Kurz erklärt: Ein Uncle Block (auch Ommer) ist ein gültig geschürfter, aber nicht in die Hauptkette aufgenommener Block, der im Ethereum-Netzwerk vor der Umstellung auf Proof of Stake teilweise belohnt und referenziert wurde. Das Konzept sollte den Nachteil verwaister Blöcke bei kurzen Blockzeiten abmildern.
Hintergrund und Zweck
Ethereum arbeitete bis 2022 mit einer sehr kurzen Blockzeit von etwa 12 bis 15 Sekunden. Bei so schneller Blockproduktion finden Miner deutlich häufiger nahezu gleichzeitig gültige Blöcke als etwa bei Bitcoin. Diese verworfenen Blöcke entsprechen den Orphan Blocks.
Um zu vermeiden, dass die dabei verrichtete Arbeit vollständig verloren geht, führte Ethereum das GHOST-inspirierte Konzept der Uncle Blocks ein. Ein späterer Block der Hauptkette konnte solche verwaisten, aber gültigen Blöcke als „Onkel“ referenzieren und deren Miner anteilig belohnen.
Technische Funktionsweise
Ein Block der Hauptkette konnte bis zu zwei Uncle Blocks einbeziehen. Damit ein verwaister Block als Uncle akzeptiert wurde, musste er bestimmte Bedingungen erfüllen:
- Er musste ein gültiger Block mit korrektem Proof of Work sein.
- Sein Alter durfte eine begrenzte Anzahl von Generationen (maximal sechs Blöcke) zur referenzierenden Blockhöhe nicht überschreiten.
- Ein bestimmter Uncle durfte nur einmal referenziert werden.
Der Block-Header von Ethereum enthielt ein eigenes Feld für die Hashes der einbezogenen Uncle Blocks. Der Miner des einbeziehenden Blocks erhielt eine kleine zusätzliche Belohnung, der Miner des Uncle Blocks eine reduzierte Belohnung, die vom Altersabstand abhing.
Bedeutung für Sicherheit und Dezentralität
Uncle Blocks verfolgten mehrere Ziele. Zum einen belohnten sie ehrliche Miner auch dann, wenn ihr Block knapp den Wettlauf verloren hatte, was die wirtschaftliche Benachteiligung durch Netzwerklatenz verringerte. Davon profitierten besonders kleinere Miner ohne optimale Anbindung, was die Dezentralität förderte.
Zum anderen flossen die Uncle Blocks in die Berechnung der Kettensicherheit ein: Sie erhöhten die insgesamt in der Kette repräsentierte Arbeit und erschwerten damit Angriffe. Anders als bei Bitcoin, wo verworfene Blöcke ohne Wirkung bleiben, trugen sie so zur Robustheit des Netzwerks bei.
Ende des Konzepts mit dem Merge
Mit der Umstellung von Ethereum auf Proof of Stake im September 2022 (dem sogenannten „Merge“) verlor das Konzept seine Grundlage. Unter Proof of Stake bestimmt kein Rechenwettlauf mehr den Blockproduzenten; die Blöcke werden in festen Zeitfenstern (Slots) von zufällig ausgewählten Validatoren vorgeschlagen. Verwaiste Blöcke im alten Sinn und damit Uncle Blocks entstehen nicht mehr. An ihre Stelle traten andere Mechanismen wie Belohnungen für rechtzeitige Attestierungen. Uncle Blocks sind damit ein historisches Merkmal der Proof-of-Work-Phase von Ethereum.
Häufige Fragen
Was ist ein Uncle Block?
Ein gültig geschürfter, aber verwaister Block, den Ethereum vor Proof of Stake in einen späteren Block der Hauptkette einbeziehen und teilweise belohnen konnte. Er wird auch Ommer genannt.
Worin unterscheidet sich ein Uncle Block von einem Orphan Block?
Beide sind verworfene, aber gültige Blöcke. Ein Orphan Block bleibt ohne Belohnung. Ein Uncle Block wird in Ethereum von einem späteren Block referenziert und sein Miner anteilig entlohnt.
Warum hat Ethereum Uncle Blocks eingeführt?
Wegen der sehr kurzen Blockzeit entstanden häufig konkurrierende Blöcke. Uncle Blocks belohnten die dabei geleistete Arbeit, förderten kleinere Miner und erhöhten die Netzwerksicherheit.
Gibt es Uncle Blocks heute noch?
Nein. Mit der Umstellung von Ethereum auf Proof of Stake beim Merge 2022 entfiel die Grundlage. Uncle Blocks sind ein historisches Merkmal der Proof-of-Work-Zeit.
Wie viele Uncle Blocks konnte ein Block enthalten?
Ein Block der Hauptkette konnte bis zu zwei Uncle Blocks referenzieren, sofern diese gültig und nicht älter als sechs Generationen waren.
Zusammenfassung
Ein Uncle Block (Ommer) war ein gültiger, aber verwaister Block, den Ethereum in seiner Proof-of-Work-Phase teilweise belohnte und referenzierte. Das Konzept milderte den Nachteil der kurzen Blockzeit, entlohnte auch knapp unterlegene Miner und stärkte Dezentralität sowie Sicherheit. Mit dem Merge zu Proof of Stake 2022 verlor es seine Grundlage und ist heute historisch.
Weiterführende Quellen
- Ethereum.org – Konsensmechanismen und Geschichte: ethereum.org
- Wikipedia: Ethereum: de.wikipedia.org