What is MTP?

MTP (Merkle Tree Proof) ist ein speicherintensiver Proof-of-Work-Algorithmus, der entwickelt wurde, um die Sicherheitsvorteile speicherintensiver Berechnungen mit dem praktischen Vorteil schneller Verifikation zu verbinden. Der Algorithmus arbeitet in zwei Phasen: Zunächst müssen Miner einen großen Merkle-Baum im Speicher aufbauen (was etwa 2 GB RAM erfordert) und ihn mit Hashwerten füllen, die aus den Blockheader-Daten abgeleitet werden. In der zweiten Phase erzeugen Miner einen kompakten Beweis aus ausgewählten Pfaden durch den Merkle-Baum, die belegen, dass die speicherintensive Berechnung durchgeführt wurde, ohne dass der Verifizierer den gesamten Baum neu aufbauen muss. Dieser Beweis wird im Blockheader zur Validierung durch Netzwerkknoten eingefügt.

Die zentrale Innovation von MTP ist die Asymmetrie zwischen Beweiserzeugung und Verifikation — während das Mining erheblichen Speicher und Rechenleistung erfordert, dauert die Verifikation eines Beweises nur Millisekunden und benötigt minimale Ressourcen. Diese Eigenschaft macht es ideal für Lightweight-Clients und mobile Knoten, die Blöcke ohne bedeutende Hardware validieren müssen. MTP erreicht starke ASIC-Resistenz durch seine Speicheranforderungen, da der 2-GB-Arbeitssatz die ASIC-Entwicklung prohibitiv teuer macht. Der Algorithmus wurde in einer akademischen Arbeit formal beschrieben und einer Sicherheitsanalyse unterzogen, die seine Widerstandsfähigkeit gegen Zeit-Speicher-Kompromissangriffe nachwies, bei denen ein Angreifer versuchen könnte, weniger Speicher auf Kosten von mehr Berechnung zu verwenden.

MTP wurde ursprünglich von Zcoin (jetzt in Firo umbenannt) übernommen, einer datenschutzorientierten Kryptowährung, die 2016 gestartet wurde. Zcoin implementierte MTP im Dezember 2018 als Mining-Algorithmus und ersetzte damit den vorherigen Lyra2REv2-Algorithmus im Rahmen des Engagements für egalitäres Mining. MTP diente Zcoin während seiner Nutzungszeit gut und ermöglichte GPU-Minern eine faire Teilnahme an der Blockproduktion bei gleichzeitig niedrigen Verifikationskosten für das Netzwerk. Firo wechselte im Oktober 2021 von MTP zum FiroPoW-Algorithmus (basierend auf ProgPoW), um eine noch stärkere ASIC-Resistenz zu erreichen. Obwohl MTP nicht mehr aktiv von Firo verwendet wird, bleibt es ein wichtiger Beitrag zum Gebiet der speicherintensiven Beweissysteme und hat nachfolgende Algorithmusentwürfe beeinflusst.