Analyse

Bitcoin: Die ultimative Einführung in die Kryptowährung

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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 Reaktionen
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

Antworten
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
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! :)

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