Was ist Blockchain?

Erfahren Sie die Grundlagen der Blockchain-Technologie und warum sie das Vertrauen in Aufzeichnungen und Finanztransaktionen stärken kann.

Blockchain ist ein System zur Aufzeichnung von Informationen auf eine Weise, die es schwierig oder unmöglich macht, das System zu ändern, zu hacken oder zu betrügen.

Eine Blockchain ist im Wesentlichen ein digitales Transaktionsbuch, das dupliziert und über das gesamte Netzwerk von Computersystemen auf der Blockchain verteilt wird. Jeder Block in der Kette enthält eine Reihe von Transaktionen, und jedes Mal, wenn eine neue Transaktion auf der Blockchain stattfindet, wird ein Datensatz dieser Transaktion dem Hauptbuch aller Teilnehmer hinzugefügt. Die dezentralisierte Datenbank, die von mehreren Teilnehmern verwaltet wird, wird als Distributed Ledger Technology (DLT) bezeichnet.

Blockchain ist eine Art von DLT, bei der Transaktionen mit einer unveränderlichen kryptografischen Signatur, einem sogenannten Hash, aufgezeichnet werden.

Das heißt, wenn ein Block in einer Kette geändert wird, ist sofort ersichtlich, dass er manipuliert wurde. Wenn Hacker ein Blockchain-System beschädigen wollten, müssten sie jeden Block in der Kette ändern, und zwar in allen verteilten Versionen der Kette.

Blockchains wie Bitcoin und Ethereum wachsen ständig und kontinuierlich, da der Kette immer neue Blöcke hinzugefügt werden, was die Sicherheit des Ledgers erheblich erhöht.

Warum gibt es so viel Wirbel um die Blockchain-Technologie?

Es hat in der Vergangenheit viele Versuche gegeben, digitales Geld zu schaffen, aber sie sind immer gescheitert.

Das vorherrschende Problem ist das Vertrauen. Wenn jemand eine neue Währung namens X-Dollar schafft, wie können wir darauf vertrauen, dass er sich nicht selbst eine Million X-Dollar schenkt oder Ihre X-Dollar für sich selbst stiehlt?

Bitcoin wurde entwickelt, um dieses Problem zu lösen, indem eine spezielle Art von Datenbank, die Blockchain, verwendet wird. Die meisten normalen Datenbanken, wie z. B. eine SQL-Datenbank, haben einen Verantwortlichen, der die Einträge ändern kann (z. B. sich selbst eine Million X Dollar geben). Bei der Blockchain ist das anders, denn hier hat niemand das Sagen; sie wird von den Menschen betrieben, die sie nutzen. Außerdem können Bitcoins nicht gefälscht, gehackt oder doppelt ausgegeben werden – die Menschen, die dieses Geld besitzen, können also darauf vertrauen, dass es einen gewissen Wert hat.

Wie kommt eine Transaktion in die Blockchain?

Bevor eine Transaktion in die Blockchain aufgenommen wird, muss sie authentifiziert und autorisiert werden

Es gibt mehrere wichtige Schritte, die eine Transaktion durchlaufen muss, bevor sie in die Blockchain aufgenommen wird. Heute werden wir uns auf die Authentifizierung mit kryptografischen Schlüsseln, die Autorisierung durch Arbeitsnachweise, die Rolle des Mining und die neuere Einführung von Proof-of-Stake-Protokollen in späteren Blockchain-Netzwerken konzentrieren.

Authentifizierung

Die ursprüngliche Blockchain wurde so konzipiert, dass sie ohne eine zentrale Behörde funktioniert (d. h. ohne dass eine Bank oder eine Aufsichtsbehörde kontrolliert, wer Transaktionen durchführt), aber dennoch müssen Transaktionen authentifiziert werden.

Dies geschieht mit kryptografischen Schlüsseln, einer Datenfolge (wie einem Passwort), die einen Benutzer identifiziert und Zugang zu seinem „Konto“ oder seiner „Brieftasche“ mit Werten im System gewährt.

Jeder Benutzer hat seinen eigenen privaten Schlüssel und einen öffentlichen Schlüssel, den jeder sehen kann. Mit diesen beiden Schlüsseln wird eine sichere digitale Identität geschaffen, mit der der Benutzer über digitale Signaturen authentifiziert und die gewünschte Transaktion „freigeschaltet“ wird.

Autorisierung

Sobald die Transaktion zwischen den Nutzern vereinbart ist, muss sie genehmigt oder autorisiert werden, bevor sie einem Block in der Kette hinzugefügt wird.

Bei einer öffentlichen Blockchain wird die Entscheidung, eine Transaktion in die Kette aufzunehmen, im Konsens getroffen. Das bedeutet, dass die Mehrheit der „Knoten“ (oder Computer im Netzwerk) zustimmen muss, dass die Transaktion gültig ist. Die Personen, denen die Computer im Netzwerk gehören, werden durch Belohnungen dazu angehalten, Transaktionen zu verifizieren. Dieser Prozess ist als „proof of work“ bekannt.

Proof of Work

Beim Proof of Work müssen die Besitzer der Computer im Netzwerk ein komplexes mathematisches Problem lösen, um der Kette einen Block hinzufügen zu können. Das Lösen des Problems wird als Mining bezeichnet, und die „Miner“ werden in der Regel für ihre Arbeit mit Kryptowährungen belohnt.

Aber Mining ist nicht einfach. Das mathematische Problem kann nur durch Versuch und Irrtum gelöst werden, und die Wahrscheinlichkeit, das Problem zu lösen, liegt bei 1 zu 5,9 Billionen. Es erfordert eine beträchtliche Rechenleistung, die erhebliche Mengen an Energie verbraucht. Das bedeutet, dass die Belohnung für das Mining die Kosten für die Computer und die Stromkosten für deren Betrieb aufwiegen muss, da ein einziger Computer Jahre brauchen würde, um eine Lösung für das mathematische Problem zu finden.

Die Macht des Minings

Der Cambridge Bitcoin Electricity Consumption Index schätzt, dass das Bitcoin-Mining-Netzwerk fast 70 Terawattstunden (TWh) Strom pro Jahr verbraucht, was es auf Platz 40 der größten Stromverbraucher eines Landes bringt. Zum Vergleich: Irland (Platz 68) verbraucht etwas mehr als ein Drittel des Bitcoin-Verbrauchs, also 25 TWh, und Österreich (Platz 42) verbraucht 64,6 TWh Strom pro Jahr, laut den von der CIA zusammengestellten Daten für 2016.

Das Problem mit Proof of Work

Um Größenvorteile zu erzielen, bündeln Miner ihre Ressourcen oft über Unternehmen, die eine große Gruppe von Minern zusammenschließen. Diese Miner teilen sich dann die vom Blockchain-Netzwerk angebotenen Belohnungen und Gebühren.

Je größer eine Blockchain wird, desto mehr Computer schließen sich an, um das Problem zu lösen, das Problem wird schwieriger und das Netzwerk wird größer, wodurch die Kette theoretisch weiter verbreitet und immer schwieriger zu sabotieren oder zu hacken ist. In der Praxis hat sich die Macht des Mining jedoch in den Händen einiger weniger Mining-Pools konzentriert. Diese großen Organisationen verfügen über die enorme Rechen- und Stromleistung, die für die Aufrechterhaltung und das Wachstum eines Blockchain-Netzwerks auf der Grundlage der Proof-of-Work-Validierung erforderlich ist.

Proof of Stake

Spätere Blockchain-Netzwerke haben „Proof of Stake“-Validierungskonsensprotokolle eingeführt, bei denen die Teilnehmer einen Anteil an der Blockchain haben müssen – in der Regel durch den Besitz eines Teils der Kryptowährung -, um eine Chance zu haben, Transaktionen auszuwählen, zu verifizieren und zu validieren. Dies spart erhebliche Rechenressourcen, da kein Mining erforderlich ist.

Darüber hinaus haben sich die Blockchain-Technologien weiterentwickelt und umfassen nun auch „intelligente Verträge“, die automatisch Transaktionen ausführen, wenn bestimmte Bedingungen erfüllt sind.