War die Konsensumstellung im Ethereum-Netzwerk eine sinnvolle Entscheidung? Lese diesen Beitrag und lerne, welche Konsensmechanismen bei unterschiedlichen Kryptowährungen zum Einsatz kommen und warum Bitcoin dennoch eine besondere Stellung genießt!
Eine kryptografisch gesicherte Kette von Blöcken
Bereits im Jahre 1991 beschrieben der Informatiker Stuart Haber und der Physiker W. Scott Stornetta eine kryptografisch gesicherte Kette von Blöcken. Diese Technik sollte verhindern, dass digitale Dokumente rückdatiert oder manipuliert werden können.
Ganz nebenbei stellt diese Arbeit die Grundlage für die Entstehung Bitcoins dar, denn die Kryptowährung baut ebenfalls auf dem Konzept der Blockchain und der damit einhergehenden Unveränderlichkeit von Transaktionen auf. Obwohl Haber und Stornetta damals wohl noch nicht an ein digitales Geld dachten, war diese Entwicklung essenziell für die Geburt Bitcoins.
Letztlich war es Satoshi Nakamoto, der das Konzept der Blockchain aufgriff und es mit dem Wissen aus zahlreichen unterschiedlichen Bereichen kombinierte und daraus Bitcoin schuf. Nur so konnte ein zensurresistentes Netzwerk entstehen, welches den Demonstranten in Nigeria beispielsweise weiterhin Zugang zu finanziellen Mitteln ermöglichte, obwohl ihre Bankkonten gesperrt waren.
Doch wie arbeitet die Blockchain und was musste Satoshi Nakamoto ebenfalls bedenken, um ein funktionierendes digitales Geld zu schaffen? Lese diesen Beitrag und lerne die Mechanik der Blockchain kennen und erfahre, wieso dieses Zusammenspiel so einzigartig ist!
Inhaltsverzeichnis
Was ist eine Blockchain?
Der englische Begriff „Blockchain“ bedeutet frei übersetzt „Blockkette“. Aber genauer betrachtet ist die Blockchain eigentlich auch nicht viel mehr – nämlich eine Verkettung von aufeinander aufbauenden Blöcken oder auch eine Datenbank. Wichtig zu verstehen ist, dass die Informationen, die in den einzelnen Datenblöcken eingetragen werden, durch vorher definierte Regeln festgelegt sind.
Alle Teilnehmer des Netzwerks müssen letztendlich zu einem Konsens kommen, welche „Wahrheit“ für alle Nutzer der Blockchain gilt. Doch wie gelangt man zu einer Übereinstimmung, wenn alle Kopien der Blockchain dezentral verteilt über den Globus auf verschiedenen Rechnern liegen?
Hierzu benötigt es spezielle Mechanismen, die dann unparteiisch und autonom eine gemeinsame Wahrheit für alle Netzwerkteilnehmer definieren. Sie wirken sozusagen wie eine Art digitaler Notar. So kann Vertrauen geschaffen werden, ohne dass sich die Nutzer kennen oder gar gegenseitig vertrauen.
Wie funktioniert die Blockchain?
Bestimmt stellst Du Dir die Frage, was überhaupt ein Block ist und wie um alles in der Welt die einzelnen Blöcke miteinander verkettet sein können – es handelt sich schließlich um eine digitale Datenbank. Dazu solltest Du verstehen, wie ein Block aufgebaut ist. Im Grunde besteht dieser aus zwei Bausteinen:
Der Kopf
Der erste Baustein ist der „Block-Header“ – also der Kopf des Blocks. Im Kopf des Blocks steht ein Zeitstempel und die Referenz zum vorherigen Datenblock. Diese Referenz erfolgt durch einen Hashwert. Dabei handelt es sich um ein Resultat einer mathematischen Funktion. Der Hash erzeugt aus einer beliebigen Eingabe eine abgewandelte Ausgabe mit fester Zeichenlänge.
Zu viel Kauderwelsch? Hier folgt ein Beispiel: Gibt man „Perspektive Bitcoin“ in einen Hash-Generator ein, so erhält man den Hash „d072751693b8968aa19a0e6964794f318fe625932dfc78-881056ead05a658957“. Verändert man allerdings nur eine Kleinigkeit, so folgt ein völlig anderer Hashwert. So ergibt „Perspektive Bitkoin“ mit „987ef6538c1dbed7bf1cb51e35b29348b2eff32f58dcbc8-ca2d1f49196888896“ einen völlig anderen Wert.
Da die Zeichenlänge des Hashwerts festgelegt ist, lassen sich beliebig lange Eingaben in einem einzelnen Hashwert darstellen. Das Gedicht von „Bruder Jakob“ hätte somit den Hashwert „6d56eddec-8f60ec4db26b134c4cc750408e62a509398fc366d94f8450d4bb12c“. Eine Hash-Funktion wird als mathematische Einwegfunktion bezeichnet, weil es sehr leicht ist, von einer Eingabe zu einem Ergebnis zu kommen. Andersherum ist dies allerdings sehr schwierig. Mit dem Hash-Generator kannst Du selber mal eine Eingabe als Hashwert darstellen!
Der Körper
Im „Block-Body“, dem Körper des Blocks stehen die Daten – also die Transaktionen, die über das Netzwerk abgewickelt werden. Die Blockchain ist also im Falle von Bitcoin nichts anderes, als eine gebündelte Transaktionshistorie. Seit dem ersten Tag des Bitcoin-Netzwerks bis heute steht jede Transaktion in der Blockchain verewigt. Zwar nicht wie vielleicht angenommen in einer Liste, sondern in einem sogenannten „Merke-Tree“ oder „Hash-Baum“.
Der Name geht auf den Erfinder Ralph Merke zurück, der so herausfand, wie man viele Informationen in einem einzigen Hash darstellt. Dafür werden erst einmal die Daten (Transaktionen) selbst gehasht und die Ergebnisse wiederum erneut gehasht und zusammengesetzt. Der letzte Hash des Hash-Baums ist der „Root-Hash“ oder auch „Wurzel-Hash“.
Der Baum zeigt also alle im Block enthaltenen Informationen. Die Blätter repräsentieren dabei die Transaktionen und die Zweige die Hashes der Transaktionen. Doch wer entscheidet nun, wer einen neuen Block der Blockchain anhängen darf?
Wer darf neue Blöcke erzeugen?
Grundsätzlich hat jeder die Möglichkeit, einen neuen Block der Blockchain hinzuzufügen. Allerdings muss man sich stets an die Regeln des Netzwerks halten und den Proof-of-Work-Mechanismus berücksichtigen. Hierdurch soll gewährleistet werden, dass es einen Anreiz gibt, das Netzwerk zu sichern und es vor Angreifern zu schützen.
In meinem Beitrag zur Energienutzung Bitcoins habe ich diesen Mechanismus bereits in einfachen Worten erklärt. Bitcoins entstehen nicht einfach aus dem Nichts, denn ähnlich wie beim Abbau von Gold müssen sie geschürft werden. Ein Bitcoin-Miner sucht dazu nach einer zufälligen Zahl – der sogenannten „Nonce“ (Number used once). Der Miner versucht so lange nach der richtigen Zahl zu raten, bis diese in Kombination mit dem Block einen gültigen Hash ergibt.
Durch diesen Produktionsaufwand, der mit realen Kosten verbunden ist, hat der Miner den Anreiz im Sinne des Netzwerks zu handeln. Handelt er gegensätzlich zu den im Netzwerk definierten Regeln, so würde sein geschürfter Block von den anderen Nutzern abgelehnt werden und die Arbeit des Miners wäre umsonst gewesen – deswegen auch „Proof-of-Work“ (Arbeitsnachweis).
Es ist ebenfalls wichtig zu wissen, dass geschürfte Blöcke im Nachhinein nicht mehr verändert werden können. Versucht jemand eine Änderung an einem bereits existierenden Block durchzuführen, so verändert sich auch der Hash im Kopf des Blocks und alle darauffolgenden Blöcke wären ungültig. Das Netzwerk weiß nun, welche Blockchain die „Wahrheit“ zeigt.
Was macht die Blockchain einzigartig?
Du weißt nun, dass es sich bei der Bitcoin-Blockchain um eine dezentrale, digitale Datenbank handelt, die alle Transaktionen des Bitcoin-Netzwerks aufzeichnet. Sie dient dabei als öffentliches Hauptbuch, das Transaktionen transparent und sicher speichert. Das hat einige Vorteile für die Nutzer von Bitcoin:
Unveränderlichkeit
Sobald eine Transaktion in der Blockchain verifiziert und in einem Block gespeichert wurde, kann sie nicht mehr rückgängig gemacht oder geändert werden. Dies schafft eine unveränderliche Aufzeichnung aller Bitcoin-Transaktionen und macht das Netzwerk sicher und vertrauenswürdig.
Transparenz
Da die Blockchain eine öffentliche und gemeinsam genutzte Datenbank ist, können alle Transaktionen von jedem Teilnehmer überprüft werden. Dies fördert die Transparenz und das Vertrauen in das System, wie ich in meinen Beitrag zur Transparenz des Bitcoin-Netzwerks aufgezeigt habe. Transparenz bedeutet in diesem Sinne allerdings nicht, dass keine Privatsphäre gegeben ist. Denn die Blockchain kennt keine Namen – lediglich Transaktionsadressen.
Dezentralisierung
Im Gegensatz zu traditionellen Finanzsystemen gibt es bei der Bitcoin-Blockchain kein zentrales Kontrollorgan. Die Macht und Verantwortung ist auf viele Teilnehmer im Netzwerk verteilt, was zu einem widerstandsfähigen und unabhängigen System führt, welches resistent gegen Zensur ist. Lese meinen Beitrag zur Zensurresistenz Bitcoins, um die große Relevanz dessen zu verstehen!
Effizienz
Wir leben in einer globalisierten Welt. Durch die Nutzung der Bitcoin-Blockchain können wir Transaktionen schneller abwickeln und das über die ganze Erde hinweg. Es werden keine Intermediäre oder Dritte benötigt, die über die Rechtmäßigkeit einer Transaktion entscheiden.
Viel mehr als nur ein Buzzword
In diesem Beitrag hast Du gelernt, dass hinter dem Begriff „Blockchain“ viel mehr als nur ein Buzzword steckt! Die Energienutzung Bitcoins hat einen Sinn – sie soll die Integrität der Blockchain bewahren. Schon lange sehnten sich die Cypherpunks nach einem digitalen, staatenlosen Geld. Doch es war Satoshi Nakamoto, der die Funktionen des Geldes kannte und sie auf geschickte Art und Weise mit der Blockchain und dem Proof-of-Work zusammenfügte.
Durch die Möglichkeit der Selbstverwahrung Bitcoins können Menschen unabhängig und frei leben. Dies ist vor allem für Personen in totalitären Systemen mit schwacher Währung von großer Bedeutung! Aber auch Du solltest Dich damit beschäftigen, bevor Du überlegst, Bitcoin zu kaufen. Hast Du Dich bereits mit dem Konzept beschäftigt und bist vertraut mit der Materie? Dann kannst Du bei Relai kinderleicht Bitcoin kaufen!
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