TL:DR Schritt für Schritt Bitcoins Blockchain verstehen: Heute geht es um Transaktionen im dezentralen Netzwerk aus anonymen Teilnehmern (Nodes). Das technische Verständnis von Bitcoin ist auch die Grundlage, um andere Kryptogelder zu verstehen und bewerten zu können.

Wer versucht, Bitcoin oder andere Kryptogelder zu verstehen, muss sich oft mit technischen Erklärungen auf der einen Seite und groben Vereinfachungen auf der anderen Seite herumschlagen. Wir stellen uns hier der Herausforderung, die Blockchain wirklich zu verstehen.

Im letzten Artikel ging es um private Schlüssel, Unterschriften und Adressen. Dieser und nachfolgende Artikel bauen darauf auf.

Ich hab mir echt Mühe gegeben alles zu verstehen, aber ich brauch weniger Technik-Mambo-Jambo und mehr Big Picture

Also wenn du noch einmal die Konzepte auf einem leichter verständlichen Niveau wiederholen willst, sind diese Artikel relevant:

Kevin lernt Bitcoin - Die Grundlagen
Bitcoins sicher aufbewahren - Über Bitcoin-Wallets und private keys

Hab ich alles gelesen! Weiter im Text.

Gut. Dies ist als einführender Artikel zu verstehen. Im nächsten Artikel tauchen wir noch einmal bisschen tiefer in technische Themen ein. Hier gibt erst einmal einen Überblick über die Konzepte.

Wallet

Ein Wallet ist eine Anzahl von private keys, die ich irgendwo aufbewahre - auf einem Zettel, mit einer Software auf meinem Smartphone, oder auch bei einem Online-Service.

Private key

Der private key ist eine zufällig gewählte Zahl zwischen 1 und 10⁷⁷. Er dient dazu, eine Adresse zu erzeugen, an der ich Bitcoins empfangen kann und Signaturen zu erzeugen.

Signatur

Eine Signatur ist eine digitale Unterschrift. Wer über einen private key verfügt, kann Signaturen erzeugen, die niemand anders nachmachen kann, die aber von jedem anderen überprüft werden können.

Transaktion

Eine Transaktion ist eine Nachricht darüber, dass Bitcoins von einer Adresse an eine andere gehen. Eine Transaktion muss gewisse Regeln einhalten: keine Bitcoins dürfen aus dem Nichts entstehen oder mehrmals ausgegeben werden

Signierte Transaktion

Eine Transaktion muss mit einer gültigen Signatur versehen werden. Nur wer über den private key der Ursprungsadresse verfügt, kann diese Signatur erzeugen. So ist sichergestellt, dass nur der Besitzer die Bitcoins ausgeben kann. Mit der Bekanntmachung der signierten Transaktion ist der neue Besitzer offiziell.

Aha. Warum funktioniert Bitcoin eigentlich mit diesen private keys? Warum kann ich mir nicht stattdessen einfach einen Account machen, mit Nutzernamen und Passwort. Das ist doch jeder so gewohnt. Mach noch ne E-Mail dazu und ich kann da Passwort sogar wiederherstellen

Bei Bitcoin gibt es nun einmal keine Accounts. Dass Bitcoin mit zufällig erzeugten private keys arbeitet, ersetzt die konventionellen Nutzer-Accounts. So ist es möglich, Bitcoin-Nutzer zu werden, ohne dass jemand davon je erfährt: es werden keine Anmeldeinformationen von mir irgendwo gespeichert. Niemand erfährt, dass ich einen private key erzeugt habe und verwahre und ich bleibe anonym.

Der Preis, den ich dafür zahlen muss: Ich bin 100% selber verantwortlich. Ich muss selber meinen private key sicher aufbewahren und kann verlorene Bitcoins nur wiederherstellen, wenn ich selber entsprechende Sicherheitsvorkehrungen getroffen hab.

Bitcoin ist einfach nicht für Jedermann, das ist schon mal klar!

Ja, vielleicht. Sooo schwierig ist es aber nun auch wieder nicht. Aus dem ersten Artikel Kevin lernt Bitcoin wissen wir: es gibt eine zentrale Grundidee bei Bitcoin ...

Da hieß es: Bitcoin ist dezentral

Exakt. Wir sehen wir gewissermaßen die technische Umsetzung von dieser Idee. Nicht nur, dass niemand über alle Bitcoin-Nutzer Buch führt, signierte Transaktionen können von jedem Teilnehmer des Netzwerks auf Gültigkeit geprüft werden. Und das passiert auch: Die Korrektheit aller Transaktionen wird durch die Bitcoin-Teilnehmer selbst gecheckt.

Revolutionär. Ich akzeptiere jetzt mal, dass ich die Logik aus private key, public key und Adresse verstehen muss. Ich kann mir jetzt anonym eine Adresse machen und mir Bitcoins dahinschicken lassen. Wofür ist jetzt diese Blockchain?

Praktisch gibt es noch ein paar Herausforderungen. Anonyme Teilnehmer wollen entsprechend des Bitcoin-Protokolls untereinander Coins verschicken - heißt: Transaktionen machen. Da es keinen Server, keine Administratoren und auch sonst keine zentrale Autorität gibt, nennt sich das ganze ein dezentrales Netzwerk, auch: peer-to-peer-Netzwerk, in dem alle Teilnehmer gleichberechtigt sind.

Diese gleichberechtigten Teilnehmer heißen nodes (Knoten) und das Bekanntmachen von Transaktionen im Netzwerk heißt broadcasten. Sobald es eine Transaktion gibt, in der Bitcoins an eine meiner Adressen geschickt werden und alle Nodes die Transaktion für gültig befinden, bin ich glücklicher Besitzer dieser Bitcoins.

Und was ist, wenn nicht alle Nodes die Transaktion überhaupt haben oder ein paar die für ungültig befinden?

Das ist die große Herausforderung. Zwischen den Nodes muss Konsens herrschen. Andernfalls hätte ich keinen eindeutigen Kontostand und es gäbe alle möglichen Probleme.

Es ist sogar noch schlimmer: Die Nodes können sich untereinander nicht vertrauen. Einzelne Nodes könnten fehlerhaft sein und es könnte auch bösartige Nodes geben, die absichtlich versuchen zu bescheißen. Es gibt keinen Admin-Node der im Zweifelsfall Konflikte auflösen kann.

Ich erinnere mich wieder. Bitcoin ist eigentlich eine ziemliche Hippy-Idee. Das soll wirklich funktionieren?

Dazu kommen wir noch. Bei Bitcoin führt jeder Node über alle jemals getätigten Transaktionen Buch. So kann schon einmal jeder Node sicherstellen, dass für eine Transaktion von einer Adresse auch genug Bitcoins vorhanden sind und die nicht schon einmal ausgegeben worden sind. Diese verteilte Buchführung nennt sich distributed ledger.

Klingt nicht sehr effizient

Effizienz ist auch nicht Bitcoins Stärke, kann man sagen.

Bitcoin hat jetzt eine Anreizsystem geschaffen, das dazu führt, dass Nodes nicht nur den distributed ledger speichern, sondern dafür belohnt werden, aktiv zur Sicherheit des Netzwerks beizutragen. Ein Node, der das tut, wird Miner genannt. Diese Miner erhalten unter Anderem ein Transaktionsentgelt mit jeder Transaktion, die sie verarbeiten.

Ich muss für Transaktionen also bezahlen!

There's no such thing as a free lunch. Außerdem werden Transaktionen von den Minern in sogenannte Blöcke zusammengefasst. Die Datenbank, die alle Transaktionen speichert, ist eine Kette von Blöcken und trägt daher die Bezeichnung Blockchain.

Also ist der/die/das distributed ledger, von dem du die ganze Zeit redest, in Wirklichkeit die Blockchain!

Ja. Und die zentrale Funktion der Blockchain ist: Sicherstellen, dass bei allen Nodes darüber Einigkeit herrscht, welche Transaktionen stattgefunden haben und valide sind. Bitcoins Blockchain wendet dabei ein Konzept an, das sich proof-of-work nennt.

Ist das bei allen Kryptowährungen so?

Das ist genau der Punkt: alle Kryptogelder kommen mit einer eigenen Version einer dezentralen Datenbank zum Speichern von Transaktionen. Alle stehen vor der Herausforderung, eine Art distributed ledger zu implementieren. Die technischen Details und die Konsens-Mechanismen machen dabei genau den Unterschied zwischen den unterschiedlichen Kryptogeldern aus.

Die meisten Kryptogelder benutzen eine Blockchain mit proof-of-work. NXTs Blockchain funktioniert aber mit proof-of-stake und IOTA benutzt ein Tangle statt einer Blockchain usw.

Ich hab mitgezählt: Du hast gerade fünf neue Wörter benutzt ohne die zu erklären

Ich kann das erst einmal nur anreißen. Der nächste Artikel wird davon handeln, wie Bitcoins Blockchain und proof-of-work funktioniert. In dem Bitcoin-White-Paper erklärt Satoshi Nakamto Bitcoins Funktionsweise ausgehend vom Double-Spending-Problem. Ich werde das Rad nicht neu erfinden und erkläre deshalb auch, was double spending ist und wie Bitcoin damit umgeht.

Letztlich geht es aber um nichts geringeres als die Stabilität des gesamten Bitcoin-Netzwerks gegenüber jegliche Form von Attacken.

Mir raucht der Kopf

Wenn wir das haben, können wir fundiert die alternativen Kryptogelder anschauen und ihre Vor- und Nachteile verstehen.

Liebe Leser

Ich weiß, es gab viel zu lesen und das ist kein einfaches Thema. Dafür hast du hier die Chance, wirklich zu verstehen wie die Dinge funktionieren und schwimmst nicht blind mit dem Hype mit. Hab ich alles soweit gut erklärt? Welche Fragen hast du noch?

Danke fürs Lesen!

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