Bitcoin-Resilienz unter der Lupe: Die Auswirkungen von Infrastrukturausfällen auf das Netzwerk

Seit seinem Start im Jahr 2009 läuft das Bitcoin-Netzwerk ununterbrochen, doch die Frage nach den Kosten eines tatsächlichen Ausfalls wurde erst kürzlich eingehend untersucht. Forscher des Cambridge Centre for Alternative Finance haben die erste Langzeitstudie veröffentlicht, die die Widerstandsfähigkeit der Bitcoin-Blockchain gegenüber Störungen der physischen Infrastruktur analysiert. Die Studie umfasst elf Jahre Peer-to-Peer-Netzwerkdaten und vergleicht diese mit 68 bestätigten Ausfällen von Unterseekabeln.

Die zentrale Erkenntnis ist, dass 72 bis 92 % der interkontinentalen Unterseekabel gleichzeitig ausfallen müssten, um signifikante Unterbrechungen der Bitcoin-Knoten zu verursachen. Angesichts der aktuellen Störungen in der Straße von Hormus und der deutlich sichtbaren Verwundbarkeit der Infrastruktur liefert diese Studie ein empirisches Maß für diese Verwundbarkeit. Bitcoin.

Die Zahlen zeichnen das Bild eines Netzwerks, das sich allmählich verschlechtert, anstatt katastrophal zusammenzubrechen. In 1.000 Monte-Carlo-Simulationen pro Szenario kamen die Forscher zu dem Schluss, dass zufällige Kabelausfälle kaum wahrnehmbar sind. Mehr als 87 % der 68 untersuchten Kabelausfälle hatten weniger als 5 % Auswirkungen auf die Knoten. Das schwerwiegendste Ereignis ereignete sich im März 2024, als Störungen des Meeresbodens 7–8 Kabel beschädigten und 43 % der regionalen Knoten außer Betrieb setzten, aber weltweit nur 5–7 Bitcoin-Knoten (etwa 0,03 % des Netzwerks) betrafen.

Interessanterweise besteht praktisch keine Korrelation zwischen Kabelausfällen und dem Bitcoin-Preis (Wert: -0,02). Dies deutet darauf hin, dass Infrastrukturstörungen in den täglichen Preisschwankungen untergehen.

Unterschied zwischen zufälligen und gezielten Angriffen

Die wichtigste Erkenntnis der Studie ist die Asymmetrie zwischen zufälligen Ausfällen und gezielten Angriffen. Während zufällige Kabelausfälle eine Unterbrechung von 72–92 % erfordern, um Schaden anzurichten, reduziert ein gezielter Angriff auf Kabel mit der höchsten Interzentralität – die als Engpässe zwischen Kontinenten fungieren – diesen Prozentsatz auf lediglich 20 %. Dies deutet auf eine grundlegend andere Bedrohung hin. Zufällige Ausfälle sind natürlichen Ursprungs, während gezielte Angriffe häufig von Regierungen ausgehen, die Hosting-Anbieter koordinieren oder kritische Kabelrouten absichtlich unterbrechen. Die Studie unterscheidet somit klar zwischen zwei verschiedenen Angreifern: einem, an den sich Bitcoin relativ leicht anpassen kann, und einem anderen, der eine ernstzunehmende Bedrohung darstellt.

Die Studie zeichnet die Entwicklung der Widerstandsfähigkeit von Bitcoin über die Jahre nach, und diese Entwicklung verläuft alles andere als linear. Bitcoin war in den Anfangsjahren von 2014 bis 2017 am widerstandsfähigsten, als das Netzwerk geografisch breit gestreut war und die kritische Ausfallschwelle bei etwa 0,90–0,92 lag. Diese Widerstandsfähigkeit nahm jedoch zwischen 2018 und 2021 stark ab, als das Netzwerk zwar rasant wuchs, sich aber geografisch konzentrierte und 2021, während der Hochphase der Mining-Konzentration in Ostasien, einen Tiefststand von 0,72 erreichte. Das chinesische Mining-Verbot von 2021 erzwang eine Umverteilung, und die Widerstandsfähigkeit erholte sich teilweise auf 0,88 im Jahr 2022, bevor sie sich 2025 bei 0,78 stabilisierte.

Ein bemerkenswertes Ergebnis ist, dass 64 % der Bitcoin-Knoten im Jahr 2025 TOR nutzen werden, wodurch ihr physischer Standort unsichtbar wird. Man ging davon aus, dass diese Unsichtbarkeit eine Schwachstelle verschleiert; sollten sich TOR-Knoten als geografisch konzentriert erweisen, könnte das Netzwerk anfälliger sein als angenommen. Die Forscher aus Cambridge entwickelten ein vierschichtiges Modell, um diese Annahme zu überprüfen, und entdeckten das Gegenteil. TOR-Relays sind stark in Deutschland konzentriert. Frankreich Die Niederlande verfügen über umfangreiche Unterseekabel- und Landgrenzverbindungen. Ein Angreifer, der die TOR-Relay-Kapazität durch Kabeldurchtrennung stören möchte, stünde vor einer Herausforderung, da diese Länder schwer zu trennen sind. Das vierstufige Modell zeigte durchweg eine höhere Resilienz als die reine Clearnet-Basislinie, wobei TOR den kritischen Ausfallschwellenwert um 0,02 bis 0,10 erhöhte.

Diese Forschung lässt sich als „adaptive Selbstorganisation“ interpretieren. Die Nutzung von Tor nahm nach Zensurvorfällen wie der Internetabschaltung im Iran 2019, dem Putsch in Myanmar 2021 und dem chinesischen Mining-Verbot zu. Die Bitcoin-Community entwickelt sich hin zu zensurresistenter Infrastruktur ohne zentrale Koordination, was nebenbei dazu beigetragen hat, dass das Netzwerk physisch schwerer zu stören ist. Angesichts der faktischen Schließung der Straße von Hormus und regionaler Konflikte, die die Infrastruktur im Nahen Osten beeinträchtigen, ist die Frage, was mit Bitcoin bei Beschädigung von Unterseekabeln geschieht, mehr als nur theoretischer Natur. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass wahrscheinlich nichts passiert, es sei denn, jemand greift gezielt die Kabel und Hosting-Anbieter an, die wirklich entscheidend sind.

Frage Antwort

Was sind die wichtigsten Erkenntnisse der Forschung zur Widerstandsfähigkeit von Bitcoin?
Die Forschungsergebnisse zeigen, dass zwischen 72 % und 92 % der interkontinentalen Unterseekabel gleichzeitig ausfallen müssen, um eine signifikante Unterbrechung der Bitcoin-Verbindung zu verursachen. Dies deutet auf die robuste Infrastruktur des Netzwerks hin, die gegenüber zufälligen Ausfällen widerstandsfähig ist.

Worin unterscheiden sich zufällige Störungen von gezielten Angriffen auf das Bitcoin-Netzwerk?
Zufällige Ausfälle erfordern einen hohen Grad an Infrastrukturversagen, um Schaden zu verursachen, während gezielte Angriffe auf Infrastrukturengpässe deutlich geringere Auswirkungen haben müssen, um ein ähnliches Ergebnis zu erzielen. Dies führt zu einem anderen Bedrohungsmodell für die Netzwerksicherheit.

Was bedeutet die Einführung von TOR für die Sicherheit von Bitcoin-Knoten?
Die zunehmende Nutzung von TOR macht die physischen Standorte vieler Bitcoin-Knoten unsichtbar und erschwert Angreifern gezielte Angriffe. Dies erhöht die allgemeine Stabilität des Netzwerks, insbesondere in Gebieten, in denen eine physische Entkopplung schwierig ist.