Von Bitcoin und Blockchains

Die noch immer weltweit führende Kryptowährung Bitcoin beruht seit 2009 auf der Anwendung einer Blockchain.



Elemente der Blockchain

Eine Blockchain enthält gleichberechtigte Rechner, die Peer-to-Peer miteinander direkt kommunizieren. Dazu sind bei Sender und Empfänger jeweils Schlüssel hinterlegt, alle Daten werden verschlüsselt geschickt, was der Anwendung findenden Bitcoin den Namen Kryptowährung gibt. Informationen, z. B. Bitcoinsendeanweisungen, werden von einem Node (Knoten=Anwender) erzeugt und digital signiert. Sie können in speziellen Börsen Bitcoin kaufen. In diesen Börsen wird der aktuelle Bitcoin Kurs angezeigt. Die Blockchain liefert als die für beliebige Aufgaben anwendbare Infrastruktur, die Bitcoin ist nur eine mögliche Anwendung, in diesem Falle eine digitale Währung, mittels derer im Netzwerk ohne einen Mittler wie eine Bank direkt P2P (Peer to Peer) gezahlt werden kann.

Der Transferprozess in der Blockchain

In einer Blockchain speichert eine dezentral geführte Datenbank Daten und Transaktionen. Wenn die Registrierung eines Dokuments, z. B. der Bestätigung des Eingangs der Ware an einem bestimmten Punkt der Lieferkette, getätigt wird, muss die Transaktion von einem anonymen Sender (=Node) (automatisch) erzeugt und von ihm digital signiert werden. Diese Daten werden an alle (ananymen) Knoten geschickt, die die Gültigkeit prüfen und in einem durch Konsensregelwerk geregelten Prozess (z. B. durch Mining/Proof of Work) die Information in Form eines Hashes standardisiert in einen Datenblock einfügen. Nun steht die Transaktion, also die Angabe, welcher Knoten welchen Bitcoinbetrag an welchen Knoten gesendet hat, in der Blockchain notiert. Die Daten innerhalb des Blocks sind hierarchisch verdichtet und somit eindeutig kodiert.

Die Miners in der Blockchain und der Proof of Work

Es wird nach dem Empfang der Daten von Minern ein Hashwert gesucht, der einen ähnlichen Hashwert liefert wie der neue Block. Solange rutscht der Block in einer Nachrückerliste, wo er auf die Berechnung seines Hashwertes wartet. Hat ein Knoten einen entsprechenden Wert durch Probieren gefunden ("Mining"), wird der neue Block nachvollziehbar für alle in die Blockchain aufgenommen. Eine automatische Berechnung des Hashes ist noch nicht möglich. Durch diese Berechnungen gehen, was Kritiker monieren, eine Menge an Energie und Rechenzeit verloren. Der Transfer mit der Blockchain benötigt etwa eine Stunde. Da zur Kontrolle nur ein Hashwert des Blocks zu berechnen ist, kann jeder Node die Transaktion einfach nachvollziehen. Diese Technik nennt man Proof of Work. Die ganze Operation führt zu einer enormen Sicherheit, die auch durch Firewalls in klassischen Netzwerken, in die Hacker eindringen und Manipulationen vornehmen können, nicht erreichbar ist.

Alle sind gleichberechtigt

Die Datenbank wird über ein Peer-to-Peer-Netzwerk von den Beteiligten geteilt, jeder Beteiligte hat das gleiche Abbild des Systems auf seinem physischen oder virtuellen Server, der Node (Knoten) genannt wird. Die Daten sind wie die Kopie eines Ledger, also eines Kassenbuches, das alle Transaktionen im Netzwerk enthält und auf allen beteiligten Nodes liegt. Es gibt nicht nur eine Kette auf einem zentralen Server, sondern weltweit Tausende Kopien dieser Kette, lagernd auf Großcomputern und Privatrechnern. Jeder diese Knoten steht automatisiert mit allen anderen im Austausch. Manipulationen in einer Datenbank auf einem Rechner nehmen diesem die Spiegelbildlichkeit zum Gesamt und damit die Mitgliedschaft in der Kette. Es werden öffentliche und geschlossene Netzwerke unterschieden. Bei öffentlichen Netzwerken, z. B. dem Bitcoin-Netzwerk kann jeder die Software laden und Mitglied des Netzes werden. Bei geschlossenen Netzwerken bedarf es dazu einer Genehmigung, die zum Beispiel durch ein Konsortium erteilt wird.