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Bitcoin Blockchain – Das ist das Besondere an der Technologie der Kryptowährung BTC!
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Die Blockchain-Technologie, wie sie beispielsweise in der Bitcoin Blockchain realisiert wird, gilt als eine der Technologien der Zukunft. Doch was ist überhaupt das Besondere an Bitcoin und der Blockchain und warum soll dies unsere Zukunft verändern können?
Wir erklären leicht und verständlich, was genau hinter der Technologie steckt und wie sie funktioniert. Außerdem zeigen wir Grenzen und Probleme auf, genauso jedoch die Besonderheiten und Chancen. Denn selbst wenn es nicht selbstverständlich ist, dass Bitcoin in Zukunft noch ähnlich relevant ist: Die Blockchain wird es vermutlich sein.
Blockchain reiht Datensätze sicher aneinander
dank Kryptografie fast unmöglich zu manipulieren
dezentralisiert und somit vor Ausfällen sicher
Bitcoin Mining: So finden sich neue Blöcke
Wofür benötigen Nutzer eine Bitcoin Wallet und welche Infos gibt ein Explorer aus?
Wer hat die Blockchain erfunden?
Welche Vor- und Nachteile hat die Bitcoin Blockchain?
Blockgröße als begrenzender Faktor von Bitcoin seit langem umstritten
Was ist eine Blockchain-Fork?
Fazit: Die Blockchain könnte unser Zusammenleben revolutionieren
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Was ist eine Blockchain?
Eine Blockchain ist eine Aneinanderreihung von Datensätzen, in der alle Daten dank kryptografischer Verfahren sicher gespeichert sind und die jederzeit erweitert werden kann. Es handelt sich also beispielsweise bei der Blockchain für Bitcoin vor allem um ein Kassenbuch, in dem alle Transaktionen, die jemals mit Bitcoin stattgefunden haben, gespeichert sind. Die einzelnen Transaktionen sind in sogenannten Blöcken gespeichert.
Die Blöcke werden wiederum kryptografisch verbunden. Dies geschieht auch durch die Rechenkraft der Miner und Nodes. Sie überprüfen die Blockchain auf mögliche Manipulationen und gleichen sie mit ihren vorhandenen Datensätzen ab. Jeder meldet, welche der Daten richtig sind und trägt so dazu bei, dass die Blockchain nur schwer manipuliert werden kann.
Dies gilt insbesondere für ältere Datensätze, weil die Kryptografie es fast unmöglich macht, die Daten im Nachhinein zu verändern. Auf diese Weise ermöglicht die Blockchain Bitcoin einen der sichersten Datensätze zu nutzen.
Dieser Konsens, der durch Netzwerkteilnehmer erzeugt werden muss, damit die Blockchain erweitert werden kann, führt zudem auch dazu, dass es keine zentrale Stelle geben muss, die eine übergeordnete Autorität darstellt. Jeder Teilnehmer kann dazu beitragen, dass die Blockchain sicher ist. Dieses Prinzip wird auch als Distributed Ledger bezeichnet.
Es ist natürlich nicht von Belang, welche Daten genau in einer Blockchain gespeichert werden. Entscheidend ist jedoch, dass sie unter einander verknüpft sind und dabei die älteren auf Daten der jüngeren aufbauen, sodass sie untrennbar miteinander verbunden werden.
Wie funktioniert eine Krypto-Blockchain?
Ein Krypto-Blockchain wird im Wesentlichen in den folgenden Schritten erweitert:
Nutzer der Blockchain geben einen Transfer ein
Die Transaktionen werden gesammelt und in einem Block festgehalten
Miner „suchen einen Block“ -> lösen eine komplizierte Matheaufgabe
Der Block wird validiert und in die Blockchain übernommen
Der Zahlungsempfänger hat im Anschluss die entsprechende Menge Bitcoins mehr in seiner Wallet, beim Sender werden die Bitcoins hingegen abgebucht. Diese Zahlung bleibt solange in der Blockchain enthalten, solange sie existiert und kann nicht verändert werden. Zumindest nach den nächsten drei Blöcken gilt eine Transaktion als so gut wie unmanipulierbar. Es wird immer schwieriger, Blöcke zu lösen, weil sie eben kryptografisch aufeinander aufbauen und sich alle Daten in Kurzform in den Bereichen wiederfinden, mit denen die einzelnen Blöcke verknüpft sind.
Damit dieses Prinzip tatsächlich funktioniert und auch aufgeht, gibt es verschiedene Akteure. So speichern die Nodes die Blockchain und überprüfen, ob alles seine Richtigkeit hat. Dieses Prinzip ähnelt dem schon sehr alten Prinzip des Kerbholzes: Kein Node kann einfach einen Block hinzufügen, löschen oder in seiner Bedeutung verändern, weil die anderen ebenfalls eine Kopie haben. Nur wenn die Kopie, die von ihnen abgesegnet werden soll, mit der eigenen übereinstimmt, tun sie dies auch.
Dies gilt jedoch nicht nur für Transaktionen, sondern auch für Änderungen im Programm. Nur wenn die überwiegende Mehrheit sie absegnen, können sie übernommen werden.
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Bitcoin Mining: So finden sich neue Blöcke
Wenn Nutzer auf der Blockchain Bitcoin kaufen, müssen ihre Transaktionen in sogenannten Blöcken zusammengefasst werden. Dieser muss dann wirksam an die bestehende Blockchain „angeklebt“ werden. Zu diesem Zweck lösen die Miner eine vergleichsweise komplizierte Rechenaufgabe: Die Hash-Funktion SHA-256.
Sie besteht aus drei wichtigen Teilen:
Previous Hash: Der vorherige Block gilt als Grundlage
Merkle Root: Hier sind die Transaktionen abgekürzt enthalten
Nonce: Eine Variable, die die Miner austauschen können
Nur versuchen Miner einen neuen gültigen Hash zu erzeugen, der alle notwendigen Voraussetzungen erfüllt. Derzeit sieht das Bitcoin-Protokoll beispielsweise auch vor, dass die ersten 17 Stellen des neuen Hashs Nullen sein müssen. Die Miner tauschen nun die None aus, bis sie einen Hash finden, der passt und in die Blockchain integriert werden kann.
Gelingt einem Miner dies, überprüfen die anderen Netzwerkteilnehmer den Block und integrieren ihn anschließend in ihre Blockchain. Auf ihm basiert nun der nächste Block. Der Miner wird fürs Finden mit Bitcoins belohnt.
Dieses Verfahren wird auch als Proof of Work bezeichnet und gilt als vergleichsweise energiefressend. Das liegt allerdings nicht zuletzt am Schwierigkeitsgrad des Minings. Da jede Viertelstunde ein Block gefunden werden soll, wird die Schwierigkeit der Funktion erhöht, wenn zu viel Rechenkraft eingesetzt wird und diese deswegen schneller gefunden werden.
Der enorme Energieverbrauch kommt also nicht zuletzt dadurch zustande, dass Bitcoin so beliebt ist und viel Miner mit hochwertiger Ausstattung aktiv sind. Dadurch wird das Netzwerk letztlich sogar auch sicherer.
Wofür benötigen Nutzer eine Bitcoin Wallet und welche Infos gibt ein Explorer aus?
Wallets und Explorer sind zwei häufige und wichtige Begriffe in Zusammenhang mit Kryptowährungen wie Bitcoin.
Die Blockchain ist– wie oben bereits beschrieben – eine Art Kassenbuch. Dieses benötigt natürlich Empfänger und Sender, um Zahlungen eindeutig zuzuordnen. Dazu nutzt die Blockchain Bitcoin Wallets. Sie verfügen über einen öffentlichen Schlüssel, ähnlich wie ein Bankkonto.
Dieser öffentliche Schlüssel wird genutzt, um festzuhalten, von wo und wohin Geld überwiesen wurde. An die Bitcoins gelangt der Wallet-Besitzer mit seinem privaten Schlüssel, ähnlich einer PIN beim Online-Banking.
Deswegen ist Bitcoin auch nicht völlig anonym, sondern nur pseudo-anonym. Wer weiß, wem eine bestimmte Wallet gehört, kann alle Transaktionen, die jemals mit ihr getätigt wurden, nachvollziehen.
Transaktionen einzusehen, ist beispielsweise auch mit einem Bitcoin Blockchain Explorer möglich. Es handelt sich dabei um ein Werkzeug, dass verschiedene Informationen über die Blockchain verarbeitet und aufbereitet. Möglich sind beispielsweise:
letzte Blocks und letzte Transaktionen
Hash Rate und Schwierigkeit
unbestätigte Transaktionen und Transaktionsrate
Der Begriff des „Pools“ ist vor allem für Miner von Bedeutung. Da die Rechenkraft, die für das Finden eines Blocks aufgewendet werden muss, enorm gestiegen ist, schließen sich viele Miner in sogenannten Pools zusammen. Findet ein Miner dann einen Block, wird die Belohnung durch alle Teilnehmer aufgeteilt. Ein Explorer ist somit in der Lage, viele Daten zu liefern, die auch eine Interpretation über Transaktionskosten und -Geschwindigkeit zulassen.
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Wer hat die Blockchain erfunden?
Zwar hat Bitcoin Blockchain erst so richtig bekannt gemacht, allerdings ist das Prinzip bereits vor der Kryptowährung bekannt gewesen. Die Grundlagen gehen auf Stuart Haber und W. Scott Stornetta (1991), Ross J. Anderson (1996) und Bruce Schneider und John Kelsey (1998) zurück. Nick Szabo arbeitete sogar bereits an einer digitalen Währung namens „Bit Gold“, die wie Bitcoin dezentralisiert sein sollte.
Einen weiteren Meilenstein lieferte Stefan Konst 2000, als er verschiedene Möglichkeiten zur Umsetzung theoretisch erarbeitete. Schon vor dem Bitcoin wurden also viele Überlegungen durch andere Wissenschaftler und IT-Experten geleistet.
Der Erfinder des Bitcoins veröffentlichte seit Whitepaper erst deutlich später im Jahr 2008. Wer genau sich hinter dem Pseudonym Satoshi Nakamoto verbirgt, ist trotz regen Interesses immer noch unklar. Es gibt verschiedene Theorien, von denen keine bestätigt werden konnte.
Das Whitepaper gilt heute noch als Anleitung dazu, wie sich Bitcoin weiterentwickeln könnte. Da es nicht in allen Punkten eindeutig ist, sondern nur mögliche Lösungen vorschlägt, ist sich die Bitcoin-Community häufig uneins darüber, wie sich die Kryptowährung weiterentwickeln soll.
Bitcoin ist die erste öffentlich verteilte Blockchain. Die Software wurde 2009 veröffentlicht und verbreitete sich schnell, da auch bereits das Whitepaper für Aufsehen gesorgt hatte. In der Folge wurden viele weitere Blockchain-Kryptowährungen veröffentlicht, die häufig durch Weiterentwicklungen auf bestimmte Schwächen von Bitcoin reagieren.
Welche Vor- und Nachteile hat die Bitcoin Blockchain?
Eine Blockchain wie Bitcoin hat vor allem bei Transparenz und Zuverlässigkeit erhebliche Stärken: Jeder kann jederzeit einsehen, wer wohin Bitcoins transferiert hat. Die Richtigkeit wird nicht durch eine bestimmte Stelle gewährleistet, die mehr Wissen hat, als die Teilnehmer: Stattdessen sind es die Teilnehmer selbst, die gleichberechtigt sicherstellen, dass die Blockchain nicht manipuliert wird. Diese Unabhängigkeit erzeugt zugleich Vertrauen.
Die dezentrale Speicherung hat zudem den großen Vorteil, dass die Blockchain nicht nur sicher vor Angriffen ist, sondern auch vor Fehlern. Ein Server-Ausfall einzelner Nodes kann ohne Probleme von anderen Nodes kompensiert werden. Da die Anzahl an Nodes inzwischen sechsstellig ist, ist es nur bei einem globalen Kollaps überhaupt denkbar, dass die Blockchain nicht mehr online ist.
Auf der anderen Seite hat Bitcoin jedoch auch einige Nachteile:
Enormer Stromverbrauch durch Mining
Das Hauptproblem, dass sich bei Bitcoin immer wieder zeigt, betrifft die Skalierbarkeit in Verbindung mit Bitcoins größter Stärke, der Dezentralisierung. Bitcoin gilt als zu langsam, wenn viele Transaktionen gleichzeitig durchgeführt werden. Im Zweifel kann diese Stauung der Transaktionen dazu führen, dass sie gar nicht zustande kommen.
Der Pool wird nach zwei Wochen gelöscht und Miner können Transaktionen mit höheren Gebühren bevorzugen. Allerdings führt die Dezentralisierung bei gleichzeitiger Notwendigkeit eines Konsenses dazu, dass es schwierig ist, grundlegende Verbesserungen zu erreichen.
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Blockgröße als begrenzender Faktor von Bitcoin seit langem umstritten
Bitcoin-Entwickler Nakamoto hat zwar durchaus mit einem Erfolg seiner Blockchain-Währung gerechnet, allerdings war es wohl kaum möglich vorauszusehen, wie erfolgreich Bitcoin innerhalb der kurzen Zeit werden würde. Zugleich musste er natürlich gerade gewährleisten, dass das Prinzip zu Beginn gut funktioniert. Mit steigender Anzahl an Transaktionen zeigte sich jedoch, dass das aktuelle System den Anforderungen nicht standhalten kann.
Einer der größten Nachteile einer Blockchain wie Bitcoin ist ohne Frage die Größe, die im Laufe der Zeit noch deutlich zunehmen wird. Ein Bitcoin Blockchain Download hat bereits zehn Jahre nach der Veröffentlichung eine Größe von mehr als 200 GB. In Zukunft wird es also nicht unbedingt ressourcenschonender werden, als Bitcoin Node aktiv zu sein und die Richtigkeit der Blockchain zu validieren. Möglicherweise bremst die Blockchain Bitcoin auf diese Art sogar zu stark aus.
In jedem Fall gilt die Community als gespalten, was sich nicht zuletzt an mehreren Forks zeigt, die sich von Bitcoin losgesagt haben, um ihre eigenen Ziele zu verwirklichen. Grundsätzlich gibt es immer zwei Möglichkeiten bei einer Blockchain etwas zu ändern: onchain und offchain. Es gibt oft durchaus auch die Möglichkeit, die Blockchain und die Software weitestgehend unangetastet zu lassen und stattdessen an Schnittstellen Neuerungen einzusetzen.
Was ist eine Blockchain-Fork?
Grundsätzlich gibt es zwei unterschiedliche Arten von Forks: Bei einer Soft-Fork werden Bestandteile der Software geändert. Bei einer Hard-Fork entstehen hingen zwei unterschiedliche Stränge. Das führt dazu, dass es mehr als eine Bitcoin Blockchain gibt, die unabhängig voneinander betrieben werden. Um Missverständnisse zu vermeiden, benennt sich eine der Blockchains um. Eine Hard Fork ist nur durch einen immensen Rechenaufwand möglich, der in einer koordinierten „Attacke“ Teile des Protokolls ändert.
Eines der Hauptprobleme der Bitcoin-Community stellte über mehrere Monate die Frage dar, wie die Kryptowährung mit dem erhöhten Transaktionsaufkommen umgehen sollte. Bitcoin war der Vielzahl offensichtlich nicht gewachsen und Transaktionen stauten sich tagelang, währen die Transaktionskosten immer weiterwuchsen.
Satoshi hat in seinem Whitepaper durchaus die Möglichkeit vorgesehen, die Blockgröße zu vergrößern und so die Anzahl der möglichen Transaktionen zu vervielfachen. Kritiker waren hingegen der Meinung, dass der Speicherplatz dadurch zu groß werden würde, den die Blockchain in einigen Jahren benötigen wird. Sie bevorzugten eine Offchain-Lösung.
Letztlich wurden beide Ideen umgesetzt: Bitcoin nutzt das Lightning-Netzwerk als Offchain-Lösung, während Bitcoin Cash während einer Abspaltung die Blockgröße erhöhte. Bei dieser Hardfork haben die Nutzer in gleichen Teilen Bitcoin und Bitcoin Cash erhalten und können somit von beiden Blockchains profitieren und die wählen, die ihnen besser gefällt.
Fazit: Die Blockchain könnte unser Zusammenleben revolutionieren
Die Blockchain-Technologie gilt nicht ohne Grund als eine der Technologien, die unser Zusammenleben erheblich verändern könnte. Natürlich hat sie gerade in Zusammenhang mit Bitcoin als ersten Versuch deutlich an Bekanntheit gewinnen können. Letztlich sind die Anwendungsmöglichkeiten mit einer Kryptowährung wie Bitcoin jedoch noch lange nicht erschöpft.
Bitcoin zeigt jedoch bereits viele Vorteile der Technologie und zeigt schon, wo einige der Probleme liegen könnten. Die Zentralisierung, sowohl was Speicherorte als auch „Macht“ angeht, ist der wohl größte Pluspunkt dieser Technologie. Auf diese Weise wird Vertrauen durch die Teilnehmer generiert, die zudem dafür sorgen, dass keine Manipulationen möglich sind.
Auf der anderen Seite sind es technische Grenzen wie Geschwindigkeit oder Speicherplatz, die zeigen, wo noch Verbesserungspotenzial besteht. Das ist nur ein Grund, warum es so spannend ist, auch die Entwicklung von Bitcoin weiter zu verfolgen: Viele Blockchains werden früher oder später ähnliche Probleme lösen müssen.