Bitcoin-Block-Zeitstempel können rückwärts laufen, ohne die Reihenfolge der Blockchain zu ändern

Zwei aufeinanderfolgende Blöcke, umgekehrte Zeitstempel

Am 7. November schienen die Zeitstempel von Bitcoin-Blöcken rückwärts zu laufen: Ein neu geschürfter Block trug eine frühere Zeitangabe als sein unmittelbarer Vorgänger. Bei den beiden Datensätzen handelte es sich um Block 974.987 mit dem Zeitstempel 21:22:24 UTC und Block 974.988 mit dem Zeitstempel 21:19:02 UTC. Da 974.988 später geschürft wurde, wirkten die angezeigten Zeiten um drei Minuten und 22 Sekunden vertauscht. Diese Abweichung warf Fragen dazu auf, ob die Bitcoin-Blockchain eine Fehlfunktion hatte.

Die Abweichung war auf einem öffentlichen Blockchain-Explorer zu sehen und wurde von Alex Thorn, dem Forschungsleiter von Galaxy Digital, hervorgehoben. Thorn merkte an, dass mempool.space und sein eigenes Dashboard dieselbe scheinbare Umkehrung anzeigten, betonte jedoch, dass keine der beiden Anzeigen falsch war. Entscheidend ist der Unterschied: Bei der angezeigten Zeit handelt es sich um einen Wert, der in einen Block geschrieben wird, nicht um eine präzise Zeitangabe, die eine zentrale Netzwerk-Uhr im Moment des Minings liefert.

Auf den ersten Blick kann es so aussehen, als widerspreche die Blockchain ihrer eigenen Historie, wenn ein späterer Block eine frühere Uhrzeit anzeigt. Der Vorfall betrifft jedoch Zeitstempel, nicht die Reihenfolge der Blöcke. Die beiden Einträge zeigen einen konkreten Fall, in dem diese Größen voneinander abwichen. Ob das auf ein Versagen des Konsens hinweist, hängt davon ab, welche Regeln Bitcoin tatsächlich überprüft – und diese Regeln verlangen nicht, dass der Zeitstempel jedes Blocks später liegt als der seines unmittelbaren Vorgängers.

Wie Bitcoin-Zeitstempel festgelegt und überprüft werden

Bitcoin-Miner legen den Zeitstempel eines Blocks fest. Der Quelle zufolge können sie ihn während der Suche nach einem gültigen Block anpassen und so weitere Kombinationen hinzufügen, die ihre Computer testen können. Das bedeutet, dass der Zeitstempel nicht einfach die unverändert von einem Block zum nächsten übertragene Anzeige einer synchronisierten Uhr ist. Es handelt sich um ein Feld, das Miner während der Arbeit festlegen, mit der sie einen Block erzeugen, der nach den Bitcoin-Regeln akzeptiert wird.

Diese Freiheit hat Grenzen. Der Zeitstempel eines Blocks muss später liegen als der Medianwert der vorherigen 11 Blöcke und darf der Uhr des validierenden Knotens nicht mehr als zwei Stunden voraus sein. Diese Prüfungen schränken den Wert ein, verlangen aber keine streng aufsteigende Abfolge von Block zu Block. Anders gesagt: Die zulässige Zeit wird anhand einer breiteren jüngeren Historie und der Uhr eines Knotens beurteilt, nicht nur anhand des Zeitstempels des übergeordneten Blocks.

Die Medianregel ist entscheidend, um die scheinbare Umkehr zu verstehen. Ein Zeitstempel kann früher liegen als der des unmittelbar vorhergehenden Blocks und trotzdem später als der Medianwert der vorherigen 11 Blöcke. Bitcoins Konsensprüfungen lassen daher gewisse lokale Unregelmäßigkeiten bei den Zeitstempeln zu. Das Paar vom 7. November veranschaulicht diesen Unterschied: Die angezeigte Uhrzeit des neueren Blocks war früher, doch allein daraus folgt nicht, dass das Netzwerk einen ungültigen Block akzeptiert hat.

Warum der Zeitstempel nicht die Reihenfolge der Blöcke bestimmt

Thorns Analyse liefert Kontext dazu, wie häufig Zeitstempel von einer einfachen, vorwärtslaufenden Uhr abweichen. Er sagte, dass ungefähr 3 % der Bitcoin-Blöcke Zeitstempel haben, die vor denen ihrer Elternblöcke liegen. Außerdem sagte er, dass etwa jeder zehnte Block mit einem Zeitstempel eintrifft, der mehr als eine Minute nach dem Zeitpunkt liegt, zu dem sein Node ihn empfangen hat. Diese Zahlen beschreiben unterschiedliche Verhaltensweisen bei Zeitstempeln und verdeutlichen, warum dieses Feld nicht als präzises, kontinuierlich synchronisiertes Protokoll der realen Zeit gelesen werden sollte.

Die Zahlen bedeuten nicht, dass Blöcke regelmäßig umgeordnet oder die Konsensregeln ignoriert werden. Sie zeigen, dass Zeitstempel von der Erwartung eines Lesers an eine exakte Chronologie abweichen können und dennoch die festgelegten Prüfungen bestehen. Die Quelle stellt bei diesem Vorfall keine Netzwerkstörung fest, sondern erläutert die zulässige Rolle von Zeitstempeln, die von Minern festgelegt werden. Das betreffende Paar fiel auf, weil seine angezeigten Zeiten diesen Unterschied ungewöhnlich deutlich machten.

Bitcoin legt die Reihenfolge der Blöcke anhand kryptografischer Verknüpfungen fest, nicht durch das Sortieren von Zeitstempeln. Jeder Block enthält den eindeutigen Hash des vorherigen Blocks, verbindet sich so mit seinem Vorgänger und macht die Reihenfolge dieser Datensätze eindeutig. Daher hebt ein früherer Zeitstempel in einem späteren Block diese Verknüpfung nicht auf und kehrt sie auch nicht um. Um festzustellen, welcher dieser beiden Blöcke in der Kette zuerst kam, ist die kryptografische Beziehung maßgeblich.

Was der Vorfall für zeitbasierte Datensätze bedeutet

Laut Quelle erfordert eine tatsächliche Reorganisation der Blockchain eine konkurrierende Kette mit mehr kumulierter Mining-Arbeit. Eine Änderung der Zeitstempel allein kann das nicht bewirken. Die abweichenden Zeitstempel bedeuten daher weder, dass Transaktionen rückgängig gemacht wurden, noch, dass der frühere Block nicht mehr vor dem späteren liegt. Diese Unterscheidung ist wichtig: Ein überraschender Zeitstempel und eine Änderung der akzeptierten Historie der Kette sind unterschiedliche Ereignisse, die durch unterschiedliche Mechanismen bestimmt werden.

Für alle, die anhand von Blockchain-Datensätzen feststellen möchten, wann etwas geschehen ist, besteht die praktische Einschränkung darin, dass ein Zeitstempel nur einen Näherungswert und keine exakte, unabhängige Uhr darstellt. Die Blockhöhe gibt die Reihenfolge an, während der Zeitstempel gemäß den Bitcoin-Regeln eine Zeitschätzung liefert. Die Quelle weist ausdrücklich darauf hin, dass dieser Unterschied für alle wichtig ist, die sich auf Blockchain-Datensätze stützen, um genau festzustellen, wann ein Ereignis stattgefunden hat. Bei zeitkritischen Interpretationen sollte der angezeigte Zeitstempel nicht mit einem Beweis für den exakten Zeitpunkt in der realen Welt verwechselt werden.

Satoshi Nakamoto bezeichnete Bitcoin im ursprünglichen Whitepaper als „Zeitstempelserver“. Das Beispiel vom 7. November zeigt jedoch, warum diese Beschreibung keine perfekt geordneten Uhrzeitangaben voraussetzt. Das System stützt sich für die Reihenfolge der Blöcke auf kryptografische Beweise und für die ungefähre Zeit auf begrenzte Zeitstempel. Was im Zusammenhang mit dem gemeldeten Vorfall unklar bleibt, ist der genaue Grund, warum der Miner gerade diesen Wert gewählt hat; die Quelle erläutert die Regeln und das Ergebnis, nennt aber kein konkretes Motiv für den Zeitstempel dieses Blocks.

Quelle: BeInCrypto