Eines der wichtigsten Kriterien bei der Wahl eines Blockchain-Protokolls für die Erstellung digitaler Vermögenswerte ist dessen Leistung. Die Leistung eines Protokolls weist verschiedene Perspektiven auf. Die Performance kann aus zeitlicher Perspektive (wie lange dauert das Abwickeln einer Transaktion?) und aus der Perspektive der Skalierbarkeit (wie viele Transaktionen können pro Minute bearbeitet werden?) gemessen werden. Relevant für die Beurteilung sind insbesondere die folgenden drei Kennzahlen.
Blockzeit
Damit wird die Dauer gemessen, bis ein neuer Block erstellt wird. Wenn eine Transaktion Eingang in einen Block gefunden hat, gilt es abzuwarten, ob dieser Block Teil der längsten Block-Kette wird. Um das herauszufinden, wird die Erstellung des nächsten Blocks abgewartet. Wird der nächste Block an dieselbe Kette wie der vorherige Block gehängt, ist dies eine Bestätigung des vorherigen Blocks und damit der darin enthaltenen Transaktion. Die Blockzeit und damit die Dauer pro Bestätigung beträgt bei Bitcoin rund 10 Minuten, bei Ethereum ca. 15 Sekunden.
Bestätigungszeit
Aufgrund des Aufbaus einiger Protokolle gilt es, mehrere Bestätigungen abzuwarten, bis eine Transaktion als final betrachtet wird. Dieser Zustand wird mit dem Begriff der «Finalität» bezeichnet und bedeutet der Moment, an dem ein Zustand generell als akzeptiert gilt und sich nicht mehr verändern wird. Je nach Protokoll gibt es unterschiedliche Empfehlungen, wie viele Bestätigungen abzuwarten sind, bis eine Transaktion als final gilt. Jeder Nutzer oder jede Anwendung kann diese Regel für sich selbst bestimmen. Je höher die Anzahl festgelegt wird, desto sicherer ist es, dass Finalität vorherrscht, aber desto länger geht auch die Bestätigungszeit. Die Bestätigungszeit ist damit nicht etwas, was im Protokoll, dem Token oder den Smart Contracts festgelegt wird, sondern liegt im Ermessen der Anwendungen und Plattformen, welche digitale Vermögenswerte nutzen. Die Kryptobörse Kraken gewährt Einblick in ihre Bestätigungs-Richtlinie. Beispielsweise werden für Bitcoin 4 Bestätigungen (ca. 40 Minuten), für Ethereum 20 Bestätigungen (ca. 5 Minuten), für Tether 20 Bestätigungen (ca. 5 Minuten) oder für Cardano 15 Bestätigungen (10 Minuten) abgewartet. Die Protokolle Stellar und Solana dagegen benötigen aufgrund ihres Aufbaus kein Abwarten der Bestätigungen, die Bestätigung erfolgt sofort. Die Zahlen zeigen, dass Anwendungen oft einen grossen Zeitpuffer einbauen. Bei Ethereum würde das Abwarten von sechs Bestätigungen (ca. 1 Minute) als Daumenregel reichen, eine Anwendung kann zur Erhöhung der Sicherheit die von ihr gewünschte Bestätigungszeit jedoch beliebig erhöhen.
Transaktionen pro Sekunde (TPS)
TPS bezeichnet die Anzahl Transaktionen, welche von einem Protokoll in einer Sekunde verarbeitet werden können. Es handelt sich dabei um eine heruntergerechnete Kennzahl, da viele Protokolle keine so kurze Blockzeit aufweisen. Diese Kennzahl ist insbesondere zentral, wenn es um die Frage der Skalierbarkeit geht. Die Dezentralität von Blockchain-Protokollen geht einher mit einer geringeren Effizienz im Vergleich zu zentralen Datenbanken. Viele der heute populären öffentlichen Blockchain-Protokolle weisen dadurch eine limitierte Kapazität auf. Oft kommen die Blockchains auch an ihre Kapazitätsgrenzen, was bei hoher Nachfrage immer mal wieder ersichtlich wird. Damit Blockchain-Anwendungen im Massenmarkt Absatz finden, müssen sie viel besser skalierbar werden. Generell gilt, dass Blockchain-Protokolle mit einer hohen TPS-Kennzahl sowie tiefer Block- und Bestätigungszeit für das Erstellen digitaler Vermögenswerte einen Vorteil aufweisen.
Die folgende Abbildung zeigt die TPS für die ausgewählten Protokolle in einer Übersicht.
Die Anzahl Transaktionen, welche von einem Protokoll in einer Sekunde verarbeitet werden können, sind je nach Plattform äusserst unterschiedlich. Ethereum und Tezos fallen mit 15 bzw. 40 Transaktionen pro Sekunden deutlich von der Konkurrenz ab. Gleichzeitig würde Ethereum unter seinen geplanten Upgrades («Eth2») jedoch zum Spitzenreiter, wenn langfristig effektiv das angestrebte Volumen von bis zu 100’000 Transaktionen pro Sekunde erreicht werden könnte. Die TPS-Performance der Protokolle für private Blockchains liegen zwar höher als bei Ethereum ursprünglich, aber sind auch limitiert – R3 Corda beispielsweise bei 170 TPS, wobei für eine begrenzte Zeit auch schon eine Performance von 6300 TPS erreicht wurde. Die TPS Zahlen gilt es zudem mit einer gewissen Vorsicht zu geniessen. Es gibt grosse Unterschiede, wie diese gemessen werden und es gibt unseres Wissens keine Studie, welche diese auf derselben Bemessungsgrundlage vergleichen. Wichtig ist es, diese in ihrem groben Trend zu erfassen und das Gewicht nicht auf eine exakte Zahl zu legen. Die Zahlen in obenstehender Abbildung sind auch in diesem Sinne zu interpretieren.
Welche Performance wird für die Abwicklung digitaler Vermögenswerte benötigt?
Es stellt sich die Frage, welches Volumen über eine Blockchain abgewickelt werden können muss, damit sie mit existierenden, effizienten Finanzmarktinfrastrukturen konkurrenzfähig wird. Der Zahlungsdienstleister Visa hat im Jahr 2020 durchschnittlich rund 6’000 Transaktionen pro Sekunde abgewickelt. Gemäss eigenen Aussagen besitzt Visa die technische Fähigkeit, in Spitzenzeiten bis zu 65’000 Transaktionen pro Sekunden abwickeln zu können. In den Zahlen unserer Blockchain-Protokolle würden es Solana (50’000 TPS) sowie die Weiterentwicklung von Ethereum (bis zu 100’000 TPS angenommen) schaffen, die traditionelle Finanzmarktinfrastruktur in Bezug auf das abzuwickelnde Volumen zu konkurrieren. Das ist bemerkenswert: Denn lange Zeit wurde das Potential der neuartigen Technologie darum tief gehalten, weil diese nicht dieselbe Performance wie die traditionellen Systeme erreichen konnten. Wird es nun tatsächlich möglich, dieselbe Effizienz bei gleichzeitiger Beibehaltung der neuen Errungenschaften (z.B. Sicherheit, Transparenz, Demokratisierung) zu erreichen, so bereitet das den Weg für eine schnellere und breitere Ausdehnung Blockchain-basierter Anwendungen.
Quellen
Kurt, L. & Kurt, D. (2022). Digitale Assets & Tokenisierung. Wiesbaden: Springer Gabler
Buterin, V. (30. Juni 2020). Twitter Status. Abgerufen von https://twitter.com/VitalikButerin/status/1277961594958471168
Corda. (9. Februar 2018). Transactions Per Second (TPS). Abgerufen von https://www.corda.net/blog/transactions-per-second-tps/
DTCC. (16. Oktober 2018). DTCC announces study results demonstrating that dlt can support trading volumes in the us equity markets. Abgerufen von https://www.dtcc.com/news/2018/october/16/dtcc-unveils-groundbreaking-study-on-dlt
Kraken. (21. Oktober 2021). Cryptocurrency deposit processing times. Abgerufen von https://support.kraken.com/hc/en-us/articles/203325283-Cryptocurrency-deposit-processing-times
Statista. (9. Juli 2021). Number of purchase transactions on global general purpose card brands American Express, Diners/Discover, JCB, Mastercard, UnionPay and Visa from 2014 to 2020. Abgerufen von https://www.statista.com/statistics/261327/number-of-per-card-credit-card-transactions-worldwide-by-brand-as-of-2011/
Visa. (2018). Visa Factsheet. Abgerufen von https://www.visa.co.uk/dam/VCOM/download/corporate/media/visanet-technology/aboutvisafactsheet.pdf