Ausfuehrungskosten und vermeidet die Klasse von Schwachstellen, die mit unbeschraenkter Berechnung verbunden sind, ermoeglicht aber dennoch eine ueberraschend reichhaltige Menge programmierbarer Finanzinstrumente.

Die Bitcoin-Cash-Scripting-Sprache wurde schrittweise durch eine Reihe von Protokollupgrades verbessert. Im Mai 2018 wurden mehrere Opcodes reaktiviert, die frueh in Bitcoins Geschichte deaktiviert worden waren, darunter bitweise Logikoperatoren (OP_AND, OP_OR, OP_XOR), arithmetische Operatoren fuer groessere Zahlen sowie String-Manipulationsoperationen (OP_SPLIT, OP_CAT). Diese wiederhergestellten Opcodes erweiterten die Ausdrucksfaehigkeit von Scripts erheblich.

Die Einfuehrung von OP_CHECKDATASIG und OP_CHECKDATASIGVERIFY im November 2018 war ein besonders wichtiger Fortschritt. Diese Opcodes erlauben es einem Transaktionsscript, eine ECDSA-Signatur gegenueber beliebigen Daten zu verifizieren, nicht nur gegenueber der Transaktion selbst. Damit werden oracle-basierte Vertraege moeglich, bei denen eine externe Datenquelle eine Nachricht signiert, die eine reale Bedingung bestaetigt (z.B. Preis, Wetterereignis oder Sportergebnis), und die Vertragsausfuehrung vom Inhalt dieser signierten Nachricht abhaengt. Das eroeffnet Anwendungsfaelle wie dezentrale Prognosemaerkte, Versicherungsvertraege und andere Instrumente, die externe Daten benoetigen.

Native Introspection-Opcodes, eingefuehrt im Mai 2022, erlauben es Scripts, Eigenschaften der Transaktion zu inspizieren, die sie enthaelt. Scripts koennen Wert, Locking Script und Token-Daten von Inputs und Outputs innerhalb derselben Transaktion pruefen. Das ermoeglicht Covenant-artige Smart Contracts, die festlegen, wie Coins in Zukunft ausgegeben werden duerfen, nicht nur wer sie ausgeben darf. Covenants ermoeglichen Muster wie Vaults (zeitgesperrte Ausgaberegeln fuer mehr Sicherheit), wiederkehrende Zahlungen, dezentrale Boersen und On-Chain-Abstimmungsmechanismen.

CashScript ist eine hoehere Smart-Contract-Sprache fuer Bitcoin Cash, vergleichbar mit Solidity bei Ethereum. CashScript erlaubt es Entwicklern, Vertraege in einer vertrauten, JavaScript-aehnlichen Syntax zu schreiben, die zu Bitcoin-Cash-Script-Bytecode kompiliert wird. Die Sprache abstrahiert die Komplexitaet des UTXO-basierten Vertragsdesigns, einschliesslich Input/Output-Introspection und Signaturpruefung, und macht es auch fuer Entwickler zugaenglich, die nicht mit Low-Level-Stack-Programmierung vertraut sind. CashScript wurde genutzt, um dezentrale Boersen, Escrow-Dienste, Crowdfunding-Plattformen und weitere Anwendungen zu bauen.

Das CashTokens-Upgrade im Mai 2023 fuegte eine weitere Dimension hinzu. Indem fungible und nicht fungible Token direkt auf Konsensebene in das UTXO-Modell eingebettet werden, ermoeglicht CashTokens tokenbasierte Vertraege, die durch die Konsensregeln des Netzwerks erzwungen werden, statt durch Overlay-Protokolle. NFTs in CashTokens tragen ein "Commitment"-Feld, also beliebige Daten, die an den Token angehaengt sind und von Smart-Contract-Scripts gelesen und validiert werden koennen. Das schafft einen Mechanismus, um On-Chain-State ueber mehrere Transaktionen hinweg zu halten, was im UTXO-Modell frueher schwer umzusetzen war. Vertraege koennen NFTs als State-Carrier nutzen und das Commitment bei jeder Transaktion aktualisieren, um komplexe mehrstufige Protokolle zu implementieren.

Die Kombination aus Introspection-Opcodes, CashTokens und CashScript schafft eine Smart-Contract-Plattform, die zwar grundlegend anders als Ethereum ist, aber viele aehnliche dezentrale Finanzanwendungen implementieren kann. Dezentrale Boersen, Automated Market Maker, Lending-Protokolle und DAOs wurden auf Bitcoin Cash bereits gebaut oder prototypisch umgesetzt. Der UTXO-Ansatz bietet Vorteile bei Parallelisierung (UTXOs koennen unabhaengig validiert werden), Privatsphaere (jedes UTXO ist eigenstaendig) und Vorhersagbarkeit (kein globaler State), erfordert jedoch andere Designmuster als kontobasierte Systeme.

Monetary Policy

Bitcoin Cash uebernimmt Bitcoins Geldpolitik vollstaendig. Die Gesamtmenge von Bitcoin Cash ist auf 21 Millionen Coins begrenzt, und der Emissionsplan folgt demselben Halving-Mechanismus wie Bitcoin. Diese gemeinsame Geldpolitik ist eine direkte Folge des Forks: Da Bitcoin Cash von der Bitcoin-Blockchain abgespalten wurde, startete es mit derselben bisherigen Emissionshistorie und setzt die gleichen Regeln fuer kuenftige Emissionen fort.

Die Blockbelohnung begann bei 50 BCH pro Block (geerbt von den Genesis-Parametern) und halbiert sich alle 210.000 Bloecke, also etwa alle vier Jahre. Das erste Halving fand im November 2012 statt (vor dem Fork und damit gemeinsame Historie) und senkte die Belohnung auf 25 Coins. Das zweite Halving im Juli 2016 senkte sie auf 12,5 Coins. Das dritte Halving im April 2020, das nach dem Fork und damit spezifisch fuer die Bitcoin-Cash-Chain stattfand, reduzierte die Belohnung auf 6,25 BCH. Das vierte Halving im April 2024 senkte sie weiter auf 3,125 BCH pro Block.

Dieser Halving-Plan schafft eine desinflationaere Geldpolitik, bei der die Rate neuer Coin-Erzeugung ueber die Zeit abnimmt und asymptotisch gegen null geht. Der letzte Bitcoin-Cash-Coin wird voraussichtlich um das Jahr 2140 gemined. Danach besteht der Miner-Umsatz vollstaendig aus Transaktionsgebuehren.

Das 21-Millionen-Limit und der Halving-Plan verleihen Bitcoin Cash dieselben Knappheitseigenschaften wie Bitcoin. Der Umlaufbestand Anfang 2026 liegt bei etwa 19,8 Millionen BCH, also ueber 94 Prozent des jemals existierenden Gesamtangebots. Die verbleibenden Coins werden ueber mehr als ein Jahrhundert hinweg durch immer kleinere Blockbelohnungen ausgegeben.

Der Ansatz von Bitcoin Cash fuer den Uebergang von Blockbelohnungen zu gebuehrenbasierter Miner-Verguetung unterscheidet sich vom Ansatz von Bitcoin. Bitcoins Skalierungsphilosophie, die Blockspace verknappt, um einen Fee-Market aufrechtzuerhalten, verlaesst sich implizit auf hohe Gebuehren pro Transaktion, um Miner zu kompensieren, wenn Blockbelohnungen sinken. Bitcoin Cash verfolgt das Gegenteil: Durch niedrige Gebuehren und grosse Bloecke soll ausreichend Gesamtgebuehrenumsatz durch hohes Transaktionsvolumen statt durch hohe Einzelgebuehren entstehen. In diesem Modell koennen selbst geringe Gebuehren pro Transaktion ausreichen, wenn das Netzwerk sehr viele Transaktionen verarbeitet.

Dieses volumenbasierte Gebuehrenmodell setzt voraus, dass Bitcoin Cash einen deutlich hoeheren Transaktionsdurchsatz als Bitcoin erreicht, um in der Post-Subsidy-Aera vergleichbare Miner-Incentives zu erzeugen. Befuerworter argumentieren, dass dies durch fortgesetzte On-Chain-Skalierung erreichbar ist, da die weltweite Zahlungsnachfrage enorm ist und bereits ein kleiner Anteil an globalen Transaktionen Millionen von Zahlungen pro Tag bedeuten wuerde. Kritiker entgegnen, dass ein solches Adoptionsniveau ungewiss sei und dass das Niedriggebuehrenmodell waehrend des Uebergangs nicht genuegend Anreize liefern koennte.

Die geteilte Geldpolitik zwischen Bitcoin und Bitcoin Cash bedeutet ausserdem, dass beide Chains direkt um SHA-256-Mining-Hashpower konkurrieren. Miner allokieren Ressourcen zu der Chain, die zu einem bestimmten Zeitpunkt profitabler ist, und die Difficulty-Adjustment-Algorithmen beider Chains passen sich dieser dynamischen Allokation an. In der Praxis war der Anteil von Bitcoin Cash an der gesamten SHA-256-Hashrate grob proportional zu seinem relativen Preis, was das rationale Verhalten profitmaximierender Miner widerspiegelt.

Conclusion

Bitcoin Cash repraesentiert eine prinzipientreue Fortsetzung der urspruenglichen Bitcoin-Vision als Peer-to-Peer-Electronic Cash. Durch die Erhoehung des Blockgroessenlimits und die Verfolgung von On-Chain-Skalierung hat Bitcoin Cash niedrige Gebuehren und schnelle Transaktionen bewahrt, wie sie fruehes Bitcoin praegten, und macht damit alltaegliche Zahlungen und Mikrotransaktionen wieder praktikabel.

Die technische Entwicklung des Projekts ist durch ueberlegte und folgenreiche Protokollverbesserungen gekennzeichnet. Der ASERT-Difficulty-Adjustment-Algorithmus sorgt fuer stabile Blockproduktion unter volatilen Hashrate-Bedingungen. Die erweiterte Scripting-Sprache mit wiederhergestellten und neuen Opcodes ermoeglicht anspruchsvolle Smart Contracts innerhalb der Sicherheitsgrenzen des UTXO-Modells. CashTokens bringt konsensdurchgesetzte Tokenisierung erstmals in ein Bitcoin-angelehntes Protokoll. CashScript macht diese Faehigkeiten einer breiten Entwicklercommunity zugaenglich. Zusammengenommen zeigen diese Fortschritte, dass das UTXO-Modell ein reiches Oekosystem dezentraler Anwendungen tragen kann, ohne seine grundlegende Einfachheit und Sicherheitsmerkmale aufzugeben.

Die Skalierungsdebatte, die zur Entstehung von Bitcoin Cash fuehrte, verdeutlichte eine grundlegende Spannung in dezentralen Systemen: den Trade-off zwischen On-Chain-Kapazitaet und den Kosten fuer den Betrieb von Full Nodes. Bitcoin Cash hat sich entschieden, Transaktionskapazitaet und Nutzererlebnis zu priorisieren, und argumentiert, dass die oekonomischen Vorteile breiter Adoption und Nutzung die hoeheren Hardwareanforderungen fuer Node-Betreiber aufwiegen. Dies ist eine empirische Frage, deren Antwort sich in den kommenden Jahren und Jahrzehnten zeigen wird, waehrend sowohl Bitcoin als auch Bitcoin Cash ihre jeweiligen Pfade weiterentwickeln.

Dass Bitcoin Cash mehrere Baerenmaerkte, kontroverse Forks (insbesondere die Bitcoin-SV-Abspaltung im November 2018) und anhaltende Community-Arbeit ueberstanden hat, zeigt die Widerstandsfaehigkeit des Projekts und die Ueberzeugung seiner Teilnehmer. Das Netzwerk hat seit dem Fork hunderte Millionen Transaktionen verarbeitet, den Betrieb kontinuierlich aufrechterhalten und eine globale Community von Entwicklern, Haendlern und Nutzern angezogen, die Peer-to-Peer-Electronic Cash fuer eine lohnende Technologie halten.

Der langfristige Erfolg von Bitcoin Cash haengt davon ab, ob es Nutzer und Haendler gewinnt, die verlaessliche Transaktionen mit niedrigen Gebuehren schaetzen, und ob es seine Infrastruktur auf die Anforderungen eines globalen Zahlungsnetzwerks skalieren kann. Die technischen Grundlagen sind solide, die Roadmap ist klar, und die Community ist engagiert. Ob Bitcoin Cash sein ambitioniertes Ziel erreicht, als Electronic Cash fuer die Welt zu dienen, wird nicht durch technische Grenzen entschieden, sondern durch Netzwerkeffekte, Marktdynamiken und Adoptionsmuster, die die Evolution aller Geldsysteme praegen.