Wie funktioniert eine Blockchain?

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Um Blockchains zu begreifen, ist es hilfreich zu verstehen, welches elementare Problem diese Technologie eigentlich löst: Eine Blockchain kann Vertrauen technisch herstellen, zwischen Akteuren, die sich untereinander eigentlich nicht vertrauen. Das ist wichtig, wenn Personen, die sich nicht kennen, miteinander ins Geschäft kommen wollen.

Gerade im Finanzsektor sind Blockchains damit revolutionär, denn insbesondere das Bankensystem beruht auf Vertrauen. Wir alle vertrauen Banken. Wir vertrauen darauf, dass Banken eingezahltes Geld wieder auszahlen und das unsere Überweisungen ihr Ziel erreichen. Das erspart es uns alle Rechnungen persönlich zu begleichen oder Bargeld per Post verschicken zu müssen. Das ermöglichen Banken, die genau Buch darüber führen, wieviel Geld auf einem bestimmten Konto vorhanden ist. Dieser Service ist natürlich nicht umsonst, Banken lassen sich das durch Gebühren gut bezahlen. Die Bedeutung von Vertrauen ist uns oft gar nicht so bewusst, da wir das Banksystem nur so kennen und es bisher auch keine Alternative gab.

Mit der Erfindung von Blockchains ändert sich das. Durch Blockchains können Zahlungen ohne Unterstützung einer vertrauenswürdigen  dritten Partei ausgeführt werden. Beispielsweise können Nutzer im Internet einander Bitcoins schicken, ohne auf eine zentrale Banken-Infrastruktur zurückzugreifen. Transaktionen finden direkt zwischen den Teilnehmern statt,  die über ein Peer-to-Peer Netzwerk miteinander verbinden. Das funktioniert hundert Prozent anonym, transparent und sicher.

Der Einsatz von Blockchains ist aber nicht auf den Zahlungsverkehr beschränkt. Allgemein entfernen sie dritte Parteien, sogenannte Intermediäre. Beispiele sind Beglaubigungen durch Notare, Verwaltung von Grundbesitz durch das Grundbuchamt, Bestätigungen von Identitäten und viele weitere. Die grundsätzliche Funktionsweise einer Blockchain wird hier am Beispiel der Bitcoin-Blockchain erklärt.

Die Entstehung der Blockchain

Verzichtet man auf eine Bank, müssen die Bücher dezentral von den Teilnehmern des Netzwerkes gepflegt werden. Das Grundproblem für die Akzeptanz eines solchen dezentralen Zahlungssystems war bisher immer die Manipulationssicherheit. Wie kann man einzelne Nutzer daran hindern die Zahlungshistorie zu fälschen oder Geld mehrfach auszugeben? Die Antwort lieferte Satoshi Nakamoto im Jahr 2008 mit der der Bitcoin-Blockchain. Darin kombinierte er auf innovative Weise ein Peer-to-Peer-Netzwerk mit Kryptographie und erschuf eine technologische Neuerung, die die Welt verändern würde. Angetrieben wurde er von dem Vertrauensbruch, den seiner Meinung nach Banken an ihren Kunden begehen. Seiner Meinung nach war dies der Auslöser der Finanzkrise. Seine vorgeschlagene Lösung war ein öffentliches Zahlungsnetzwerk, das Zahlungen zuverlässig ausführt und das jedem offen steht.

Was ist eine Blockchain?

Eine Blockchain besteht aus Blöcken. Ein Block verweist auf seinen Vorgänger, so entsteht eine Verkettung von Blöcken – eine Blockchain. Ein Block enthält Transaktionsdaten. In der Bitcoin-Blockchain sind das bis zu ca. 3000 Transaktionen pro Block. In dem Moment, in dem ein Block an die Blockchain gehängt wird, gelten die in ihm enthaltenen Transaktionen als ausgeführt. Ein Bitcoin-Block wird durchschnittlich alle zehn Minuten erstellt.

Das Konzept der Blöcke ist notwendig, um einen weltweit eindeutigen Status zu bekommen. Für ein Konto muss jeder Teilnehmer den exakten Kontostand kennen. Würde jede Transaktion unmittelbar festgeschrieben werden, könnte dies nicht sichergestellt werden. Die Information über eine ausgeführte Transaktion muss zu jedem Teilnehmer im Netzwerk übertragen werden. Wer die Information bereits empfangen hat, kommt auf einen anderen Kontostand, als ein Teilnehmer, zu dem die Transaktion bisher nicht übertragen wurde. Ein findiger Anwender könnte versuchen dies auszunutzen. Er könnte versuchen einen bereits übertragen Bitcoin an anderer Stelle im Netzwerk erneut zu überweisen, in der Hoffnung die Information über die erste Transaktion ist hier noch nicht angekommen. Das ist das sogenannte Double Spending und kann durch das Block-weise ausführen von Transaktionen wirkungsvoll verhindert werden.

Konsensus Verfahren

Nun steht das Netzwerk prinzipiell jedem offen. Man spricht hier von einer öffentlichen, bzw. Public Blockchain. Es muss also eine Regel geben, unter welcher Bedingung jemand einen Block an die Blockchain hängen darf. Diese Regel heißt Konsensus Verfahren. Jeder Teilnehmer akzeptiert diese Regel. Wenn sie erfüllt ist, besteht globaler Konsens, dass der Zustand der Blockchain geändert und ein neuer Block hinzugefügt wird. Im Fall der Bitcoin-Blockchain werden Überweisungen ausgeführt. Das Hinzufügen von Blöcken ist die einzig mögliche Operation. Existierende Daten zu verändern oder zu löschen ist nicht möglich.

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