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Was ist Blockchain? Eine Art digitales Journal
Hast Du Dich schon mit dem Bitcoin oder Ethereum beschäftigt, wirst Du vielleicht über den Begriff Blockchain gestolpert sein. Übersetzt könnte dieser Begriff Blockkette heißen. Es handelt sich um eine Art digitales Journal. Alle Transaktionen werden in dieser Kette gespeichert. So sind Manipulationen ausgeschlossen.

Inhaltsverzeichnis

Was ist eine Blockchain?

Im Grunde genommen können bei den Kryptowährungen zwei Varianten unterschieden werden: digitale Devisen auf Blockchain-Basis und digitale Devisen ohne Blockchain. Teilweise ist bei dieser Blockkette die Rede von einer der größten Erfindungen nach der Erfindung des Internets. Diese Blockkette wird auch als Distributed Ledger Technology (DLT, dezentral geführte Kontobuchtechnologie) bezeichnet. Sie ist ein dezentral geführtes Buchführungssystem. So wie in der Buchführung jede Rechnung und jeder Beleg in einem Journal erfasst werden müssen, werden in der DLT alle Transaktionen mit einer digitalen Devise dezentral erfasst.

Das können Zahlungen, aber auch Käufe und Verkäufe der digitalen Devise sein. Da die DLT dezentral ist, liegt sie auf allen Rechnern im Netzwerk der jeweiligen Kryptowährung vor. Die Blockkette ist also ein digitales Datenregister, das aus Blöcken besteht. Sie ist eine Art Datenbank, die weltweit dezentral vorliegt. Alle Teilnehmer im Netzwerk einer digitalen Devise haben Zugriff auf diese Blockkette und können die Transaktionen einsehen. Die Transaktionen werden jedoch nicht mit den richtigen Namen der Sender und Empfänger, sondern in verschlüsselter Form verzeichnet. Diese Schlüssel sind lange Kombinationen aus Zahlen und Buchstaben. 

 

Kryptowährungen, die auf einer Blockchain basieren, können durch Mining erzeugt werden. Die Miner stellen Rechnerleistung zur Verfügung und spüren Blöcke der Kryptowährung auf. Diese Blöcke werden an die Blockkette gehängt. Durch das Mining sowie Transaktionen wie Zahlungen, Kauf und Verkauf digitaler Devisen wird diese Blockkette im Laufe der Zeit immer länger. Wie viele Coins einer Kryptowährung in einem Block enthalten sind, hängt von der jeweiligen Kryptowährung ab. 

Was macht diese Blockkette so besonders? Es gibt bereits seit der Einführung des Onlinebankings digitale Kontenbücher. Schon vorher gab es digitale Datenbanksysteme. Was macht diese DLT so revolutionär? Einerseits sind das die digitalen Devisen, die immer mehr an Bedeutung gewinnen, andererseits ist es das Potential, das diese Blockkette künftig bietet. Die Blockkette dient nicht nur als Basis verschiedener Kryptowährungen. Sie kann auch Bestandteil eines kompletten Zahlungssystems sein, beispielsweise bei der digitalen Devise Ethereum. 
Digitale Devisen auf Basis einer DLT sind beispielsweise BitcoinEthereumBitcoin Cash als Abspaltung der Blockkette von Bitcoin, Litecoin als Weiterentwicklung des Bitcoin oder Monero.

Erfinder der Blockchain

Wer hat die Blockkette erfunden? Da der Bitcoin die älteste Kryptowährung ist und auf einer Blockchain basiert, könnte der Erfinder des Bitcoin, Satoshi Nakamoto, als Erfinder der Blockkette gelten. Das ist teilweise richtig. Erste Ansätze für eine kryptografisch abgesicherte Verkettung einzelner Blöcke wurden bereits 1991 von Stuart Haber und W. Scott Scornetta geschaffen. Präzisierungen erfolgten 1996 von Ross J. Anderson sowie 1998 von Bruce Schneier und John Kelsey. Nick Szabo arbeitete 1998 an der Idee für eine dezentrale digitale Währung, die als Bit Gold bezeichnet wurde.

Eine allgemeine Theorie für kryptografisch abgesicherte Verkettungen wurde 2000 von Stefan Konst entwickelt. Er leitete verschiedene Lösungen zur Umsetzung ab. 
Die Grundlagen für einen Proof-of-Work-Algorithmus, so wie er bei Bitcoin vorliegt, wurden 1997 von Adam Black zur Umsetzung des Konzepts einer digitalen Währung vorgeschlagen. Ursprünglich wurde dieses Konzept zur Bekämpfung von E-Mail-Spam verwendet. Dieses Konzept lieferte schließlich die Grundlage für die Blockchain des Bitcoin. Jetzt kommt Satoshi Nakamoto zum Zug, der Erfinder des Bitcoin. Er beschrieb 2008 im White Paper des Bitcoin das Konzept der Blockkette als verteiltes Datenbankmanagementsystem.

Im Folgejahr veröffentlichte er die erste öffentliche Implementierung der Software von Bitcoin. Der Bitcoin wurde im Januar 2009 als digitale Währung herausgebracht. Damit wurde die erste öffentlich verteilte Blockkette gestartet.
Satoshi Nakamoto ist wahrscheinlich ein Pseudonym. Bis heute ist nicht sicher, ob es sich um eine Einzelperson oder eine Personengruppe handelt. Wahrscheinlich steckt eine Gruppe von Softwareentwicklern und Programmierern hinter diesem Namen. 

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Definition 

Die Blockchain ist eine kontinuierlich erweiterbare Liste von Datensätzen, die als Blöcke bezeichnet werden und durch kryptografische Verfahren miteinander verkettet werden. Diese neuartige Technologie ermöglicht die Speicherung jeglicher Art von Informationen in einer Datenbank, die öffentlich einsehbar ist. Der Schöpfungsblock oder Genesis Block bildet den Anfang einer jeden Blockchain. Die Blockkette ist ein unbestechliches digitales Handbuch wirtschaftlicher Transaktionen. Es kann so programmiert werden, dass alles erfasst wird, was einen Wert hat. Das können nicht nur finanzielle Transaktionen sein.

Idee der Blockkette

In seinem White Paper beschreibt Satoshi Nakamoto die ursprüngliche Idee der Blockkette. Massive Probleme im Umgang mit monetären Werten werden im White Paper angeprangert. Regierungen, Banken, Versicherungen und anderen zentralen Institutionen wird ein Vertrauensmissbrauch im Umgang mit digitalen Werten vorgeworfen.

Banken betreiben mit dem ihnen anvertrauten Geld kostenintensive und ineffiziente Geschäfte. Die 2008 in den USA geplatzte Immobilienblase ist ein Beispiel dafür. Die revolutionäre Technologie der DLT wurde entwickelt, um einem Vertrauensmissbrauch und einem damit einhergehenden Datenmissbrauch auf systemischer Ebene entgegenzuwirken. Die neuartige Technologie soll einen Vertrauensmissbrauch und die Veruntreuung von Geldern erschweren. 

 

Die Funktionsweise 

Die Blockchain-Technologie geht von einer Verschiebung der Kontrolle von Informationen oder monetären Werten aus. Sie ermöglicht eine dezentralisierte Kontrolle der Informationen und monetären Werte. Informationen, die bei einer Bank vorliegen, werden für jeden zugänglich gemacht. 
Das mag den Eindruck vermitteln, dass jeder Deine Kontodaten bei Deiner Bank einsehen könnte. Im Gegenzug könntest Du die Kontodaten anderer Bankkunden einsehen. Dem Missbrauch würde damit nichts mehr im Weg stehen. Die Realität sieht jedoch anders aus, da die Blockkette zumindest bedingt anonym ist.

Die Anonymität 

Innerhalb der Blockkette werden die Konten anonymisiert. Jedes Konto verfügt über eine verschlüsselte Adresse als Kombination aus Zahlen und Buchstaben. Du kannst aufgrund dieser verschlüsselten Adresse jedes Konto einsehen. Du siehst

  •  den aktuellen Kontostand
  •  Zahlungen, die von diesem Konto ausgegangen sind
  •  Zahlungen, die auf dieses Konto eingegangen sind.

Du kannst jedoch den Namen des Kontoinhabers sowie die Namen von Zahlungsempfängern und von Zahlungssendern nicht sehen. Das Konto kann keiner realen Person zugewiesen werden. In der Regel ist die Blockkette anonym.
Die Blockkette ist abhängig von der jeweiligen Kryptowährung mehr oder weniger anonym. Kann die öffentliche Adresse einem Namen zugewiesen werden, ähnlich wie die IBAN beim Bankkonto, wird die Anonymität aufgehoben. Von einer öffentlichen Adresse können alle Transaktionen einer Person eingesehen werden. Die Anonymität weicht dann der Pseudonymität.

Dezentralität der Blockchain

Die Informationen über die verschiedenen Transaktionen werden nicht zentral gespeichert. Die Blockkette liegt nicht auf einem zentralen Server vor. Sie ist dezentral auf allen Rechnern gespeichert, die in das Netzwerk einer Kryptowährung integriert sind. Die Dezentralität ist nicht nur innerhalb eines begrenzten Bereichs gewährleistet. Das Netzwerk ist weltweit vorhanden. Daher sind weltweit zahlreiche Rechner im Netzwerk miteinander verbunden. Von allen diesen Rechnern ist der Zugriff auf die Blockkette möglich.

Transparenz 

Bist Du mit Deinem Rechner im Netzwerk einer Kryptowährung aktiv, beispielsweise von Bitcoinsind Deine Transaktionen sichtbar. Andere Nutzer im Netzwerk können sehen, wenn Du Bitcoins kaufst oder verkaufst. Du kannst auch sehen, ob ein Block durch Mining erzeugt wurde. Die Transparenz der Blockkette soll auch vor Betrug schützen.

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Technische Funktionsweise der Blockchain

Anhand des Bitcoins als älteste und bekannteste Kryptwährung lässt sich die technische Funktionsweise der Blockchain am anschaulichsten beschreiben. Der Bitcoin ist eine digitale Einheit und funktioniert als Wertträger. Er wird durch Mining erzeugt, so wie andere digitale Devisen auf der Basis einer Blockkette. Möchtest Du als Miner Bitcoins erzeugen, bist Du mit Deinem Rechner in das Netzwerk von Bitcoin integriert. Du stellst Rechnerleistung zur Verfügung. Deine Aufgabe besteht darin, Blöcke aufzuspüren.

Die Erzeugung der Bitcoins erfolgt über einen Proof-of-Work-Algorithmus. Dieser Algorithmus ist Bestandteil einer Software, die sich auf den Rechnern der Bitcoin-Miner befindet. Sie kann innerhalb des Bitcoin-Netzwerks betrieben und heruntergeladen werden. Die getätigten Transaktionen von einem Konto auf ein anderes Konto werden über den Algorithmus mit anderen Transaktionen verrechnet.

 

So kann der gesamte Datensatz in verschlüsselter Form in die Blockkette integriert werden. Alle Transaktionen werden mit einer Hash-Funktion kryptografisch verschlüsselt. Sie werden in einem Transaktionsblock zusammengefasst. Dazu gehört nicht nur die Erzeugung einer digitalen Devise durch Mining. Solche Transaktionen sind auch der Kauf oder Verkauf einer Kryptowährung über eine Kryptowährungs-Börse oder die Zahlung mit einer Kryptowährung.

Mit Bitcoin kannst Du beispielsweise in verschiedenen Onlineshops bezahlen. Um Zeit und Speicherplatz einzusparen, werden die Transaktionen miteinander verrechnet. Miner werden für jeden erzeugten Block mit der digitale Devise belohnt. Möchtest Du Bitcoin-Mining betreiben, bekommst Du gegenwärtig 12,5 Bitcoins für einen Block. Ein Bitcoin-Block hat die Größe von 12,5 Bitcoins. Im April oder Mai 2020 erfolgt eine Blockhalbierung. Du bekommst dann nur noch 6,25 Bitcoins als Belohnung. In der Vergangenheit gab es bereits zwei Blockhalbierungen bei Bitcoin. Solche Blockhalbierungen gibt es nicht bei allen Kryptowährungen auf der Basis einer Blockchain.

Die Algorithmus der Blockchain

Das Mining von Bitcoin wird mit dem Algorithmus SHA-256 betrieben. Andere Kryptowährungen können mit einem anderen Algorithmus durch Mining erzeugt werden. Die erzeugten Blöcke werden mit dem Proof-of-Work-Algorithmus auf ihre Verwendungsfähigkeit überprüft. Beim Bitcoin-Mining werden die Transaktionsinformationen mit dem SHA-256-Algorithmus in Hexadezimalzahlen umgewandelt. Sie erhalten einen Platz innerhalb der Blockchain.

In den neu erzeugten Hash-Blöcken sind die Informationen des zuvor eingefügten Hash-Blocks enthalten. Die Blockchain ist eine Aneinanderreihung von Hash-Blöcken.
Die Blockchain wird immer größer, je mehr digitale Coins durch Mining erzeugt werden. Werden immer mehr digitale Devisen erzeugt, können mehr Transaktionen erfolgen, die in der Blockchain verzeichnet werden. Das führt wiederum dazu, dass die Blockkette immer länger wird. Die Blockchain wird mit jedem erzeugten Block und mit jeder Transaktion auf allen in das Netzwerk der Kryptowährung integrierten Computern aktualisiert.

Abspaltungen von der Blockchain als Besonderheiten

Die Blockhalbierung ist eine Besonderheit in der Blockkette des Bitcoin. Der Genesis Block als Ursprung der Bitcoin-Blockkette enthielt 50 Bitcoins. Die erste Blockhalbierung erfolgte 2012, eine weitere Blockhalbierung fand im Sommer 2016 statt. 
Eine weitere Besonderheit in der Blockkette des Bitcoin sind Abspaltungen von der Blockkette, die als Forks (Gabel) bezeichnet werden. Bei den Bitcoin-Forks werden Soft Forks und Hard Forks unterschieden. Soft Forks entstehen durch eine Modifizierung der Software.

 

Solche Soft Forks sind Bitcoin XT oder Bitcoin Classic. Hard Forks entstehen durch die Spaltung der Blockkette in zwei inkompatible Ketten. Bei der Entstehung einer Hard Fork wird zuvor die komplette Blockkette verdoppelt, damit sie sich teilen kann. Bitcoin Cash und Bitcoin Gold sind Beispiele für Hard Forks. Gründe für die Entstehung von Forks können technische Neuerungen oder Profitinteressen sein. Forks gibt es auch bei einigen anderen digitalen Devisen auf der Basis einer Blockkette.

Sicherheit 

Ein wichtiger Aspekt neben Anonymität und Dezentralität ist die Sicherheit der Blockkette. Da die Blockkette transparent ist, wird Betrug sichtbar. Würde ein Nutzer einen Betrag in die Blockkette eintragen, den er gar nicht hat, dann würde aufgrund dieser Transparenz dieser Betrug für andere Nutzer sichtbar werden. Ein Betrüger kann aus dem Netzwerk ausgeschlossen werden. Das wäre zumindest theoretisch möglich.In der Praxis hängt die Transparenz einer Blockkette von der jeweiligen digitalen Devise ab.

 

Die gespeicherten Daten können zwar von allen Beteiligten eingesehen werden, doch nicht alle Beteiligten können sie aufgrund der möglichen Verschlüsselung tatsächlich sinnvoll lesen. Der Vertraulichkeitsgrad kann mit der Blockkette flexibel ausgestaltet werden. Informationen können durch digitale Signaturen in der Blockkette gespeichert werden. So kann fälschungssicher nachgewiesen werden, dass die Nutzer Daten hinterlegt oder Transaktionen vorgenommen haben.
Da die Blockkette ständig aktualisiert wird, können Betrüger durch den Abgleich der Blockketten-Informationen ausfindig gemacht werden.
Das kryptografische Verfahren sorgt dafür, dass die Blockkette nicht nachträglich geändert werden kann. Die DLT ist daher fälschungssicher, unveränderbar und manipulationssicher.

Vorteile von Blockchain

  • Manipulations- und Fälschungssicherheit
  • Überblick über alle getätigten Transaktionen
  • Transaktionen können nicht mehr nachträglich geändert werden
  • Kann aufgrund der Dezentralität von allen Nutzern im Netzwerk eingesehen werden
  • Anonymität der Nutzer, da ihre Adressen in der Blockkette verschlüsselt werden
  • Hohes Nutzungspotential in der Wirtschaft und in anderen Bereichen

Nachteile von Blockchain

  • Lange Datenketten, die immer länger werden
  • Viel Speicherplatz und hoher Energieverbrauch erforderlich
  • Dezentralität und Anonymität sind bei einigen digitalen Devisen nur teilweise gewährleistet

Anwendungsgebiete 

Für die Blockkette ergeben sich verschiedene Anwendungsmöglichkeiten. Die Technologie kann unabhängig von einer digitalen Devise verwendet werden.
Auditing:
Beim Auditing in der Informationstechnologie werden sicherheitskritische Operationen von Softwareprozessen aufgezeichnet. Einträge in die Blockkette können mit einer digitalen Signatur versehen werden. Aufgrund der vertraulichen Informationen ist eine Anwendung beim Auditing für militärische Geheimnisse, Verträge und Finanztransaktionen, im medizinischen Bereich und im Sicherheitsmananagement möglich.

  •  Kapitalmarkt für die Ausgabe von Aktien, die Vergabe von Krediten oder die Finanzierung von Unternehmen mit Eigenkapital
  • Lieferketten, beispielsweise für Lebensmittel, damit der Kühlprozess nicht unterbrochen wird.

Die Blockkette von Ethereum beinhaltet Smart Contracts, bei denen es sich um automatisch ausgeführte Programme zur Verifizierung handelt. Diese Smart Contracts können in der Finanzwirtschaft und bei Grundbucheintragungen verwendet werden. Aufgrund dieser Smart Contracts wird die Blockkette von Ethereum von einigen anderen digitalen Devisen genutzt, die keine eigene Blockchain haben.

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Fazit: Die Blockchain als Liste von Datensätzen

Die Blockchain ist eine kontinuierlich erweiterbare Liste von Datensätzen und die Basis verschiedener Kryptowährungen. Digitale Devisen auf der Basis einer Blockkette können durch Mining erzeugt werden. In der Blockkette werden alle Transaktionen mit einer Kryptowährung gespeichert. Die Blockkette liegt dezentral auf allen in ein Netzwerk integrierten Computern vor und kann von allen Beteiligten eingesehen werden.

Die Adressen der Nutzer liegen in verschlüsselter Form vor. Da alle Transaktionen in der Blockkette gespeichert werden, kann die Blockkette nicht manipuliert und gefälscht werden. Da der Umgang mit sensiblen Informationen und monetären Werten revolutioniert wird, ergeben sich viele Anwendungsmöglichkeiten für die Blockkette. Die Technologie ist erst am Anfang.

Robin Hepp
Robin Hepp
Informatiker mit dem Schwerpunkt Anwendungssysteme und Kryptographie. Ich bin seit 2016 im Bereich Kryptowährungen aktiv. Zu meinen Tätigkeiten zählen unter anderem Online Marketing , sowie Video Produktion als Content Creator auf YouTube im Finanzsektor.
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