Blockchain erklärt

Die Blockchain (dt. Blockkette) ist eine verteilte, öffentliche Datenbank. Wie der Name bereits verrät, werden Blöcke mit Daten chronologisch erfasst und aneinandergereiht. Die verschiedenen Nodes (Computer im Netzwerk) sind sich ebenbürtig und besitzen alle eine identische Kopie der Blockchain. Sie kontrollieren neue Blöcke auf ihre Richtigkeit. Nur wenn ein Konsens besteht und die Mehrheit der Nodes einen Block akzeptiert, wird dieser der Blockchain angefügt.

Ein Block besteht aus drei essenziellen Bestandteilen: den Daten, dem Hash des vorherigen Blocks sowie dem Hash des aktuellen Blocks. Bei Bitcoin bestehen die Daten aus Transaktionen, also von wo wurde welcher Betrag wohin überwiesen. Was aber ist ein Hash? Ein Hash (engl. to hash: zerhacken; zerstreuen) ist der digitale Fingerabdruck eines Blocks und wird aus allen Informationen, welche im Block enthalten sind, mittels eines mathematischen Verfahrens berechnet. Bitcoin verwendet dafür den SHA-256 Hash-Algorithmus.Dieser alphanumerische Wert wird für die Verkettung der einzelnen Blöcke verwendet. Ein Block enthält immer den Hash des vorherigen Blocks. Sehr vereinfacht dargestellt sieht das so aus: AB-BC-CD-DE-EF

Versucht nun jemand eine Transaktion im Block BC zu manipulieren, generiert dies einen neuen Hash für diesen Block. Der Hash des Blocks ist dann nicht mehr BC sondern wird zu BW. Dadurch wird eine Kettenreaktion ausgelöst wodurch auch alle nachfolgenden Blöcke neu berechnet werden müssen. Dies sieht dann so aus: AB-BW-WX-XY-YZ.

Da die Berechnung eines Hashs für Computer eine leichte Aufgabe ist, wird der Schwierigkeitsgrad (sog. «Mining Difficulty») künstlich erhöht. Bei Bitcoin muss ein Hash mit einer gewissen Anzahl Nullen beginnen und darf dabei einen bestimmten Wert nicht überschreiten. Die Schwierigkeit wird fortlaufend durch das Target (dt. Ziel) festgelegt und angepasst. Dadurch soll die Bearbeitungszeit für das Schürfen eines neuen Blocks konstant bei etwa 10 Minuten gehalten werden. Um einen gültigen Hash generieren zu könne gibt es die Nonce (Abk.: number only used once, einmalig verwendete Nummer), welche in den Berechnungsprozess des Hash miteinfliesst. Die «Miner» (dt. Bergarbeiter) versuchen durch ständiges Verändern dieser Nonce den korrekten Hash zu generieren. Dieser Prozess ist sehr energieintensiv und benötigt viel Rechenleistung. Dadurch ist es praktisch unmöglich einmal bestätige Blocks und deren Transaktionen nachträglich zu verändern.

So sieht ein gültiger Bitcoin Hash aus: 0000000000000000000657a7fdaeec04752103e11f22ce492d63413a007726c8

Zur Veranschaulichung nehmen wir ein Memory-Spiel mit den Zahlen 1 bis 1’000. Vorab wird festgelegt, unter welchem Wert das gesuchte Paar sein muss. Je tiefer dieser Wert ist umso schwieriger wird es, ein korrektes Paar zu finden. Wird als Target z.B. 250 definiert, müssen Sie länger spielen, um ein Paar zu finden, welches unter diesem Wert liegt und somit die Anforderung erfüllt. Finden Sie aber eines der gesuchten Paare, erkennen Ihre Mitspieler sofort, dass die Lösung korrekt ist. Dieses Verfahren nennt man «Proof of Work» (dt. Arbeitsbeweis).

Der erfolgreiche Miner darf dann den Block an die Blockchain anfügen und erhält eine Belohnung (Block Reward) von aktuell 6.25 Bitcoin sowie die Transaktionsgebühren für den geschürften Block gutgeschrieben. Alle übrigen Miner gehen leer aus. Dieser Prozess wiederholt sich für jeden Block und wird als «mining» bezeichnet.

Die Vorteile der Blockchain liegen klar auf der Hand. Durch die dezentrale Speicherung werden Daten vor Ausfällen und Angriffen auf einzelne Computer geschützt. Zudem ist es praktisch unmöglich, einmal bestätigte Blocks zu verändern oder zu manipulieren. Intermediäre, im Fall von Bitcoin eine Bank, werden nicht mehr benötigt. Es handelt sich um ein «trustless system» (dt. vertrauenloses System). Die Blockchain-Technologie ist dabei nicht nur auf den Zahlungsverkehr beschränkt, sondern lässt sich auf praktisch jeden Bereich in unserem Alltag erweitern wo Daten ausgetauscht werden müssen.