Der ökologische Fussabdruck der Digitalwährung Bitcoin ist gewaltig. Der Grund ist der Mechanismus, der für die Sicherheit von Transaktionen sorgen soll, zum Beispiel um zu verhindern, dass eine Bitcoin-Einheit mehrfach ausgegeben wird. Im Kern geht es darum, dass jede Transaktion durch einen temporären zentralen Kontrolleur bestätigt werden muss, der die Gesamtheit des Bitcoin-Netzwerks kontrolliert und die Berechtigung hat, der «Blockchain» die neue Transaktion hinzuzufügen.

Für seine Leistung erhält der zentrale Kontrolleur Bitcoin-Einheiten, weshalb der Wettbewerb um diese Rolle hart ist. Es gewinnt, wer ein komplexes mathematisches Problem löst - was enorme Rechenleistung und Unmengen an Energie braucht. Fachleute bezeichnen dies auch als "Mining".

Ein Forschungsteam um Rachid Guerraoui von der ETH Lausanne (EPFL) schlägt jedoch einen anderen, minimalistischen Ansatz vor, der weitaus weniger Energie verbraucht. «Wenn es nur um die Frage geht, ob Person A eine Bitcoin-Einheit an Person B überweisen darf, oder ob sie diese Einheit schon Person C, D und E gegeben hat, braucht man keine zentrale Autorität, die das komplette Netzwerk kontrolliert», erklärte Guerraoui im Gespräch mit der Nachrichtenagentur Keystone-SDA. Es sei ein weitaus einfacheres Problem.

Anstatt alle Akteure unter Generalverdacht zu stellen, geht der von Guerraoui und seinen Kollegen entwickelte Algorithmus namens «Byzantine Reliable Broadcast» vom Prinzip der Unschuldsvermutung aus, wie die EPFL am Montag mitteilte.

Die Sicherheit des Systems lasse sich durch Kommunikation (oder «Broadcasting») zwischen Beteiligten im Bitcoin-Netzwerk sicherstellen, hiess es weiter. Anstatt sich als zentraler Kontrolleur mit allen Beteiligten kurzzuschliessen, reiche der Austausch mit einer Stichprobe anderer «Player».

«Wenn Person A mit Bitcoin bezahlen will, erlaubt das System Person B nicht, die Zahlung anzunehmen, bis über eine zufällig gewählte Stichprobe anderer Player ausgeschlossen wurde, dass Person A die Bitcoin-Einheit schon ausgegeben hat», so Guerraoui.

Der Energieverbrauch bei dieser Herangehensweise käme etwa dem vom Austausch von E-Mails gleich, sagte der Forscher. Für eine Transaktion würden dann nur wenige Gramm CO2 ausgestossen im Vergleich zu schätzungsweise 300 Kilogramm bei einer klassischen Bitcoin-Transaktion.

In Sachen Sicherheit der Transaktionen stehe das neue System dem klassischen in nichts nach, schrieb die EPFL. Allerdings sei «Byzantine Reliable Broadcast» nicht für alle Anwendungen geeignet, die mit Bitcoin möglich sind. Beispielsweise seien komplexere Transaktionen wie für smarte Verträge nicht möglich. Relativ einfache Anwendungen wie zum Beispiel ein Bezahlsystem für ein Bike-Sharing-Angebot seien aber denkbar.

Das EPFL-Forschungsteam stellte das Konzept bereits in zwei Publikationen im Rahmen von Fachkonferenzen vor und stiess damit auf grosse Anerkennung der Fachwelt, wie die EPFL mitteilte. Guerraoui und Kollegen wollen den neuen Algorithmus bis Ende 2020 als Open-Source Code der Öffentlichkeit zur Verfügung stellen.