Analyse

Bitcoin: Die ultimative Einführung in die Kryptowährung

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Bitcoin, endlich richtig verständlich erklärt: Was ist eigentlich Bitcoin, wieso sind Bits und Bytes Geld wert – und wie funktioniert das eigentlich alles? Eine detaillierte Einführung in die Funktionsweise der Kryptowährung.

Im April 1923 eine Tasse Kaffee zu bestellen, war eine riskante Angelegenheit. Betrug der Preis für das heiße Getränk bei der Bestellung noch vielleicht 6.000 Mark, konnte sich die Rechnung des Kellners schon auf 8.000 Mark belaufen. Arbeiter, die ihre Lohntüte erhielten, kauften Lebensmittel möglichst im Stechschritt für den ganzen Monat ein – oder noch weiter im Voraus, wenn das Geld reichte.

Eine Hyperinflation hielt Deutschland damals im Griff. Die Notenpressen der Reichsbank druckten bis zum Kriegsende zur Finanzierung des Krieges enorme Geldmengen, sie stieg von 13 Milliarden zu Kriegsanfang auf 60 Milliarden zu Kriegsende an, verbunden mit einem schrumpfenden Gütermarkt war das der Grundstein für die Entwicklung. Ein Trauma, das der deutschen Bevölkerung bis heute in den Knochen steckt – aber nicht nur der deutschen.

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Lissabon 2015: Demonstranten der „Occupy-Bewegung“ überwinden eine Polizei-Barriere vor dem Parlament. (Foto: Luis Bras / Shutterstock.com)

Unter dem Pseudonym Satoshi Nakamoto postete 2008 ein Nutzer – oder eine Gruppe von Nutzern, es ist bis heute unklar wer Satoshi Nakamoto wirklich ist – ein Whitepaper in einer Mailingliste, das eine kryptografische Währung vorstellte. Nakamoto war der Meinung, dass die Geschichte des staatlich gestützten Geldes voll von Verrat am Vertrauen der Nutzer steckt – wie im Fall der deutschen Hyperinflation.

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„Das Kernproblem konventioneller Währungen ist das Ausmaß an Vertrauen, das nötig ist, damit sie funktionieren. Der Zentralbank muss vertraut werden, dass sie die Währung nicht entwertet, doch die Geschichte des Fiatgeldes ist voll von Verrat an diesem Vertrauen. Banken muss vertraut werden, dass sie unser Geld aufbewahren und es elektronisch transferieren, doch sie verleihen es in Wellen von Kreditblasen mit einem kleinen Bruchteil an Deckung. Wir müssen den Banken unsere Privatsphäre anvertrauen, vertrauen, dass sie Identitätsdieben nicht die Möglichkeit geben, unsere Konten leerzuräumen. Ihre massiven Zusatzkosten machen Micropayments unmöglich.

Eine Generation früher hatten Nutzer von Time-Sharing-Computersystemen ein ähnliches Problem. Vor dem Aufkommen starker Verschlüsselung mussten die User sich auf den Passwortschutz für ihre Daten verlassen und dem Systemadministrator vertrauen, dass er ihre Informationen vertraulich hielt. Diese Privatsphäre konnte jederzeit aufgehoben werden, wenn der Administrator zu dem Schluss kam, dass sie weniger wog als andere Belange, oder auf Anweisung seiner Vorgesetzten. Dann aber wurde starke Verschlüsselung für die Masse der Nutzer verfügbar, und Vertrauen war nicht länger nötig. Daten konnten auf eine Weise gesichert werden, die einen Zugriff durch Dritte – egal aus welchem Grund, egal mit wie guten Entschuldigungen, egal was sonst – unmöglich machten.

Es ist Zeit, dass wir dasselbe mit Geld machen. Mit einer elektronischen Währung, die auf einem kryptografischen Beweis beruht und kein Vertrauen in Mittelsmänner benötigt, ist Geld sicher und kann mühelos transferiert werden.“

Satoshi Nakamoto, 11. Februar 2009, P2P foundation, Übersetzung aus der deutschsprachigen Wikipedia.

Am 3. Januar 2009 verwirklichte Nakamoto seinen Traum mit dem Erschaffen der ersten 50 Einheiten seiner Krypto-Währung. Der Bitcoin war geboren.

Wie der Bitcoin die Bühne betritt: Ein Reise durch die Geschichte der Währungen

(Foto: Shutterstock/Rocksweeper und 123dartist, Montage: t3n)

(Foto: Shutterstock/Rocksweeper und 123dartist, Montage: t3n)

Doch wie kann eine Sammlung von Bits und Bytes zu einer Währung werden? Wieso sind Bitcoins eigentlich überhaupt etwas wert? Die Antwort auf diese Frage hat eigentlich wenig mit dem Bitcoin selbst zu tun, sondern mehr mit der Geschichte des Geldes – oder besser gesagt: mit der Geschichte der Währungen.

Zwischen 9.000 und 6.000 vor Christus war der direkte Tauschhandel üblich, so wurde mal eben ein neuer Tisch gegen eine Kuh getauscht. Tische gegen Kühe ist für den Handel auf Dauer eine etwas beschwerliche Methode. Aus der puren Notwendigkeit heraus entstanden deshalb in den späteren Abschnitten dieser Periode Warengelder wie Getreide und Gemüse als Tauschmittel. Die Menschheit entwickelte sich ab hier schneller, um 1.200 vor Christus tauchten die ersten Muscheln als Währung auf, die schon 500 vor Christus schließlich von Münzen aus Gold, Silber und anderen Metallen abgelöst wurden. China, das schon bei den Muscheln die Nase vorne hatte, brachte schließlich um 800 nach Christus das erste Papiergeld heraus.

Surkov Dimitri / Shutterstock.com

Vor der Einführung des Geldes wurden Waren getauscht. (Foto: Surkov Dimitri / Shutterstock.com)

Geld wird durch eine gesetzliche Regelung zum Bestandteil einer Währung, die Regeln überwacht eine zentrale Einrichtung, im EU-Binnenraum ist die Geldordnung in die Hände der nationalen Zentralbanken gelegt worden, die mit der übergeordneten Europäischen Zentralbank (EZB) zusammen ein System bilden, das über das Wirtschaftsleben der EU wacht und es mit verschiedenen Maßnahmen steuert, um seine Geld- und Wirtschaftspolitik umzusetzen.

Geld ist nichts wert.

Um von der Währung wieder zurück zum Geld zu kommen: Bei dieser kleinen Geschichtsreise sind uns zwei Geldsysteme begegnet: das Warengeld und das Fiatgeld. Warengeld besitzt in sich schon einen Wert, egal ob man es als Währung betrachtet oder nicht. Eine Kuh bleibt eine Kuh und eine Goldmünze kann man einschmelzen, der Goldwert aber bleibt unvermindert erhalten. Anders sieht es mit dem Fiatgeld aus, wie es schon der Name ahnen lässt, der sich vom lateinischen „Es werde“ ableitet: Das Fiatgeld besitzt in sich keinen Wert, sondern wird durch allgemeine Vereinbarung zum Ersatz für das Warengeld, zum neuen Tauschmittel. Ein Staat definiert eine Währung und einen Wert – und jeder, der am öffentlichen Handel teilnimmt, muss diesen Wert akzeptieren.

Die Regierung verspricht dabei, den Wert der von ihr herausgegebenen Währung zu sichern. Besonders plastisch demonstriert das Großbritannien: Auf der englischen Fünf-Pfund-Note ist neben dem Konterfei der Queen der albern anmutende Satz „Ich verspreche dem Besitzer den Gegenwert von 5 Pfund zu bezahlen“ zu finden. Und wir, die Handelsteilnehmer, wir vertrauen auf dieses Versprechen.

(Grafik: Bank of England)

„I promise to Pay the Bearer on demand the sum of five Pounds.“ (Grafik: Bank of England)

Vertrauen verleiht Geld einen Wert.

So liefert eine der wenigen gemeinsamen Eigenschaften von Fiatgeld und Bitcoin auch die Erklärung dafür, wieso Bitcoins überhaupt etwas wert sind: Die Bitcoin-Community vertraut auf den Bitcoin und durch die gemeinsame Vereinbarung, den Bitcoin zu nutzen und zu akzeptieren, wird Bitcoin zum Geld. Und durch die vorgegebenen Regeln des Bitcoin-Systems, die quasi eine Währungsordnung bilden, wird Bitcoin sinngemäß zur Währung.

Welche Schwierigkeiten sich beim Erschaffen einer Währung ergeben

Wer eine Währung erschaffen will, noch dazu eine digitale Währung, muss dabei allerdings eine Menge bedenken. Angefangen bei den Mechanismen, die verhindern, dass das nur virtuell vorhandene Geld nicht gefälscht oder gar doppelt ausgegeben wird, muss, in Gedenken an die stark inflationäre Kaffeetasse, auch verhindert werden, dass unkontrolliert in Unmengen Geld erzeugt wird. Außerdem müssen technische Probleme gelöst werden – von der Sicherung über die Verarbeitung der Transaktionen bis hin zur sicheren Verwaltung dieser Transakionen –, ohne dabei eine zentrale Instanz einzurichten, die den Nutzern die Kontrolle des neuen Währungssystems aus der Hand nimmt.

Nakamoto hat mit seinem Bitcoin-System, bestehend aus dem Bitcoin-Protokoll, der Bitcoin-Infrastruktur und dem Bitcoin selbst, ein Währungssystem geschaffen, das Lösungen für diese Schwierigkeiten bietet – auch wenn bisher noch Schwachstellen bekannt sind.

Die Bitcoin-Infrastruktur

(Grafik: Shutterstock)

(Grafik: Shutterstock)

Die Bitcoin-Infrastruktur besteht aus einem Netzwerk aus verteilten Software-Clients, die gemeinsam das Backbone des Bitcoin-Systems bilden und für die Verarbeitung und Prüfung von Transaktionen zuständig sind: die Bitcoin-Clients. Alle Transaktionen werden in einer Datenbank abgespeichert – genauer: in einer Textdatei namens „Blockchain“. Die vollständige Blockchain befindet sich im Prinzip auf jedem Rechner, der einen Bitcoin-Client betreibt.

Die Speicherung neuer Transaktionen in der Blockchain erfolgt durch Nutzer, die sogenannten Miner, die mit einem Bitcoin-Client oder spezieller Mining-Software die erst anfallenden Transaktionen aus dem Netzwerk aufnehmen, dann prüfen, ob die Transaktionen korrekt sind und schließlich die Transaktionen blockweise in die Blockchain schreiben: Block für Block aneinandergekettet ergibt die Blockchain so die zentrale Zahlungshistorie für das ganze Netzwerk.

Um Bitcoins zu benutzen, wird eine Wallet benötigt. Es gibt verschiedene Versionen dieser digitalen Brieftasche: Jeder Bitcoin-Client besitzt eine solche Wallet-Funktion – allerdings haben diese Clients auch die vollständige Blockchain gespeichert und erfüllen so nicht nur eine Funktion als Brieftasche, sondern auch als sogenannte vollständige „Node“, die Funktion der Transaktionsverarbeitung und -prüfung. Nodes sind zentrale Kommunikationsknotenpunkte und in der Funktion vergleichbar mit einem Router, sie nehmen Transaktionen auf und verbreiten sie nach einer Gültigkeitsprüfung weiter an andere Nodes und tragen die Transaktion so bis in den letzten Winkel des Bitcoin Netzwerkes.

Es existieren aber auch leichtgewichtige Bitcoin-Clients (SPV-Clients), die das Bitcoin-Protokoll nicht vollständig implementiert haben und so nicht die komplette Blockchain auf dem Rechner benötigen: Diese Clients dienen dann nur als Wallets, nicht als Node. Wieso diese Differenzierung nötig ist, wird schnell deutlich, wenn man die Größe der Blockchain-Datei berücksichtigt: Rund 55 Gigabyte an gespeicherten Transaktionsdaten muss ein Bitcoin-Client aktuell verarbeiten, das ist beispielsweise für ein Wallet in Form einer Smartphone-App wenig praktikabel. Und ebenso wenig praktikabel für weniger versierte Nutzer, die Bitcoin nur als Verbraucher nutzen wollen.

Wie Bitcoins „erschaffen“ werden

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Am 3. Januar 2009 wurden die ersten 50 Bitcoins erschaffen, beim aktuellen Kurs von rund 366 Euro pro Bitcoin würde das heute mehr als 18.000 Euro entsprechen – damals waren die Bitcoins noch völlig wertlos. Das wäre auch so geblieben, könnte jeder Nutzer Bitcoins nach Lust und Laune erschaffen. Deshalb wurde ein geregelter Mechanismus konstruiert, der in der Anfangsphase des Bitcoin-Währungssystems dafür sorgt, dass ausreichend Bitcoins produziert werden: das „Mining“.

Die Miner im Bitcoin-Netzwerk kennen wir bisher als die Transaktionsverarbeiter, sie erfüllen aber auch gleichzeitig die Funktion der Geldschöpfung: Beide Funktionen sind im Mining geschickt miteinander verknüpft. Damit die Nutzer motiviert sind, dem Bitcoin-Netzwerk ihre Rechenkapazität für die Verarbeitung der Transaktionen zur Verfügung zu stellen, bekommen Sie dafür eine Belohnung: Für jeden erfolgreich in die Blockchain geschriebenen Block bekommt ein Miner Bitcoins gutgeschrieben. So werden mit einem Block bis zu 2.400 Transaktionen von Bitcoin-Nutzern verarbeitet und in die Blockchain geschrieben.

Damit nun nicht willkürlich Unmengen von Bitcoins produziert werden, regelt das Bitcoin-System beim Mining die Produktion von Bitcoins mit künstlicher Verknappung und versieht das „Minen“ mit einem künstlichen Schwierigkeitsgrad, der sicherstellt, dass es Rechenleistung, Energie (Strom) und Zeit kostet.

Beginnen wir mit dem künstlichen Schwierigkeitsgrad: Um einen Block zur Blockchain hinzuzufügen, muss der Miner mit seiner Software ein mathematisches Problem lösen. Mit einer Art „Zufallsgenerator“ werden Werte generiert, die mit einem vom Bitcoin-Netzwerk zur Verfügung gestellten Zielwert, dem „Target Value“, verglichen werden. Erfüllt die Prüfsumme, der „Hash“, eine bestimmte Ähnlichkeit oder ist gar identisch, dann ist das mathematische Puzzle gelöst, der Miner darf den Block zur Blockchain hinzufügen und im Nebeneffekt sind die im Bitcoin-Netzwerk getätigten Transaktion geprüft und verarbeitet worden. Das Ergebnis dieses Prozesses wird als „Proof of Work“ bezeichnet.

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Infografik von Bitcoinmining.com: So funktioniert der Proof-of-Work. (Grafik: Bitcoin Mining / Patricia Estevao)

Das Bitcoin-System sieht vor, dass der Schwierigkeitsgrad des „Proof of Work“, die „Mining Difficulty“, regelmäßig alle 2.016 generierten Blöcke angepasst wird, um sicherzustellen, dass die Bitcoins nicht zu leicht zu erschaffen sind: Der Proof-of-Work muss aufwendig bleiben. Die „Mining Difficulty“ wird deshalb anhand der Block-Generierungs-Rate, der durchschnittlichen Generierungszeit für einen Block und der Anzahl der im Netzwerk tätigen Miner neu eingestellt, sodass alle Miner gemeinsam durchschnittlich nur alle zehn Minuten einen Block in der Blockchain generieren können. Wie lange die Generierung eines Blocks aus Sicht eines einzelnen Miners dauert, lässt sich hingegen nicht exakt vorhersagen.

Der Begriff der künstlichen Verknappung bezieht sich beim Bitcoin auf die Geldbasis, also die ausgegebene Menge an Geld. Die Miner haben in der Anfangszeit mit jedem neu generierten Block 50 Bitcoins produziert, aktuell sind es nur noch 25 Bitcoins. Das Bitcoin-System sieht vor, dass alle 210.000 Blocks die Belohnung für die Miner halbiert wird. Als Folge werden jetzt mit jedem neuen Block, alle zehn Minuten, statt 50 nur noch 25 Bitcoins ins Netzwerk gespült, 210.000 Blocks später sind es dann nur noch 12,50 Bitcoins. Die ausgegebene Geldmenge wird also immer geringer, das sorgt für steigende Wertstabilität und wirkt so einer Inflation entgegen – neben den Zinsen ist die umlaufende Geldmenge auch bei Zentralbanken das wichtigste Instrument, um Inflation oder Deflation entgegenzuwirken.

Übrigens ist die Anzahl der Miner mittlerweile so hoch, dass die „Mining Difficulty“ mittlerweile das Mining ziemlich unattraktiv für den Normalanwender gemacht hat. Mit einem stinknormalen Rechner verbraucht das Mining so viel Zeit und Strom, dass Minen unwirtschaftlich geworden ist. Willst du Minen, schließt du dich heute in der Regel einem Mining-Pool an, einem Verbund von Nutzern, die mit spezialisierter Hardware arbeiten. Jeder Miner im Pool nutzt Mining-Software, die rein auf das Minen ausgelegt ist und sich mit einem als „Full Node“ agierenden Bitcoin-Client auf dem zentralen Pool-Server ans Bitcoin-Netzwerk anschließt.

Bitcoins nutzen: So laufen Transaktionen ab

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(Grafik: Shutterstock)

Im folgenden Abschnitt klären wir, wie Transaktionen zwischen Bitcoin-Nutzer abgewickelt und durch das Netzwerk verarbeitet werden. Einen etwas anwendungsbezogeneren Ansatz findest du in unserem Bitcoins rechtssicher und sinnvoll in deinen Onlineshop als Zahlungsart integrieren kannst“.

Um Bitcoins zu nutzen, benötigt jeder Nutzer eine Wallet. Bei der ersten Installation generiert sie einen „Private Key“ oder „Seed Key“. Er ist wichtig, denn er gibt Zugriff auf die Wallet. Wer den Key hat, kann die dort einsehbaren Bitcoins ausgeben. Die Wallet dient zur Verwaltung der Bitcoin-Guthaben, die in der Blockchain verzeichnet sind. Dieser Punkt ist wichtig, denn im Gegensatz zum umgangssprachlichen Gebrauch sind in einer Wallet technisch gesehen keine Bitcoins gespeichert. Im ihr werden die Bitcoin-Adressen verwaltet, die für den Empfang von Bitcoins dienen. Denn: Empfangene Bitcoins sind fest an eine Adresse gebunden, ihr Wert in Bitcoins ist in der Blockchain verzeichnet. Bitcoin-Adressen sind also keine Kontonummern, sondern Transaktionsadressen. Durch die Sammlung aller Transaktionsadressen gibt die Wallet Auskunft über das Gesamtguthaben des Besitzers.

Ein Beispiel: Peter generiert für Paul und Maria zwei Bitcoin-Adressen, Paul transferiert fünf Bitcoins (BTC) und Maria sechs Bitcoins (BTC). Peters Wallet zeigt jetzt das kumulierte Guthaben seiner Bitcoin-Adressen an: elf Bitcoins (BTC).

Erstellt ein Nutzer eine Transaktion, gibt er den Betrag ein, die Empfänger-Bitcoin-Adresse und entweder seinen „Seed Key“ oder – falls er eine benutzerfreundliche Wallet verwendet – ein Passwort. Je nach Wallet wird jetzt automatisch oder manuell eine Information in die Transaktion eingefügt, wie viele Transaktionsgebühren der Nutzer bereit ist für diese Transaktion an einen Miner zu bezahlen, damit er sie verarbeitet. Die Transaktion wird von der Wallet, die – wie schon erwähnt – entweder eine Node oder auch nur eine Wallet sein kann (SPV-Client), an die umliegenden Nodes weitergegeben, die diese Transaktion anhand festgelegter Kriterien auf ihre Gültigkeit prüfen und im Transaktionspool der Node speichern und an weitere Nodes im Netzwerk weiterreichen.

Jetzt setzt in den meisten Wallets ein Geschehen ein, das schon für Bitcoin-Verluste bei Nutzern gesorgt hat: Die Wallet nimmt bei der Transaktion den Bitcoin-Wert der Adresse, transferiert den eingegebenen Betrag zur Empfänger-Adresse, den verbleibenden Betrag auf eine „Change-Adresse“ – also sozusagen eine „Wechselgeld-Adresse“ – und die ursprüngliche Adresse ist mit keinen Bitcoins mehr verknüpft. Das Bitcoin-System ist nämlich nicht so ausgelegt, dass Adressen mehrfach verwendet werden – das würde hohe Risiken für Sender und Empfänger einer Transaktion bergen.

Wieso Bitcoin-Adressen nicht wiederverwendet werden dürfen? Die Blockchain ist öffentlich, jede Transaktion ist überprüfbar. Was auf der einen Seite die Vertrauensbasis des Bitcoin-Netzwerkes bildet, würde es bei der Wiederverwendung von Adressen ermöglichen, alle Transaktionen zurückzuverfolgen.

Auch hier ein Beispiel: Dein Chef überweist dir einen Bonus in Bitcoins, die du für Alkohol und Pornografie ausgibst. Mit der selben Adresse, was dazu führt, dass dein Chef in der Blockchain nachverfolgen könnte, was mit deinem Bonus passiert ist. Ein peinliches, aber noch ungefährliches Szenario, das sich allerdings sofort „bedrohlich“ verändert, sobald der Gleichung noch ein Erpresser hinzugefügt wird.

Im nächsten Schritt begegnen wir den Minern wieder, die sich aus dem Transaktionspool bedienen, um Blöcke zu generieren. Für das Verarbeiten der Transaktionen bekommen die Miner eine Transaktionsgebühr, die an jede Bitcoin-Transaktion angehängt wird.

Bitcoin lässt Nutzern die Freiheit, selbst zu entscheiden, ob und wie viele Transaktionsgebühren bezahlt werden, stellt jedoch mit eigenen Gebührenregeln sicher, dass Transaktionen jeglicher Art auch wirklich verarbeitet werden: Die Transaktionen werden für die Verarbeitung priorisiert, die Priorisierung wird errechnet aus dem Alter der Transaktion und der Größe der Transaktion – damit ist nicht der Bitcoin-Betrag, sondern die Dateigröße gemeint. Eine Bitcoin-Transaktion, die aus vielen Adressen zusammengestellt wird, erzeugt beispielsweise eine größere Transaktionsdatei. In der Praxis fällt immer eine Transaktionsgebühr an, denn Transaktionen unterhalb einer Größe von 1.000 Byte werden automatisch mit einer Gebühr von 0.0001 BTC belegt.

Damit auch Transaktionen mit niedriger Priorität und niedrigen Transaktionsgebühren verarbeitet werden, sind Transaktionen mit hoher Priorität auf die ersten 50 Kilobit eines Blocks beschränkt, der Rest muss mit niedrig priorisierten Transaktionen aufgefüllt werden.

Der Miner mit einer Full Node verarbeitet jetzt mit dem Proof of Work den erstellten Block und meldet nach erfolgreicher Lösung des mathematischen Puzzles den geschriebenen Block ans Netzwerk, worauf weitere Nodes den Block aufnehmen und prüfen. Spätestens jetzt ist die Transaktion bestätigt und gilt als durchgeführt.

Vertrauen durch Kryptografie und Peer2Peer-Architektur

Das Bitcoin-System realisiert die Sicherheit des Netzwerks an mehren Stellen mit Regeln, die im Protokoll verankert sind. Transaktionen werden geprüft, das Schreiben der Transaktionen in Blöcke wird geprüft und das Generieren der Blöcke wird überprüft. Damit eine Überprüfung erfolgreich absolviert wird, muss das Netzwerk einen mehrheitlichen Konsens über das Resultat dieser Prüfungen erreichen.

Normalerweise wird bei einem elektronischen Zahlungsverkehr eine zentrale Instanz dazwischen geschaltet, die Transaktionen auf Gültigkeit überprüft. Diese zentrale Instanz wird im Bitcoin-Netzwerk durch das Zusammenspiel vieler Nutzer, nämlich der Miner, die eine „Full Node“ betreiben, und der Blockchain gebildet. Jede Transaktion, jeder neu generierte Block, wird an das gesamten Netzwerk „propagiert“. Jede Node nimmt gemeldete Blöcke und Transaktionen entgegen, prüft sie in der Blockchain gegen und gibt sie an die benachbarten Nodes weiter. So erhält das gesamte Netzwerk Kenntnis und erlangt durch die gemeinsame Basis der Prüfungen, die Blockchain, eine gemeinsame, identische Sicht: den Konsens. Der ist erreicht, wenn 51 Prozent des Bitcoin-Netzwerks eine einheitliche Sicht erlangen.

Schritt 1: Die Transaktionen

Wie schon im Abschnitt weiter oben erklärt, verfügt eine Bitcoin-Adresse über zwei Bitcoin-Schlüssel, die unter der Oberfläche der Wallet für Transaktionen benötigt werden: einen öffentlichen, den „Public Key“, und den geheimen, den „Private Key“. Der Public Key wird mit Hilfe des Private Key generiert und teilt sich so eine mathematische Basis, die es später einem Verifizierungsalgorithmus erlaubt zu prüfen, ob eine Transaktion tatsächlich vom Absender kommt. Die Transaktion wird beim Absenden mit dem Public Key ausgestattet, dann mit dem eigentlichen Inhalt der Transaktion und schließlich mit einem Signierungsalgorithmus signiert.

(Screenshot: Cryptocompare.com)

(Screenshot: Cryptocompare.com)

Nutzer, die ihre Wallet auf einem Bitcoin-Client nutzen, der als Node agiert, prüfen die Transaktion vollständig selbst und warten die Bestätigung der benachbarten Nodes ab, denn die Transaktion wandert jetzt weiter durchs Netzwerk und wird von jeder Node auf Gültigkeit überprüft. Eine ausführliche, gute Erläuterung zur Bitcoin.Signatur und dem Verifikationsprozess findet sich für technisch-mathematisch interessierte Leser bei Cryptocompare.

Etwas anders läuft die Transaktionsprüfung bei reinen Wallets ab, den sogenannten Simplified-Payment-Verification-Clients (SPV-Clients). Da sie nicht die Blockchain auf ihrem Endgerät speichern (beispielsweise auf einem Smartphone) prüfen sie nicht selbst die Transakktionen, sondern zählen quasi die Bestätigungen hoch, die vom Bitcoin-Netzwerk gemeldet werden, um so sicherzustellen, dass die Wahrscheinlichkeit für eine ungültige Transaktion sehr gering ist.

Schritt 2: Die Transaktionsverarbeitung

Wie schon erläutert, müssen Miner sehr mühsam den Proof of Work und einen Hash-Wert erzeugen, der sich einem bestimmten, vorgegebenen Zielwert nähert. Dieser Hash wird als Sicherheitsmechanismus in jeden Block eingefügt. Jede Node kann prüfen, ob der Hash, der in den Block eingefügt wurde, tatsächlich zum Zielwert, dem „Target Value“, passt. Wäre der Hash nicht treffend, würde das Netzwerk die Transaktion abweisen.

Wird der Block in die Blockchain geschrieben und akzeptiert, ist immer der Hash des vorherigen Blocks in den neuen Block integriert worden. So ist ein hierarchischer Aufbau gesichert, die Blöcke, und damit auch die Transaktionen, kommen in eine zeitliche Abfolge – sie werden aneinandergekettet. Durch diesen Mechanismus kann das Bitcoin-Netzwerk seinen Konsens erreichen, und so ist eine einheitliche Blockchain gesichert.

Vertrauen durch Verschlüsselung: So geht das Bitcoin-Netzwerk mit Unstimmigkeiten um

Eine Unstimmigkeit, die regelmäßig entstehen kann, ist ein Blockchain-Fork, ein Zweig in der Kette der Blöcke, der beispielsweise entsteht, wenn von Minern mit wenigen Sekunden Abstand zwei Blöcke erzeugt werden. Je nach Geschwindigkeit, mit der sich die propagierten Blöcke im Netzwerk verbreiten, können langsamere Nodes mit der Generierung ihres Blocks auf den „falschen“ Zweig setzen. Hier setzt wieder der Konsens ein, in diesem Fall gilt die Regel: Der längere Zweig gewinnt, der kürze Zweig wird nicht fortgesetzt und die Blöcke werden vom Netzwerk mehrheitlich als nicht gültig anerkannt. Es entstehen „verwaiste“ Blöcke. (Orphan Blocks). Die in den Blöcken enthaltenen Transaktionen sind somit noch nicht verarbeitet, wenn es gültige Transaktionen sind, wandern sie zurück in den Transaktionspool. Eine eventuell an einen Miner ausgeschüttete Belohnung für den oder die generierten Blöcke verfällt.

Als längeren Zweig erkennt das Bitcoin-Netzwerk den Zweig an, für den mehr Arbeit aufgewendet wurde: Die addierte Mining Difficulty zählt hierbei als Länge, nicht die Anzahl der Blöcke in dem Blockchain-Fork.

Eine der bekanntesten Bitcoin-Schwachstellen in diesem Zusammenhang ist die 51-Prozent-Attacke, die den Konsens des Netzwerks an sich reißen würde. Würde ein Miner versuchen, einen ungültigen Block in die Blockchain zu schmuggeln, wird das Netzwerk ihn abweisen. Aber was passiert, wenn der Miner mehr als 51 Prozent der Rechenkraft des gesamten Bitcoin-Netzwerks repräsentieren würde? Dann könnte er seinen Block quasi selbst mehrheitlich bestätigen und einen Zweig, einen Fork der Blockchain, an dieser Stelle erzeugen. Durch seine überlegene Rechenkraft würde dieser Zweig schneller wachsen als der korrekte Zweig und müsste so vom Netzwerk als der korrekte Zweig anerkannt werden.

In der Realität ist das momentan nicht zu befürchten, denn die hohe Mining Difficulty sorgt dafür, dass der Aufwand an Ressourcen für eine solche Attacke nahezu unerreichbar groß und intensiv im Stromverbrauch ist. Generell kann sich das Netzwerk – oder ein Nutzer – technisch gegen so eine Attacke schützen, indem auf möglichst viele Bestätigungen gewartet wird . Das verhindert zwar die Attacke nicht, erhöht aber den Aufwand – oder erzeugt große Verzögerungen, die Gegenmaßnahmen erlauben.

Der Bitcoin ist jetzt eine Währung, aber wo geht die Reise hin?

Weit über 15 Millionen Bitcoins wurden bisher generiert, hochgerechnet dürfte so bis 2030 die finale Menge von 21 Millionen Bitcoins erreicht sein. Bei der Erstellung dieses Artikel liegt der Bitcoin-Kurs bei 314,50 Euro, damit sind Bitcoins im Wert von mehr als fünf Milliarden Euro im Umlauf, allerdings erreichte der Bitcoin in der Vergangenheit schon andere Höhenflüge: Im Jahr 2013 raste er beispielsweise innerhalb weniger Monate von unter 20 Euro auf über 600 Euro. 2011 waren die Schwankungen noch gewaltiger: Die Inflation am Anfang der Existenz dieser Währung ist nur der Beginn der Erklärung für die hohe Volatilität des Bitcoins – ein Begriff, der vereinfacht ausgedrückt für die Schwankungsbreite eines Währungskurses steht. Steht eine Währung am Anfang, sind noch geringe Geldmengen im Umlauf, dann beeinflussen schon kleine Käufe den Kurs. Die Währung wird also stabiler, je mehr Geld im Umlauf ist. Wie sich der Bitcoin hier in Zukunft entwickeln wird, ist schwer zu prognostizieren.

Was sich feststellen lässt ist, dass es sich beim Bitcoin eindeutig um eine Währung handelt. Zwar kann die Blockchain-Technologie noch für viele andere Zwecke eingesetzt werden (Das Bitcoin-Protokoll kann theoretisch für jeden Wert, nicht nur für Geld eingesetzt werden), aber betrachten wir den Bitcoin rein als Geld, erfüllt er die Kriterien einer Währung. Es gibt eine Geld- und Währungsordnung, es existiert ein Wirtschaftsraum und viele Nutzer akzeptieren die Währung und schenken ihr in einem gewissen Rahmen Vertrauen. Es wird vielfach argumentiert, Bitcoin sei keine Währung, weil sie nicht staatlich ausgegeben werde und nicht mit einer gesetzlichen Regelung versehen sei. Im Geiste des nicht minder geisterhaften Satoshi Nakamoto lässt sich da nur feststellen, dass das die falsche Sichtweise ist: Der Bitcoin ist die erste echte Währung, die sich den Status einer Währung unabhängig von staatlichen Institutionen und Zentralinstanzen erarbeitet hat.

Unabhängig davon hängt die Zukunft des Bitcoins von seiner weiteren technischen Entwicklung ab. Das System kann aufgrund technischer Beschränkungen nicht ewig unverändert weiterbestehen, das ist im Moment der einzige Punkt, in dem die sonst oft uneinige Bitcoin-Community sich einig ist. Eines ist jedoch ziemlich sicher: „Die Bitcoin Ära beginnt gerade erst“.

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4 Kommentare
Sebastian
Sebastian

@t3n: Toller Artikel, ich vermisse aber eine Option um mir den kompletten Artikel auf einer Seite anzeigen zu lassen. So muss ich, wenn ich den Artikel ausdrucken will, alle 5 Seiten nacheinander ausdrucken. Das ist eindeutig uncool! :)

Antworten
Andre
Andre

Hi.
Alles gut und schön. Leider ist das nur ein Aspekt im Gesamtkontext. Mir wird zu kurz auf das Wesen von Geld eingegangen.

Vielen ist nicht bewusst, dass Alles miteinander verbunden ist. Eben auch Geld. Geld ist IST sogar die „Wurzel allen Übels“, ist es das Machtinstrument für diese Welt.
Wer die Welt verstehen will, muss immer wieder die Frage stellen „Cui Bono?“.
Warum müssen wir die Hoheit über unsere eigene Währung (=Souveränität) an Banken und Investmenthäuser, also am Ende an die USA, und zu guter Letzt der FED (und Ihre Privatbanken!!!) abgeben…?!
Hier liegt der Schlüssel!

„Mir ist egal, welche Marionette auf dem englischen Thron sitzt und das britische Weltreich regiert. Ich kontrolliere die Geldmenge. Und wer die britische Geldmenge kontrolliert, kontrolliert auch das britische Empire.“
Mayer Amschel Rothschild

Ein weiteres Problem ist, dass keiner mehr weiß, wo „Geld“ herkommt und wie es entstanden ist. Ich empfehle hierzu das sehr gute Video vom „Goldschmied Fabian“.
Was heute ein Papierfetzen ohne Wert ist, hatte früher einen echten Gegenwert (!), wurde jedoch immer weiter aufgeweicht.
Cui Bono?
Damit das für die Banken profitable System, immer weiter funktionieren kann, wurde der Gegenwert ständig weiter abgeschafft, von der Golddeckung über den Zugriff auf alle Bankkundengelder (Glass-Steagal-Act) und dem laufenden Versuch Bargeld (=persönliches Eigentum) dem bargeldlosen Zahlungsverkehr (=Forderung an die Bank) gleichzusetzen.

Das „Finanzsystem der Banken“ beruht auf virtuellen Schulden der Masse (Deckung dzt. ca. 10%), die mit echter produktiver Arbeit aus dem realen Leben, als Zins, der in Allem steckt, bezahlt werden müssen. Der Grund, warum die Verhältnisse immer schlechter werden und die Schere Arm/Reich immer weiter aufgehen MUSS! Weiter benötigt es immerwährendes Wachstum benötigt, um den exponentiell steigenden Zinseszins zu finanzieren (JEDE Währung MUSS in diesem System irgendwann scheitern!).

Ändert das System. Wir übernehmen wieder die Hoheit über unsere Souveränität, die Währung. Und jetzt kommen die Denker dran…
Ein Ansatz sind Kryptowährungen, weshalb die „Zentralbanken“ diese auch argwöhnisch begutachten und verfolgen.

Die große Gefahr bei Onlinegeld, insbesondere bargeldlosen Zahlmethoden, ist häufig der Verlust der Freiheit.
Jeder kann dann jederzeit mit „Terrorismusbekämpfungs-Klauseln“, die mit FalseFlag-Aktionen (9/11, Terroraktioen) selbst initiiert werden – und jetzt haben wir einen Blick von oben auf die Zusammenhänge! – ganz einfach abgeschaltet werden.
Der Film „Das Netz“ gab hierzu vor Jahren bereits ein Beispiel hierfür.
Es wird immer reale Parallelwährungen (Zigaretten, Schnaps, Muscheln, Edelmetalle) geben.
Bitcoin ist letztlich entstanden, als Folge und Reaktion auf die Verfehlungen dieses „Banken-Finanzsystems“.
Lasst uns also das System ändern, statt immer nur darauf zu reagieren.

Gruß André

Antworten
schimanski
schimanski

Sehr geehrter Herr Fuchs, Ihr Artikel ist einfach genial und die beste und ausführlichste Erklärung/ Beschreibung des Bitcoins, die ich ich im Netz gefunden habe. Einfach super! Vielen Dank dafür und viele Grüße

Antworten
Jochen G. Fuchs

Vielen herzlichen Dank, das freut mich.

Viele Grüße
Jochen Fuchs

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