Kurz gefasst: Blockchain in 3 Minuten

Next Big Think Dez. 09, 2020

Blockchain? Das hat doch irgendwas mit Bitcoins zu tun. Und Bitcoin? Das ist doch irgendeine komische Online-Währung für Nerds, Gamer und Kriminelle. Nichts was mich betrifft, denken sich wohl viele. Doch aufgepasst: Einige Experten vergleichen die Auswirkungen der Blockchain-Technologie auf unsere Wirtschaft und Gesellschaft mit jenen der Erfindung des Internets. Auf unserem Next Big Think Blog werden wir in nächster Zeit regelmäßig Anwendungsfälle der Blockchain und konkrete Use Cases vorstellen. Doch zu Beginn stellen wir uns die Frage – was ist überhaupt eine Blockchain?

Die Idee hinter der Blockchain-Technologie

Die Blockchain-Technologie ermöglicht zwar viel mehr als nur mit Kryptowährungen zu handeln. Entwickelt wurde sie aber als Basistechnologie für den Bitcoin. Um zu verstehen, wie eine Blockchain funktioniert,  hilft es daher, die Ziele und Funktionsweise des Bitcoins verstehen.

Ziel des Bitcoins ist es, ein manipulationssicheres, dezentrales und transparentes Bezahlsystem zu schaffen. In unserem heutigen Bezahlsystem sind Banken die zentralen Instanzen, die Transaktionen durchführen und verwalten. Der Bitcoin will nun auch ohne eine solche zentrale Instanz auskommen.

Die Transaktionen sind daher nicht bei einer Institution oder auf einem zentralen Server gespeichert, sondern bei jedem einzelnen Teilnehmer des Bezahlsystems. Jeder Nutzer mit einem installierten Bitcoin-Wallet ist ein Knoten dieses Peer-to-Peer Netzwerkes und hat eine Kopie aller Transaktionen auf seinem Rechner gespeichert. Die einzelnen Knoten sind alle gleichberechtigt und miteinander verbunden.

Transaktionen und digitale Signaturen

Im Prinzip ist die Blockchain ein Kontobuch, in dem alle getätigten Transaktionen aufgeschrieben werden. Zum Beispiel: Elon Musk überweist zehn Euro an Angela Merkel, Angela Merkel überweist drei Euro an Jeff Bezos und Jeff Bezos überweist zwei Euro an Barack Obama. Das Kontobuch ist öffentlich und jede Person kann eine Transaktion hineinschreiben.

Wie wird nun sichergestellt, dass niemand eine erfundene Transaktion im Kontobuch einträgt? Dass Bezos beispielsweise nicht einträgt, Obama habe ihm 100 Euro überwiesen, ohne dass dieser etwas davon weiß? Damit weder Bezos noch ein anderer Teilnehmer betrügen kann, ist eine Transaktion immer nur dann gültig, wenn sie durch die digitale Signatur des Senders abgesegnet ist.

Vereinfacht dargestellt funktioniert die digitale Signatur folgendermaßen: Der Sender verschlüsselt seine Transaktion mit seinem Private Key, den nur er kennt. Die verschlüsselte Transaktion kann nur mit dem Public Key des Senders, den wiederum alle kennen, entschlüsselt werden. Können die Teilnehmer beispielsweise eine Transaktion von Merkel mit dem Public Key von Merkel entschlüsseln, so wissen sie, dass die Transaktion von ihr kommt. Gelingt die Entschlüsselung mit dem Public Key jedoch nicht, so hat auch nicht Merkel die Transaktion getätigt.

Die Miner und Proof of Work

Was wir also nun wissen: Die Blockchain ist ein öffentliches Kontobuch mit digital signierten Transaktionen. Dieses liegt nicht auf einem zentralen Server, sondern jeder Teilnehmer im Netzwerk hat lokal bei sich eine Kopie gespeichert. Wenn es aber keine zentrale Institution gibt, die jeweils die neuesten Transaktionen autorisiert und ins Kontobuch überträgt – wie einigen sich die Teilnehmer nun auf den aktuellen Stand der Blockchain?

An dieser Stelle kommen die Miner ins Spiel. Miner sind eine besondere Gruppe von Nutzern im Netzwerk. Sie fassen neue Transaktionen zu einem Block zusammen und verschicken ihn an die einzelnen Nutzer. Die Nutzer fügen den Block an die bisherigen Blöcke bei sich an. Damit schreiben sie quasi alle neuen Transaktionen in ihre Kopie des Kontobuchs.

Ein neuer Block ist aber nur dann gültig, wenn der Miner „Proof of Work“ vorweisen kann. Dafür verfügt jeder Block über eine eindeutige Zeichenkette, einen sogenannten Hashwert. Der Hashwert eines neuen Blocks muss von dem Hashwert des vorigen Blocks abhängen. Ein neuer Block baut also immer auf dem vorigen Block auf. Die Berechnung des neuen Hashwerts braucht ordentlich Rechenleistung und nimmt ungefähr zehn Minuten in Anspruch. Bei der Suche dieses neuen Hashwerts stehen die Miner in einem ständigen Wettbewerb. Denn nur der Block jenes Miners, der als erstes einen passenden Hashwert findet und damit Proof of Work vorweist, dient als neuer Block für die Blockchain. Der erfolgreiche Miner erhält eine finanzielle Belohnung.

Da Proof of Work relativ lange dauert und rechenintensiv ist, wird in der Blockchain-Community laufend über Alternativen diskutiert. Das Kryptowährung-System Ethereum wird wohl schon in Kürze von Proof of Work zu Proof of Stake wechseln.

Warum ist die Blockchain manipulationssicher?

Wir haben gelernt: Der Hashwert eines Blocks hängt immer von dem Hashwert des vorigen Blocks ab. Die Blöcke sind somit alle miteinander verbunden und jeder Block zieht die gesamte Transaktionsgeschichte mit sich. Die Geschichte kann also immer rückverfolgt werden und ist faktisch nicht änderbar. Denn will man eine frühere Transaktion und damit einen Block in der Vergangenheit ändern, so müsste man auch alle darauffolgenden Blöcke in der Kette anpassen. Die Manipulation vergangener Transaktionen ist daher ausgeschlossen.

Es ist zwar theoretisch möglich, dass ein Miner einen manipulierten Block verschickt und kurzzeitig eine alternative Blockchain besteht. Damit diese aber langfristig standhält, müsste der Miner auch bei allen künftigen Blocks als erster den Proof of Work vorweisen. Um das zu schaffen, müsste er über mehr als die Hälfte der gesamten Rechenkapazitäten im Netzwerk verfügen, was quasi unmöglich ist. Manipulationsversuche fliegen dank geballter Rechenpower also eher früher als später auf.

Die Blockchain ist weit mehr als nur die Bitcoin-Technologie

In den vorherigen Abschnitten haben wir die Blockchain-Technologie am Beispiel des Bitcoins erklärt. In der Blockchain können aber nicht nur Kryptowährungen, sondern alle Arten von Datensätzen gespeichert werden. Beispielsweise Eigentumsrechte an Vermögenswerten, die lückenlose Dokumentation von Lieferketten aber auch sensible Informationen wie die Gesundheitsdaten eines Patienten.

Die Blockchain macht es möglich, Informationen manipulationssicher, transparent und ohne die Notwendigkeit einer zentralen Institution zu speichern und dokumentieren.  Noch mag die Technologie sehr abstrakt und undurchsichtig klingen – doch viele Unternehmen arbeiten bereits an Blockchain-Lösungen für ihre Geschäftsmodelle. Die Blockchain wird vieles ändern, auch wenn es noch schwer vorstellbar ist – oder hätten Sie in den 90ern schon geglaubt, was heute im Internet alles möglich ist?

Die Blockchain-Technologie in drei Bullet-Points:

  • Die Blockchain ist eine kontinuierlich erweiterbare Liste von Datensätzen. Im Fall des Bitcoins sind die Datensätze Transaktionen.
  • Jeder Teilnehmer des Netzwerks hat eine Kopie der Blockchain bei sich gespeichert.
  • Die Datensätze bauen aufeinander auf. Jeder neue Datensatz muss einen Bezug zu den vorherigen beweisen. Dadurch ist Manipulationssicherheit gegeben.

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Dominic Hauser

Dominic Hauser ist Redakteur bei fintechcube. Davor war er in Bern als politischer Redakteur tätig und beschäftigte sich nach seinem Umzug nach Berlin mit der Digitalisierung des Public Sectors.