Blockchain

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Was ist die Blockchain?

Der Bitcoin ist die erste rein digitale Währung, die 2009 ihren Anfang nahm und deren Wert sich seit Bestehen deutlich gesteigert hat. Der Bitcoin ist in aller Munde und immer mehr Menschen haben Interesse an der Kryptowährung. Dennoch kennen viele Nutzer nicht die Technologie, die hinter dem Bitcoin und anderen digitalen Währungen steht. In einer Blockchain (Blockkette)  werden alle Bitcoin-Transaktionen in eine Art von Journal verzeichnet. Im Detail handelt es sich um eine gigantisch große digitale Datenbank, die aus vielen einzelnen Blöcken besteht. Jeder Block ist mit dem Block vor und nach ihm durch eine Kette verbunden.

Die Technik hinter dem Bitcoin

Die Blockchain ist eine dezentral funktionierende Datenbank, die kontinuierlich w√§chst. In ihr befindet sich eine stetig wachsende Anzahl an Transaktionsdatens√§tze. Die digitale Datenbank wird auf eine chronologische und lineare Weise erweitert und dies l√§sst sich mit einer Kette vergleichen. Am unteren Ende dieser Kette werden best√§ndig neue Kettenelemente hinzugef√ľgt und aus diesem Grund tr√§gt die Datenbank den Namen Blockkette. Sobald einer dieser Bl√∂cke vollst√§ndig ist, wird sofort der n√§chste Block erzeugt. Jeder einzelne Block erh√§lt eine komplette Pr√ľfsumme des letzten Blocks. Konzipiert und entwickelt wurde das technische Modell im Rahmen der Erstellung des Bitcoins.

Die Blockchain fungiert f√ľr die beliebte Kryptow√§hrung als ein dezentralisiertes, webbasiertes und √∂ffentliches Buchhaltungssystem. In diesem befinden sich alle Transaktionen, die bisher mit der digitalen W√§hrung get√§tigt wurden. Die Blockkette w√§chst best√§ndig, da mit jeder neu abgeschlossenen Transaktion ein neuer Block hinzugef√ľgt wird. Jeder Computer (Client), der mit dem Bitcoin-Netzwerk verbunden ist und entweder die bisher erzeugten Bitcoins verwaltet oder neue Bitcoins erzeugt, besitzt eine vollst√§ndige Kopie der gesamten Blockkette.

Wissenswert

Die Blockchain benötigt einen immer größeren Speicherplatz und war Ende des Jahres 2015 bereits rund 50 GB groß. Nur 2 Jahre später war die Blockkette 136 GB groß.

Erzeugung von Blöcken

Der erste Block, der sich in der Blockchain befindet, ist vorgegeben und tr√§gt den Namen “Genesisblock”. Mittels einem rechenintensiven Prozess, der als Mining bezeichnet wird, werden neue Bl√∂cke erzeugt. Nutzer, die neue Bl√∂cke erzeugen, hei√üen Miner. Die neuen Bl√∂cke werden nach der Erzeugung √ľber das Netzwerk an alle Teilnehmer verbreitet. Mittels einem digitalen Signaturverfahren werden die Transaktionen von einem Block immer paarweise miteinander gehasht. Vermerkt wird dabei nur der Root-Hash (der letzte Hashwert). Dieser wird im Kopf (Header) des Blockes als Pr√ľfsumme vermerkt. Mehrere Bl√∂cke werden mithilfe dieser Pr√ľfsumme miteinander verkettet. In jedem Block befindet sich im Kopfbereich die Pr√ľfsumme des vorherigen Blockes und dadurch l√§sst sich die Reihenfolge der einzelnen Bl√∂cke eindeutig festlegen.

Beim Erzeugen von einem Block kann es passieren, dass mehrere Teilnehmer des Netzwerkes zur gleichen Zeit einen g√ľltigen Block erzeugen. Empfangen die Teilnehmer mehrere neue g√ľltige Bl√∂cke, k√∂nnen sie entscheiden, welchen erzeugten Block sie √ľbernehmen wollen. In den meisten F√§llen √ľbernehmen sie den ersten empfangenen Block. In einem eher seltenen Fall kann eine Fork in der Blockkette auftreten. Bei einer solchen Abspaltung wird die Blockkette verzweigt und beide neuen Zweige werden mit den g√ľltigen neuen Bl√∂cken fortgesetzt. In naher Zukunft setzt sich der Zweig mit der l√§ngeren Blockkette durch, denn hinter diesem steht in der Regel die Mehrheit der Miner.

Transaktionen innerhalb der Blockchain

Ein nachtr√§gliches Modifizieren der √§lteren Transaktionen ist damit so gut wie ausgeschlossen. F√ľr einen solchen Fall m√ľssten die Pr√ľfsummen aller nachfolgenden Bl√∂cke ebenfalls vollst√§ndig neu berechnet werden. Das Ganze muss zus√§tzlich noch in einem kurzen Zeitraum erfolgen und dies ist fast unm√∂glich. Jeder neu beigetretene Client (Bitcoin-Node) muss die ganze Blockkette auf seinen Rechner aus dem Internet laden. Dies ist ein sehr zeitaufwendiger Prozess. In der Bitcoin-Software befindet sich eine fest integrierte Liste mit allen bekannten Bl√∂cken aus der Vergangenheit und diese m√ľssen mit der heruntergeladenen Blockkette √ľbereinstimmen. Nach dem Download wird die Blockchain im Hinblick auf ihre G√ľltigkeit √ľberpr√ľft. Da die Blockkette alle bisher erzeugten Bl√∂cke enth√§lt, lassen sich alle bisherigen Transaktionen bis zu den Anf√§ngen des Bitcoins nachvollziehen.

Die erste Transaktion in einem neuen Block enth√§lt stets die √úberweisung der neu erzeugten Bitcoins inklusive der Transaktionsgeb√ľhren. Aktuell ist die Menge der neu erzeugten Coins auf einen maximalen Wert von 12,5 Bitcoins beschr√§nkt.

Fazit

Mehr Bitcoin k√∂nnen in einen Block nicht aufgenommen werden. Sollte ein Teilnehmer mehr Coins minen als er haben darf, wird sein Block von den anderen Nutzern nicht akzeptiert. Fr√ľher wurden pro Block 50 Coins erzeugt. Nach rund 210.000 Bl√∂cken (4 Jahren) halbiert sich diese Zahl. Maximal kann es 21 Millionen Bitcoins geben.

Bitcoins zwischen den Teilnehmern √ľberweisen

In der Blockchain werden alle √úberweisungen zwischen den einzelnen Teilnehmern als Transaktionen abgewickelt. Diese funktionieren im Grunde genommen √§hnlich wie eine klassische Bank√ľberweisung. Der Sender muss nur die Bitcoin-Adresse des Zahlungsempf√§ngers kennen und nicht noch auf dessen Best√§tigung warten. Damit die Transaktion durchgef√ľhrt werden kann, verbindet sich der Sender kurz mit dem Netzwerk. Eine R√ľckabwicklung der Transaktion ist nach deren Aufnahme in die Blockchain ausgeschlossen. Eine Art von Lastschriftverfahren, bei dem Guthaben von einem Konto eingezogen wird, ist mit der Blockchain nicht m√∂glich.

Werden Bitcoins √ľberwiesen, fallen Geb√ľhren an. Aktuell kostet eine Transaktion in der Blockchain mindestens 1.000 Satoshi. Der Satoshi ist die kleinste Einheit des Bitcoins und wurde nach dessen Erfinder benannt. 1.000 Satoshi sind umgerechnet 0,00001 BTC. Die Transaktionsgeb√ľhren werden vor allen Dingen erhoben, damit die Miner eine Belohnung f√ľr das Durchf√ľhren der Transaktion erhalten. Zus√§tzlich sollen die Transaktionsgeb√ľhren verhindern, dass das Bitcoin-Netzwerk absichtlich mit Transaktionen √ľberlastet wird. Je h√∂her ein Teilnehmer die Geb√ľhren festsetzt, desto schneller wird seine Transaktion best√§tigt. Aus diesem Grund sind schnelle Transaktionen in der Blockchain um einiges teurer als Standardtransaktionen.

Vorteile der Blockchain

Ohne die Blockchain w√§ren weder der Bitcoin noch viele andere Kryptow√§hrungen, wie der Litecoin oder der Dogecoin, m√∂glich. Die Blockchain gilt als sehr sicher und Manipulationen sind fast ausgeschlossen. Es w√§re immens aufwendig die ganzen Hash-Werte von jedem Block neu zu berechnen. Da die Technik im Grunde wie eine Art weltweites Journal funktioniert, ist eine mehrfache Validierung und Speicherung von Datens√§tzen unm√∂glich. Zus√§tzlich gibt es eine weitere H√ľrde. Jeder Teilnehmer, der einen neuen Block berechnet, der muss eine bestimmte Aufgabe erf√ľllen. Diese wird in Fachkreisen als Arbeitsnachweis (proof of work) bezeichnet. Bei dieser schwierigen Aufgabe muss jeder Hash-Wert eine wichtige Bedingung erf√ľllen. Zum Beispiel m√ľssen die ersten 5 Stellen des Wertes 0 sein. Da der Algorithmus unver√§nderlich ist, ist es erforderlich, dass ein Wert zu den vorhandenen Daten eines Blockes hinzugegeben wird. In Kombination mit den jeweiligen Daten muss dieser Wert den geforderten Hash-Wert ergeben.

Hat sich eine Transaktion in einem Block verankert und wurden bereits einige zus√§tzliche Blocks angeh√§ngt, gilt diese Transaktion definitiv als gesichert. Sie kann weder ver√§ndert noch ausgetauscht werden. Je l√§nger die Transaktionen in der Blockchain gebunden sind, desto weniger wahrscheinlicher ist es, dass es Kriminelle schaffen die Kette bis zu dem Block zu entschl√ľsseln und Transaktionen zu manipulieren. Aufgrund ihrer Eigenschaften eignet sich die Blockchain nicht nur f√ľr den Finanzbereich. Sie funktioniert in jedem anderen Bereich, in dem Daten dauerhaft sicher und unver√§nderbar aufbewahrt werden m√ľssen. F√ľr viele Experten sind die bisherigen digitalen W√§hrungen, die mit dieser Technologie m√∂glich sind, nur die Spitze des Eisbergs.

Nachteile der Blockchain

Die Blockchain kann allerdings nur funktionieren, wenn alle Teilnehmer ehrlich sind und mit ihrer gesamten Rechenleistung zumindest 51 Prozent der gesamten Rechenleistung des Netzwerkes repr√§sentieren. Sollte es ein versierter Angreifer schaffen √ľber einen l√§ngeren Zeitraum eine gr√∂√üere Rechenleistung zu stellen, ist der dazu in der Lage, die Blockchain r√ľckw√§rts zu entschl√ľsseln. Dies geschieht, bevor neue Bl√∂cke gefunden werden. Wurde ein Block entschl√ľsselt, ist seine Pr√ľfsumme ung√ľltig. Dies hat zur Folge, dass die Verkettung der Bl√∂cke unterbrochen ist und der Angreifer die offengelegten Transaktionen gegen seine eigenen Transaktionen tauschen kann.

F√ľr viele Nutzer ist der offene und anonyme Charakter der Blockkette eine gute Sache. Da die Blockchain jedoch √∂ffentlich zug√§nglich ist, hat jeder Teilnehmer einen Einblick in alle Transaktionen. So kann ein Empf√§nger einer Transaktion zum Beispiel leicht herausfinden, wie viele Bitcoins der Sender insgesamt besitzt und wie er seine Coins bisher verwendet hat.

Es gibt viele Anwendungsgebiete f√ľr die Blockchain-Technologie

Der Bitcoin und die vielen anderen digitalen W√§hrungen sind nur einige Beispiele f√ľr die Anwendungsm√∂glichkeiten der innovativen Technologie. Mit der Blockchain ist noch wesentlich mehr m√∂glich.

Viele Experten sind sich sicher, dass die Technik in Zukunft Banken und Notare ersetzen kann und den Alltag von vielen Menschen ver√§ndern wird. Ein denkbares Einsatzgebiet ist beispielsweise der Gesundheitsbereich. Hier kann die Blockchain eingesetzt werden, um die sensiblen Patientendaten zuverl√§ssig zu sch√ľtzen. Das Finanzamt k√∂nnte sich die Technologie zunutze machen, um den b√ľrokratischen Aufwand im Rahmen der Steuereintreibung und Ermittlung zu verringern.
In den L√§ndern Honduras und Schweden entwickeln einige Experten aktuell ein digitales Grundbuch. Mit diesem wollen die Beteiligten in Zukunft das Grundeigentum absolut f√§lschungssicher √ľber die Blockkette erfassen. In S√ľdkorea gibt es ein gro√ües Projekt und dieses entwickelt eine Blockchain f√ľr Nahrungsmittel. Der gro√üe Vorteil dabei soll der Verzicht auf die Zwischenh√§ndler sein. Dadurch lassen sich die Lebensmittel noch effizienter und preiswerter verteilen. Zus√§tzlich k√∂nnen die Herkunft und die K√ľhlkette ohne L√ľcken √ľberwacht werden.
Die smart contracts basieren auf der Technik der Blockchain und sollen in Zukunft automatische Verträge ermöglichen. Durch smart contracts lassen sich viele Geschäfte schneller und preiswerter abwickeln. Dies wird durch den Verzicht auf Notare, Banken und weitere Zwischenstationen ermöglicht. Durch zuvor festgelegte Ereignisse treten die Verträge automatisch in Kraft und benötigen keine menschliche Überwachung.

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