Wie funktioniert die Blockchain-Technologie?

Wenn „Was ist Kryptowährung? Ein Leitfaden für Anfänger“ die Grundlagen vermittelt hat, erklärt Ihnen dieser Teil nun das „Wie“. Blockchain ist die Technologie, die Kryptowährungen ermöglicht, und sobald Sie sie verstehen, verliert vieles, was an Krypto geheimnisvoll erscheint, seinen Reiz.

Dies ist kein Programmier-Tutorial. Es ist eine leicht verständliche Erklärung, was eine Blockchain eigentlich ist, wie eine Transaktion von „gesendet“ zu „dauerhaft gespeichert“ wird und warum das gesamte System so schwer zu manipulieren ist.

Was genau ist eine Blockchain?

Eine Blockchain ist ein digitales Register, das auf Tausenden von Computern gleichzeitig gespeichert wird und in dem Einträge hinzugefügt, aber niemals bearbeitet oder gelöscht werden können.

Anstatt dass ein zentrales Unternehmen die „offizielle“ Kopie verwaltet, ähnlich wie eine Bank Ihren Kontostand speichert, verwaltet jeder Computer im Netzwerk (Knoten genannt) seine eigene, identische Kopie. Neue Einträge werden in Blöcken hinzugefügt, und jeder Block ist kryptografisch mit dem vorhergehenden verknüpft, wodurch eine Kette entsteht.

Dieser Zusammenhang ist der Ursprung des Namens und macht auch das Manipulieren alter Datensätze so schwierig: Ändert man einen Block, so bricht der Zusammenhang zu jedem Block ab.

Was befindet sich eigentlich im Inneren eines Blocks?

Jeder Block einer Blockchain enthält im Allgemeinen einige wenige Schlüsselelemente:

• Transaktionsdaten: die tatsächliche Liste der in diesem Block aufgezeichneten Überweisungen.
• Zeitstempel: Wann wurde der Block erstellt?
• Hash des vorherigen Blocks: ein eindeutiger digitaler Fingerabdruck des vorhergehenden Blocks, der die Blöcke physisch miteinander verbindet.
• Nonce: Eine Zahl, die Miner bei der Suche nach einem gültigen neuen Block wiederholt anpassen; relevant hauptsächlich für Proof-of-Work-Netzwerke; dazu später mehr.
• Der eigene Hash des Blocks: ein Fingerabdruck aller Elemente im aktuellen Block, der nach dessen Fertigstellung generiert wird.

Dieses Detail des „vorherigen Block-Hashs“ ist entscheidend. Da der Hash jedes Blocks vom vorhergehenden Block abhängt und dieser wiederum vom Block davor, würde die Änderung einer beliebigen Transaktion in der Vergangenheit die Neuberechnung jedes einzelnen nachfolgenden Blocks in jeder Kopie des Hauptbuchs erfordern – und zwar schneller, als der Rest des Netzwerks neue Blöcke hinzufügen kann.

In der Praxis wird dies exponentiell schwieriger, je weiter man in der Kette zurückgeht. Genau das macht eine Blockchain eher „manipulationsresistent“ als in einem absoluten Sinne manipulationssicher.

Wie eine Transaktion tatsächlich zur Kette hinzugefügt wird

Hier die ausführlichere Version dessen, was hinter den Kulissen passiert:

1. Sie initiieren eine Transaktion von Ihrer Wallet aus, beispielsweise das Senden von Kryptowährung an eine andere Person.
2. Diese Transaktion wird im Netzwerk verbreitet und landet in einem Pool ausstehender, unbestätigter Transaktionen.
3. Netzwerkteilnehmer (Miner in Proof-of-Work-Systemen oder Validatoren in Proof-of-Stake-Systemen) wählen Transaktionen aus diesem Pool aus, um sie zu einem neuen Block zu bündeln.
4. Das Netzwerk muss sich auf die Gültigkeit des neuen Blocks einigen; dieser Prozess wird Konsens genannt. Wie diese Einigung konkret zustande kommt, hängt vom Konsensmechanismus der Blockchain ab, der weiter unten erläutert wird.
5. Sobald ein Konsens erzielt ist, wird der neue Block der Kette hinzugefügt und an jeden Knotenpunkt übertragen, von denen jeder seine eigene Kopie des Hauptbuchs aktualisiert.
6. Die Transaktion ist nun bestätigt. Die meisten Blockchains empfehlen, mit der Betrachtung einer Transaktion als endgültig zu warten, bis einige weitere Blöcke hinzugefügt wurden, da bei sehr aktuellen Blöcken ein geringes Risiko besteht, dass sie neu angeordnet werden.

Der gesamte Prozess, von der Übermittlung bis zur Bestätigung, dauert je nach Blockchain in der Regel zwischen wenigen Sekunden und etwa zehn Minuten. Wenn Sie dies aus Käufersicht und nicht aus Netzwerksicht betrachten möchten, erklärt Ihnen die Anleitung „ So kaufen Sie Ihre erste Kryptowährung (Schritt für Schritt)“, wie die erste Transaktion konkret abläuft.

Wie einigt sich das Netzwerk darauf, was gültig ist?

Das ist der Punkt, an dem viele scheitern, und deshalb lohnt es sich, langsamer zu machen.

Eine Blockchain hat keine zentrale Instanz, die sagt: „Ja, diese Transaktion ist legitim.“ Stattdessen benötigt das Netzwerk eine Möglichkeit, wie Tausende unabhängiger Computer sich auf dieselbe Version der Wahrheit einigen können, ohne einander vertrauen zu müssen. Genau das leistet ein Konsensmechanismus. Die zwei gängigsten Ansätze:

Der Energieunterschied ist nicht nur theoretischer Natur. Als Ethereum im Jahr 2022 von Proof of Work auf Proof of Stake umstellte, sank der Energieverbrauch laut Angaben der Ethereum Foundation um mehr als 99,9 %– das entspricht in etwa dem Unterschied zwischen dem Stromverbrauch eines kleinen Landes und dem Verbrauch einiger tausend Haushalte.

Häufige Missverständnisse über Blockchain

Ein paar Dinge sollten vorab geklärt werden:

„Blockchain und Bitcoin sind dasselbe.“ Bitcoin basiert zwar auf einer Blockchain, ist aber nur eine von Tausenden. Artikel „Bitcoin vs. Altcoins: Was ist der Unterschied?“ vergleicht die anderen Kryptowährungen.

„Blockchain-Transaktionen sind völlig anonym.“ Nicht ganz. Die meisten öffentlichen Blockchains sind pseudonym: Ihre Wallet-Adresse ist zwar für alle sichtbar, aber sie wird nicht automatisch mit Ihrer realen Identität verknüpft, es sei denn, Sie verknüpfen sie selbst, beispielsweise über eine Börse, die Ihre Identität verifiziert.

„Blockchain ist immer langsam und teuer.“ Das hängt vollständig vom Netzwerk und seinem Konsensmechanismus ab. Manche verarbeiten Transaktionen in Sekundenschnelle für einen Bruchteil eines Cents; andere sind bei hoher Nachfrage langsamer und teurer. Der Artikel „Layer 1 vs. Layer 2 Blockchains erklärt“ erläutert, wie neuere Netzwerke dieses Problem lösen.

„Blockchain ist nur für Kryptowährungen nützlich.“ Kryptowährungen sind zwar der bekannteste Anwendungsfall der Blockchain, aber nicht der einzige. Die gleiche manipulationssichere Datenspeicherung wird unter anderem auch für die Rückverfolgung von Lieferketten, medizinische Daten und Wahlsysteme getestet.

Falls Ihnen einige der in diesem Artikel verwendeten Begriffe unbekannt erschienen, „Common Crypto Terms Every Beginner Should Know“ eine gute Anlaufstelle zum Speichern.

Häufig gestellte Fragen | Wie funktioniert die Blockchain-Technologie?

Für das Verständnis dieser praktischen Anwendung ist kein Informatikstudium erforderlich. Die Grundidee ist einfacher als sie klingt: ein gemeinsamer Datensatz, der von vielen Computern gemeinsam korrekt geführt wird, anstatt von einem einzelnen Unternehmen.