Blockchain – Die Grundlage der Bitcoins

Liest man Artikel über die Kryptowährung Bitcoin kommt man unweigerlich auch mit dem Begriff Blockchain in Berührung. Eine genauere Erklärung darüber bleibt aber meistens aus. Da die Blockchain-Technologie die Grundlage der Bitcoins bildet, schadet es mit Sicherheit nicht, wenn man weiß, wie die Bitcoins verwaltet werden.

Die Idee hinter Bitcoin

Im derzeitigen Währungssystem laufen Transaktionen wie z.B. Geld überweisen über Banken ab. Die Rechner  sind nach außen hin abgeschottet und nicht für die Öffentlichkeit einsehbar. Die Daten liegen mehr oder weniger zentral bei der Bank. Dies ist gegenüber der Verwaltung der Bitcoins ein riesengroßer Unterschied. Transaktionen werden in einer dezentralen Datenbank über ein Peer-To-Peer-Netzwerk abgeglichen und  gespeichert. Das heißt, die Daten bzw. die Datenbank liegt auf vielen Rechner oder Servern.

Was ist die Blockchain ?

Am besten versteht man den Aufbau und die Funktionsweise der Blockchain an einem Beispiel einer Überweisung von Bitcoins zwischen zwei Personen. Um Bitcoins zu verwalten, braucht man zwingend eine Wallet. Wie man sich eine Wallet einrichtet und erste Bitcoins erwirbt, wurde schon in “Was ist ein Bitcoin Wallet” erklärt. In der Wallet werden die eigenen Adressen verwaltet, die jeweils aus einem öffentlichen und einem privaten Schlüssel bestehen. Die Adresse zum Empfang der Bitcoins wird aus dem öffentlichen Schlüssel mittels Hash-Funktion generiert, mit dem privaten Schlüssel verwaltet man seine Bitcoins. Nehmen wir an, dass John 2 Bitcoins an Jane senden möchte. Dazu gibt man in der Wallet die Empfänger-Adresse und den zu versendenden Betrag an. Zu diesen Ausgangsdaten wird noch eine Referenz hinzugefügt, woher Jane ihre Bitcoins hat und wo die Bitcoins hergekommen sind. Die Transaktion wird nun noch mit dem privaten Schlüssel signiert und an das Netzwerk versendet. Der erste Netzwerk-Knoten der diese Daten empfängt, prüft ob genügend Bitcoins zum versenden vorhanden sind, ob die Transaktion schon vorhanden ist und ob die Signatur gültig ist. Ist die Transaktion gültig, wird sie an soviel Knoten wie möglich weitergeleitet.

Wozu benötigt man das Mining ?

Durch das Mining werden Transaktionen in die Blockchain aufgenommen. Dazu sammeln die Mining-Netzwerkknoten mehrere Transaktionen und fassen diese in einem Block zusammen. Zu dem Transaktionsblock wird noch ein Zeitstempel, der Hash-Wert des vorangegangen Blocks und eine noch zu bestimmende Zahl, die Nonce genannt wird, mit abgespeichert. Auf dieses Datenpaket wird dann zweimal der SHA-256-Algorithmus angewendet. Dieser Hash-Wert muss kleiner als ein vorgegebener Wert sein. Ist der berechnete Wert größer als der vorgegebene Wert, erhöht der Mining-Knoten die Nonce. Und das solange, bis die Hash-Funktion einen Wert kleiner als der vorgegebene Wert ist. In der Regel wird ca. alle 10 Minuten ein gültiger Wert von den Minern gefunden. Falls dieser Wert abweicht, weil z.B. mehr Rechenleistung im Netz zur Verfügung steht, wird der vorgegebene Zielwert verkleinert. Dies geschieht durch eine größere Anzahl an benötigten Nullen am Anfang des gesuchten Hash-Wertes.

Vom Block zur Blockchain

Wenn ein Miner einen gültigen Block gefunden hat, veröffentlicht er diesen im Netzwerk. Im Gegensatz zum Finden eines gültigen Blocks ist das Überprüfen des Blocks für die anderen Teilnehmer eine leichte Aufgabe. Da in dem Block der Hash-Wert des Vorgängers enthalten ist, bildet sich so eine fortlaufende Kette von Blöcken, die Blockchain. Erst wenn der Block in die Blockchain aufgenommen wurde, ist die Transaktion und in dem Fall die Überweisung des Betrags abgeschlossen.

Jetzt kann es aber vorkommen, dass zwei Miner zur gleichen Zeit einen gültigen Block finden. In diesem Fall verzweigt die Blockchain erstmal. Sobald ein Zweig aber länger wird als alle anderen, werden die kürzeren Zweige verworfen. Da fortlaufend Daten angehängt werden, wächst die Kette kontinuierlich an. Aktuell beträgt die Größe ca. 140 GB.

Was bekommt man für das Minen?

Da das Finden von gültigen Blöcken eine rechenintensive Aufgabe ist, die für das Verwalten der Blockchain aber entscheidend ist, muss dafür ein Anreiz geschaffen werden. Zum einen erhalten die Miner einen kleinen Betrag als Transaktionsgebühr von dem Sender der Überweisung, zum anderen bekommen die Miner für jeden eingetragenen Block derzeit 12 Bitcoins. Diese Belohnung halbiert sich aber mit der Zeit und bei 21 Millionen geschürften Bitcoins ist damit Schluss, voraussichtlich wird das im Jahr 2140 passieren. Danach sollen die Transaktionen nur durch die Gebühren am Laufen erhalten werden.

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