Blockchain Basics and Examples: emoney and evoting

Transkript

1 Blockchain Basics and Examples: emoney and evoting Roger Wattenhofer ETH Zurich Distributed Computing Group

2 Blockchain = Ledger

3

4

5 Blockchain Basics

6 Transaction

7 Transaction

8 Transaction

9 Transaction

10 Block

11 Blockchain

12 A Blockchain is Replicated

13 Blockchain Ingredients & Distributed Systems Cryptography

14 Turing Awards 2008 Barbara Liskov 2010 Leslie Valiant* 2013 Leslie Lamport Rivest, Shamir & A Micali & Goldwasser 2012 Hellman & Diffie 2015

15 Asymmetric Cryptography Magic with Numbers

16 Encryption

17 Digital Signatures

18 Generating a Secret

19 Blockchain Variants

20 Permissionless / Open

21 Permissioned / Closed

22

23 Do you need a Blockchain?

24 No.*

25 Multiple Participants? yes no No Blockchain (use Database) Participants Known? no Permissionless Blockchain yes Permissioned Blockchain

26 Rule of Thumb Blockchains* may disrupt your business if you use signatures. *or blockchain like tech

27 The Seven Blockchain Dimensions Privacy Persistence Energy

28 Persistence Database Immutable Provable Fault Tolerance Correct Crash Byzantine

29 Latency 1 hour 1 minute 1 second Throughput 10 tx/s 10k tx/s 10m tx/s

30 Replication main+backup some nodes 1000 nodes Energy Proof of Work Proof of Stake Permissioned

31 Energy Consumption

32 Economic Incentives Market Energy Value 3 GW $0.25M/h $0.08/kWh

33 Proof of Work Energy Hashrate Energy/Hash 1.3 GW GH/s 0.1 J/GH

34 Genau weiss man das nicht. Aber man kann den Energiebedarf auf verschiedene Arten abschätzen. Man weiss, wie viele Rätsel pro Sekunde gelöst werden, und wie viel Energie die effizienteste Hardware für das Lösen der Rätsel benötigt. Damit kommt man auf ca. 1,3 Gigawatt. Die reale Leistung ist sicher höher, da man die Geräte auch noch kühlen muss, und nicht alle die beste Hardware benutzen. Andererseits: Wenn man die 1,2 Millionen Franken pro Stunde durch die Stromkosten in China von ca. 8 Rappen pro Kilowattstunde teilt, erhält man ca. 15 Gigawatt elektrische Leistung. Wenn man mehr als 15 Gigawatt aufwendet, lohnt sich das Mining nicht mehr. Wenn der Wert darunter ist, dann lohnt es sich, neue Hardware zu kaufen und anzuschliessen. Obere Schranke: Momentan ist der Bitcoin Preis ca. 17kF. Pro Block verdient (schürft) ein Miner 12.5 Bitcoins (plus Transaktionsgebühren). Alle 10 Minuten wird i S h itt i Bl k f d D h i t d lt it itmi i h l 1 2MF

35 Replication main+backup some nodes 1000 nodes Energy Country Server Room Computer

36 What About Privacy?

37 It s Complicated.

38 Privacy Anonymity Identity

39 The Seven Blockchain Dimensions Privacy Persistence Energy

40

41 Permissioned Blockchain & Payment Network

42 Permissioned Blockchain

43 Payment Network

44

45 What s Wrong with Paper?

46 Cost

47 Verifiability

48 Election Help

49 Democracy Beyond Yes or No 2025 Wie viel sollen die SRG-Gebühren pro Jahr kosten? 42.-

50 Anonymity with Identity Swapping

51 Research Example

52 Modeling Distributed Systems Altruistic Rational Crash Byzantine

53 The system is secure as long as honest nodes collectively control more CPU power than any cooperating group of attacker nodes.

54 Mining is a Rational Business

55 A Blockchain Without Altruism?

56 Only One Type of Reference

57 Ene, mene, eins, zwei, drei, Bitcoins bringe mir herbei. Hash

58 Thank You! Questions & Comments?

59 Magic with Numbers Cryptography

60 Encryption

61 Digital Signatures

62 Generate a Secret

63 Generate a Secret

64 How?

65

66

67

68

69

70

71

72 One Way Function +

73 One Way Function

74 One Way Function

75 One Way Function?? (1874, William Stanley Jevons)

76 One Way Function?? (600 Digits, Your Bank)

77 Your Bank Account

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