Solana

Was ist Solana?

Solana (SOL) ist eine dezentrale Computing-Plattform zum Ausführen von Smart Contracts, ähnlich wie Ethereum. Durch innovative Ideen wie die Kombination aus Proof of Stake und Proof of History, kann das System bis zu 50.000 Transaktionen pro Sekunde zu extrem geringen Gebühren durchführen und gilt deshalb als starker Konkurrent von Ethereum.

Welches Ziel hat Solana?

Alle Blockchains und vergleichbare dezentrale Kryptosysteme müssen sich mit der bestmöglichen Lösung eines "Trilemmas" (Abb. unten) beschäftigen. Die Plattformen sollen zugleich dezentral, sicher und skalierbar sein. Typischerweise geht die Optimierung eines Systems auf zwei dieser Faktoren mit dem Tradeoff einher, dass der dritte Aspekt vernachlässigt wird. Im Fall von Bitcoin und Ethereum zum Beispiel sind Dezentralität und Sicherheit sehr stark ausgeprägt, dafür sind die Systeme allerdings vergleichsweise langsam und einzelne Transaktionen sind teuer. Sprich: Die Netzwerke sind (derzeit) nur sehr beschränkt skalierbar.

Die Entwickler hinter Solana nehmen für sich in Anspruch, die Vereinbarkeit der drei Aspekte so gut wie keine andere Blockchain hergestellt zu haben. Obwohl das System bereits jetzt über 50.000 Transaktionen pro Sekunde stemmen kann, soll die Plattform absolut dezentral und sicher sein. In Zukunft könnte das Limit auf mehrere 100.000 Transaktionen pro Sekunde steigen. Neue Blöcke in der Blockchain werden alle 400 Millisekunden erstellt. Solana ist damit sehr gut als Basis für DApps (dezentrale Applikationen) wie dezentrale Exchanges (DEX) geeignet.

Die Programmiersprache der Smart Contracts von Solana ist wie zum Beispiel auch die von Ethereum "turing-vollständig" und könnte damit in Zukunft das Ausführen komplexerer logischer Programme ermöglichen. Der Ansatz von Solana zur Verarbeitung von Transaktionen sorgt zudem dafür, dass Smart Contracts parallel abgearbeitet werden können. Auch ohne abschließende Bestätigung durch die Blockchain können Solana-Smart-Contracts kryptografisch abgesicherte Outputs liefern. Das macht Solana als Plattform schneller, da kurzzeitige Kapazitätsengpässe keine Verlangsamung der Smart-Contract-Verarbeitung mehr bedeuten müssen.

Wie funktioniert Solana?

Eine Herausforderung aller dezentralen Ledger ist die Abbildung zeitlicher Abläufe im Buchungssystem. Für eine Bank mit zentralisierter Infrastruktur ist es zum Beispiel vergleichsweise einfach zu entscheiden, welche Buchung vor einer anderen ausgeführt wurde. In dezentralen Systemen ist das komplizierter. In Konfliktfällen, zum Beispiel bei einer Double-Spending-Attacke, muss das Netzwerk möglichst autonom entscheiden können, welche Buchung die höhere Priorität hat. Die Blockchain, wie sie mit Bitcoin eingeführt wurde, löst dieses Problem, indem sie viele Transaktionen zu einem Block bündelt. Die Blöcke wiederum werden kryptografisch miteinander verkettet und bilden so den zeitlichen Verlauf der Transaktionshistorie ab. Wie oben beschrieben, findet das in vielen Fällen aber zulasten der Geschwindigkeit und Skalierbarkeit statt. Solana begegnet dieser Herausforderung, indem es ein System mit der Bezeichnung Proof of History (PoH) einführt.

Proof of History

Der Proof of History (PoH) ist ein Verfahren, das dabei helfen soll, die Validierungszeit in der Solana-Blockchain erheblich zu reduzieren. Dazu werden Transaktionen direkt mit einem kryptografischen Hash versehen, wie er sonst bei der Verkettung von Blöcken einer Blockchain zum Einsatz kommt. Ein Hash ist eine Prüfsumme, die sich aus einem vorgegebenen Wert ergibt. Im Falle einer Blockchain handelt es sich dabei unter anderem um den Inhalt des vorhergehenden Blocks, dessen Prüfsumme in den Folgeblock aufgenommen wird. Im Solana-Netz wird der Hash einer vorangegangenen Transaktion direkt in eine neue Transaktion aufgenommen.

Die Art, wie die Transaktionen aufeinander aufbauen, ähnelt damit ein wenig dem "Tangle" genannten azyklischen Graphen der Kryptowährung IOTA. Anders als bei IOTA werden die auf diese Weise miteinander verketteten Transaktionen im Nachhinein allerdings über eine Blockchain verifiziert und so für die langfristige Verifikation gebündelt und geordnet. Dieser Blockchain-Eintrag wird Proof of History genannt. Das erhöht die Sicherheit des Systems. Der hybride Ansatz, den Solana verfolgt, hilft dabei, die dem Netzwerk zur Verfügung stehende Rechenleistung soweit wie möglich auszunutzen. Dadurch werden die Transaktionskosten stark reduziert. Gerade einmal 0,00001 bis 0,00025 US-Dollar pro Transaktion fallen typischerweise an.

Um zu entscheiden, welche Transaktionen per Proof of History bestätigt werden, werden die Vorgänge über einen sog. Flooding-Algorithmus namens "Gulf-Stream" an alle Validatoren übertragen. Die Validatoren überprüfen die Transaktionen auf ihre Korrektheit und signieren diese, sofern es nichts daran auszusetzen gibt. Ein ausgewählter Validator, der "Leader" genannt wird, sammelt die bestätigten Transaktionen und ordnet diese in der korrekten Abfolge an. Diese Blöcke werden dann so schnell wie möglich signiert und über ein "Turbine" genanntes Protokoll veröffentlicht. Solana-Blöcke enthalten also anders als die Blöcke in anderen Blockchains nicht alle signierten Transaktionen, sondern bestehen lediglich aus der Signatur selbst und einem Verweis auf die per Gulf-Stream publik gemachten Transaktionen.

Transaktionen und Blöcke werden bei Solana also getrennt voneinander verbreitet und verarbeitet. Dadurch kann potenziell alle 40 Millisekunden ein neuer Block ausgestoßen werden. Flaschenhals dabei ist die dem Leader zur Verfügung stehende Rechenkapazität. Transaktionen können entweder Zahlungen in der Solana-eigenen Kryptowährung SOL oder Smart-Contract-Ausführungen sein.

Leader Rotation

Die Rolle des Leaders wird bei Solana regelmäßig von einem Validator an den anderen weitergegeben. Leader wird, wer von der Mehrheit der Validatoren dazu gewählt wird. Dafür gibt es feste Regeln. Entscheidend ist vor allem die Menge der von den Validatoren gestakten Netzwerkcoins (mehr dazu in den folgenden Abschnitten zum Solana Coin (SOL) und Staking).

Um zu vermeiden, dass die Blockchain dabei versehentlich gesplittet wird, wird per Abstimmung ein sogenannter Leader-Schedule festgelegt. Das findet mit so viel zeitlichem Vorlauf statt, dass das Abstimmungsergebnis allen Netzwerkknoten rechtzeitig bekannt werden sollte. Verhält ein Leader sich netzwerkschädlich, signiert also zum Beispiel fehlerhafte Transaktionen oder fällt ganz aus, kann er von den übrigen Validatoren abgewählt werden. Zusätzlich wird zur Strafe ein Teil der gestakten Solana Coins (SOL) vernichtet. In der Solana-Terminologie ist dann von "Slashing" die Rede. Die Verantwortung wird in der Folge automatisch dem nächsten Validator im Schedule übertragen.

Der Solana Coin: SOL

SOL ist der Name des nativen Coins der Solana-Blockchain. Insgesamt wurden zu Beginn etwa 489 Millionen Solana Coins in Umlauf gebracht. Solana ist allerdings inflationär angelegt, sodass der Gesamtbestand im Laufe der Zeit weiter steigen wird.

SOL werden unter anderem benötigt, um Transaktionen auf der Blockchain durchzuführen. Die dabei als "Gas" (ähnlich zu Ethereum) gezahlten Coins werden momentan vollständig vernichtet. Mittel- bis langfristig soll die "Burnrate" allerdings auf 50 % sinken, der Rest wird dann als Belohnung an die Validatoren ausgeschüttet.

Solana Staking

Darüber hinaus ist es möglich, Solana Coins zu staken (Was ist Staking?), um an der Validierung der Blockchain teilzunehmen. Staking kann direkt stattfinden. Dann bewirbt der entsprechende Nutzeraccount sich selbst darum, als Validator am Netzwerk teilzunehmen. Darüber hinaus ist aber auch das indirekte Staking per Delegation möglich. Solana verfügt über einen integrierten Delegationsmechanismus, mit dem auch SOL-Halterinnen und -Halter, die nur kleine Beträge ihr eigen nennen, ihr Guthaben verzinsen lassen können. Per Delegation ist es möglich, ausgewählte Validatoren mit dem eigenen SOL-Guthaben zu unterstützen. Für das Staking wurden zunächst rund 8 % Zinsen im Jahr ausgezahlt. Dieser Zinssatz sinkt seitdem allmählich, bis er sich um das Jahr 2027 bei etwa 1,5 % einpendeln soll.

Eine Übersicht der Validatoren (Staker) bei Solana findest du hier: Solana Beach

In der Theorie führen solche planbaren, stabilen Inflationsraten dazu, dass sich ein Gleichgewicht zwischen Inflation, Wert der Coins und den vernichteten Einheiten ergibt. Praktisch kann das bei Kryptowährungen aber ganz anders aussehen. Nicht nur können Spekulationsblasen immer wieder zu rasant steigenden und dann in sich zusammenfallenden Preisen führen. Auch ob eine Plattform sich mit ihrem technischen Angebot langfristig behaupten kann, ist wichtig für die Preisentwicklung des Coins.

Die Staking-Belohnungen (Rewards) werden für jede Epoche ausgezahlt. Eine solche Epoche ist der Zeitraum, in dem ein Validator als Leader die Blöcke der Blockchain emittiert. Die Menge der insgesamt ausgezahlten Reward-Coins wird vom System im Vorhinein festgelegt und zum Ende der Phase an alle stakenden Accounts ausgezahlt. Dadurch kann der Zinssatz minimal schwanken. Praktisch haben diese Unterschiede aber keine erwähnenswerten Auswirkungen auf die Höhe der Auszahlungen.

Über gestakte Solana Coins kann jederzeit verfügt werden (was es dabei allerdings zu beachten gilt, erfährst du im folgenden Abschnitt Risiken beim Staking). Ein sog. Lock-In der Coins erfolgt nicht. Stattdessen hat Solana einen Mechanismus, mit dem die gestakten Coins "aufgewärmt" und "abgekühlt" werden. Ein Coin, der ins Staking überführt wird, muss eine gewisse Zeit angelegt bleiben, damit er tatsächlich Zinsen generiert. Diese "Warmup-Phase" erfolgt schrittweise, sodass der Zinssatz über einen variablen Zeitraum allmählich steigt. Die Dauer der Warmup-Phase hängt davon ab, wie viele andere Solana Coins bereits gestaket sind. Je mehr Coins sich im Staking befinden, desto länger dauert es. Umgekehrt gibt es eine "Cooldown-Phase" für Coins, die dem Staking entzogen wurden. In dieser Zeit wird weiterhin ein kleiner werdender Reward gezahlt.

Risiken beim Staking

Staking ist auch bei Solana nicht risikofrei. Wie im Abschnitt Leader Rotation bereits beschrieben, kann es passieren, dass ein Leader von den übrigen Validatoren abgewählt wird. In diesem Moment wird ein Teil der vom Leader gestakten SOLs vernichtet. Dieses sogenannte Slashing betrifft auch dem Leader per Delegation zugeteilte Coins. Auch während der Warmup- und Cooldown-phasen kann das Slashing den angelegten SOL-Coins anteilig noch gefährlich werden. Insofern stehen die dem Staking entzogenen Coins zunächst auch nur unter Vorbehalt zur freien Verfügung. Zwar können sie bereits an andere Konten überwiesen werden, die Empfängerinnen und Empfänger sehen dann allerdings, dass sie sich noch im Cooldown befinden und damit potenziell gefährdet sind. Um zu vermeiden, dass die eigenen Coins auf diese Weise vernichtet werden, sollten Anlegerinnen und Anleger ihre Stakes nicht wahllos delegieren, sondern nur bewährten Validatoren zuweisen.

Solana im Vergleich zu Ethereum

Solana steht vor allem im Wettbewerb mit Ethereum. Beide Netzwerke versuchen, eine optimierte, dezentrale Plattform für die Ausführung von Smart Contracts anzubieten. Beide Blockchains haben dabei den Anspruch, folgenden Grundanforderungen gerecht zu werden:

Solana vs. Ethereum: Blockchain und Transaktionen

Technisch besteht der Hauptunterschied zwischen den beiden Plattformen darin, dass im Ethereum-Netzwerk die Blockchain selbst der Haupttaktgeber für die Verarbeitung von Transaktionen und Rechenoperationen ist. Was nicht in die Ethereum-Blockchain geschrieben wurde, ist nach der Logik des Systems noch nicht geschehen. Dadurch kann es zu Staus kommen, wenn zum Beispiel eine DApp besonders populär wird. Das ist beispielsweise im Winter 2017/2018 geschehen, als das virtuelle Sammelspiel "CryptoKitties" zeitweilig so beliebt wurde, dass die Ethereum-Blockchain für Wochen überlastet wurde. Transaktionen wurden in dieser Zeit exorbitant teuer.

Im Solana-Netzwerk werden Transaktionen zunächst unabhängig von der Blockchain ausgeführt. Die Bestätigung über die Blockchain dient in erster Linie dazu, die langfristige Verarbeitung und Anordnung der Vorgänge sicherzustellen. Anders als bei Ethereum gibt es dadurch im Solana-System auch keinen Mempool (in dem unbearbeitete Transaktionen zwischengespeichert werden). Damit maximiert Solana die Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Computingressourcen. Die Bereitstellung und Validierung der Blockchain generiert wesentlich weniger "Overhead", als das bei Ethereum der Fall ist, ohne die Sicherheit des Netzes damit zu gefährden.

Transaktionen sind für sich bereits gültig, sofern sie eine vorangegangene Transaktion korrekt referenzieren. Hinzu kommt, dass durch das Proof-of-History-System die Skalierbarkeit von Solana zumindest mittelfristig wesentlich einfacher sein dürfte als bei Ethereum. Nach Maßstab heutiger Anforderungen ist Solana, anders als Ethereum, nicht auf Layer-2-Netze oder Sharding (also die Partitionierung der Blockchain) angewiesen. Auch bei starker Nutzung bleiben damit technologische Infrastruktur und Regelsystem flach. Bei Ethereum steigt die Komplexität notwendigerweise, wenn Skalierungsbeschränkungen mit neuen Technologien umgangen werden.

Vorteile von Ethereum – First-Mover und Netzwerkeffekte

Ob das in der Praxis eine Rolle spielen wird, steht allerdings auf einem anderen Blatt. Denn Ethereum hat den First-Mover-Vorteil als inzwischen größte dezentrale Smart-Contract-Plattform und zweitwichtigste Kryptowährung der Welt nach dem Bitcoin. Programmiererinnen und Programmierer sind also bereits daran gewöhnt, für die Ethereum-Plattform zu entwickeln. Ether als Währung verfügt im Moment (Stand Juni 2021) über eine Marktkapitalisierung von rund 200 Milliarden Dollar (im Vergleich zu gerade einmal 7 Milliarden bei Solana). Hinzu kommen auf der Plattform gebundene und angelegte Fremdwährungen von kaum zu bezifferndem Wert.

Darüber hinaus macht Ethereum seit Ende 2020 Ernst mit der Umstellung vom energiehungrigen und teuren Proof-of-Work auf das wesentlich preisgünstigere Proof-of-Stake. Schon jetzt ist die Ethereum-Blockchain damit in der Lage, mehr als eine Million Transaktionen in der Sekunde durchzuführen. Mit dem für 2022 angekündigten Sharding könnte die Effizienz weiter steigen. Transaktionen sind zwar teurer als bei Solana, aber nicht so sehr, dass es für die durchschnittlichen Anwenderinnen und Anwender ein Grund wäre, die Plattform zu wechseln. Wie schwer es im digitalen Bereich ist, gegen erfolgreiche Ökosysteme anzukommen, zeigen Beispiele wie das Betriebssystem Windows oder die von Facebook betriebenen sozialen Netze.

Zukunft und Prognose

Wie also stehen die Chancen für Solana in der Zukunft? Grundsätzlich bietet die Solana-Blockchain viele technische Innovationen, die sie von anderen Chains absetzt. Insbesondere Skalierbarkeit und niedrige Transaktionskosten machen das System attraktiv. Die turing-vollständige Scriptsprache, mit deren Hilfe Smart Contracts auf der Solana-Blockchain realisiert werden, ist grundsätzlich konkurrenzfähig. Mit Platzhirsch Ethereum kann sich Solana, was das betrifft, definitiv messen.

Ob Solana sich behaupten kann, hängt aber auch davon ab, ob das Netzwerk eine Nische findet, in der die Vereinbarkeit von Skalierbarkeit, Sicherheit und Dezentralität wichtig genug ist. Ein mögliches Feld dafür sind dezentrale Exchanges und andere Finanzdienstleistungen im DeFi-Bereich.

Mit seiner Leistungsfähigkeit empfiehlt das Solana-Netzwerk sich für Trades mit hoher Frequenz. Selbst Hochgeschwindigkeitshandel, wie er im konventionellen Aktien- und Devisenhandel üblich ist, könnte perspektivisch möglich werden. Dafür muss die Sicherheit des Systems unter hoher Last sich allerdings noch in der Praxis bewähren.

Fazit

Solana bietet eine überzeugende technische Plattform, ist aber etwas spät dran. Sich mit einer solchen Blockchain gegen die inzwischen bewährten Alternativen durchzusetzen, wird eine Herausforderung. Ethereum und Co. haben den Vorteil, den Markt als First Mover besetzt zu haben. Gleichwohl ist SOL mittlerweile eine der 20 größten Kryptowährungen der Welt nach Marktkapitalisierung. Es ist also gut möglich, dass die Plattform einen Weg findet, sich zumindest in bestimmten Nischen gegen die Konkurrenz zu behaupten. Wer sein Kryptoportfolio ein wenig diversifizieren möchte, sollte Solana und den Solana Coin daher auf jeden Fall im Blick behalten. Durch die Staking-Mechanik generiert der Coin momentan sogar noch nennenswerte Zinsen.