Tendermint BFT Börsenlexikon Vorheriger Begriff: Tendermint Core-Engine Nächster Begriff: Genesis Trading

Tendermint ist ein Open-Source-Protokoll zur Konsensfindung in verteilten Netzwerken und bildet die technische Grundlage vieler Byzantinischer Fehlertoleranter (BFT) Blockchain-Systeme. Es besteht aus zwei Hauptkomponenten: einem Konsensalgorithmus, der auf Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT) basiert, und einer Blockchain-Netzwerkschicht, die die Replikation von Zuständen in einem dezentralen Netzwerk sicherstellt. Entwickelt wurde Tendermint ursprünglich 2014 von Jae Kwon, insbesondere für den Einsatz in Cosmos, einem Netzwerk interoperabler Blockchains.

Grundprinzip und Zielsetzung

Tendermint wurde mit dem Ziel entwickelt, sichere, schnelle und anwendungsunabhängige Blockchain-Systeme zu ermöglichen. Während viele Blockchain-Plattformen wie Bitcoin oder Ethereum eine enge Kopplung von Konsensalgorithmus, Netzwerkprotokoll und Anwendungsebene aufweisen, trennt Tendermint bewusst die Konsens- und Netzwerkebene von der Anwendungsebene. Dadurch können Entwickler eigene Blockchain-Anwendungen entwerfen, ohne einen eigenen Konsensmechanismus programmieren zu müssen.

Die Architektur folgt einem sogenannten ABCI-Modell (Application Blockchain Interface), bei dem die Anwendung (State Machine) unabhängig vom zugrunde liegenden Konsensmechanismus entwickelt wird.

Technische Struktur von Tendermint

Tendermint Core ist die technische Implementierung des Konsensprotokolls und der Peer-to-Peer-Kommunikation. Es besteht aus drei Schichten:

1. Konsens-Schicht
   Verantwortlich für die Validierung und Einigung auf neue Blöcke in einem byzantinischen Netzwerk. Der Konsensalgorithmus toleriert bis zu ein Drittel fehlerhafter oder böswilliger Knoten (≤ f von 3f+1 Validatoren). Er basiert auf deterministischen Abstimmungen in Runden (Proposal → Prevote → Precommit → Commit).

2. Netzwerk-Schicht
   Ermöglicht die Kommunikation zwischen den Knoten (Peers). Sie verwaltet Peer Discovery, Gossiping von Blöcken und Transaktionen sowie den Synchronisationsprozess.

3. ABCI (Application Blockchain Interface)
   Definiert die Schnittstelle zur Anwendungslogik. Die Anwendung kann in jeder Programmiersprache entwickelt werden, solange sie über eine ABCI-kompatible API mit Tendermint Core kommuniziert.

Diese Trennung erleichtert die Entwicklung individueller Blockchains, da Tendermint Core als wiederverwendbare Infrastrukturschicht eingesetzt werden kann.

Funktionsweise des Tendermint-Konsensmechanismus

Tendermint implementiert einen klassischen BFT-Konsens, bei dem die Blockproduktion auf vorhersehbare Weise durch Validatoren gesteuert wird. Der Ablauf pro Blockhöhe erfolgt in Runden:

1. Proposal: Ein ausgewählter Validator schlägt einen neuen Block vor.

2. Prevote: Alle Validatoren stimmen ab, ob sie den vorgeschlagenen Block akzeptieren könnten.

3. Precommit: Bei ausreichender Zustimmung folgt eine zweite Abstimmung zur finalen Blockentscheidung.

4. Commit: Wenn mindestens zwei Drittel der Validatoren zustimmen, wird der Block in die Blockchain aufgenommen.

Der Prozess wiederholt sich in Runden, bis ein gültiger Block konsensual bestätigt wurde. Dabei wird deterministisch und ohne Proof-of-Work gearbeitet, was zu einer hohen Energieeffizienz führt.

Eigenschaften und Vorteile

Tendermint zeichnet sich durch mehrere technische und operationelle Vorteile aus:

• Schnelle Finalität: Sobald ein Block bestätigt ist, gilt er als endgültig – es gibt keine „Forks“ oder nachträgliche Reorganisationen.

• Hohe Transaktionsrate: Je nach Implementierung sind mehrere Tausend Transaktionen pro Sekunde (TPS) möglich.

• Sofortige Konsistenz: Der Zustand der Blockchain ist nach jeder Blockbestätigung synchronisiert.

• Energieeffizienz: Kein Mining erforderlich; Konsens durch Abstimmung.

• Modularität: Anwendungen können unabhängig von der Konsenslogik entwickelt werden.

• Validatorenbasiertes Modell: Ähnlich wie bei Proof-of-Stake können Validatoren nach Gewichtung abgestimmt werden.

Diese Merkmale machen Tendermint insbesondere für Anwendungen geeignet, bei denen Sicherheit, Konsistenz und Geschwindigkeit im Vordergrund stehen.

Einsatz in Cosmos und darüber hinaus

Der bekannteste Anwendungsfall von Tendermint ist die Cosmos-Blockchain. Cosmos nutzt Tendermint als Basis für das Cosmos Hub sowie für viele andere Blockchains innerhalb des Cosmos-Ökosystems, wie z. B. Osmosis, Secret Network oder Akash. Die hohe Modularität erlaubt es diesen Chains, jeweils eigene Regeln und Anwendungslogik zu definieren – der Konsensmechanismus bleibt jedoch einheitlich.

Darüber hinaus wurde Tendermint auch in anderen Blockchain-Projekten verwendet, beispielsweise:

• Binance Chain (ursprünglich mit Tendermint-Basis)

• Terra (Classic): Eine auf CosmWasm und Tendermint basierende Blockchain

• Kava: Ein DeFi-Ökosystem auf Basis von Tendermint

• e-Money und viele andere Chains mit Interoperabilitätsfokus

Grenzen und Herausforderungen

Trotz seiner Leistungsfähigkeit ist Tendermint nicht frei von Einschränkungen:

1. Begrenzte Validatoranzahl: Um Performance zu gewährleisten, ist die Zahl der Validatoren meist auf etwa 100–150 begrenzt.

2. Netzwerksynchronisation: Hohe Latenz oder Netzwerkausfälle können den Konsensprozess verzögern.

3. Kapitalabhängigkeit: In Proof-of-Stake-Szenarien führt hohe Tokenkonzentration zu Machtballung bei wenigen Validatoren.

4. Sybil-Resistenz: Tendermint selbst bietet keine eingebaute Sybil-Resistenz – dies muss über ein separates Staking- oder Governance-Modell gelöst werden.

Weiterentwicklung und Governance

Tendermint wird als Open-Source-Projekt von der Interchain Foundation sowie verschiedenen unabhängigen Entwicklerteams gepflegt. Parallel dazu existiert die Organisation Ignite (ehemals Tendermint Inc.), die Tools und Entwicklungsumgebungen für Cosmos und Tendermint-basierte Anwendungen bereitstellt.

Zukünftige Entwicklungen konzentrieren sich unter anderem auf:

• Verbesserung der Performance bei wachsender Netzwerkteilnehmerzahl

• Optimierung der Schnittstelle ABCI für neue Programmiersprachen

• Integration neuer Kryptoverfahren und Modularität (z. B. ABCI++)

Fazit

Tendermint stellt einen der technisch ausgereiftesten und praxiserprobtesten BFT-Konsensmechanismen im Blockchain-Ökosystem dar. Seine modulare Architektur, gepaart mit schneller Finalität und Energieeffizienz, macht es zu einer attraktiven Wahl für Anwendungen, die auf Sicherheit und Geschwindigkeit angewiesen sind. Vor allem im Cosmos-Ökosystem bildet Tendermint die Grundlage für eine Vielzahl interoperabler Blockchains. Trotz einiger technischer Limitierungen hat sich Tendermint als ein zentrales Werkzeug für die Entwicklung skalierbarer, anpassbarer Blockchain-Systeme etabliert und wird auch künftig eine wichtige Rolle in der Weiterentwicklung verteilter Infrastrukturen spielen.