Was ist eine Blockchain?
Im Grunde handelt es sich bei Blockchains um serielle einfache Datenbanken. Eine Blockchain ist eine ständig wachsende Liste von Aufzeichnungen, die in einer Reihe von Blöcken gesammelt werden. Jeder neue Daten- oder Transaktionsblock ist mit dem vorherigen durch eine komplexe mathematische Methode namens Kryptographie verknüpft.
Bei einer Blockchain können Informationen nur hinzugefügt , nicht aber editiert werden. Einträge in der Blockchain sind unabänderlich. Jeder Block wird mit einem Zeitstempel versehen und hat eine eindeutige digitale Signatur, die ihn mit dem vorherigen Block verbindet. Dies führt zu einer unendlichen Kette von Blöcken, einer Blockchain.
Blockchains wurden durch die Schaffung von Bitcoin im Jahr 2008 populär, doch die Technologie selbst ist das Ergebnis jahrzehntelanger Arbeit von Kryptographen und Programmierern. Blockchains können als digitale Hauptbücher zur Aufzeichnung von Finanztransaktionen dienen, aber auch zur Speicherung beliebiger Daten verwendet werden, wie bspw. Ausweisdokumente, Verträge, Emissionszertifikate oder sogar Konzertkarten.
Öffentliche Blockchains sind "erlaubnisfrei", d. h. jeder, der über eine Internetverbindung verfügt, hat die Erlaubnis, alle Aktivitäten auf der Blockchain einzusehen oder eine Kopie des gesamten Verlaufs herunterzuladen. Öffentliche Blockchains sind außerdem dezentralisiert, da die auf ihnen stattfindenden Transaktionen von unabhängigen, über die ganze Welt verteilten Computern validiert werden.
Wie kommt eine Transaktion in die Blockchain?
Transaktionen finden zunächst Peer-to-Peer zwischen den Inhabern zweier Wallets statt und beruhen auf einer Art fortgeschrittener Mathematik, die als sogenannte “Public-Private-Key-Kryptografie” bezeichnet wird. Eine erfolgte und validierte Transaktion wird dann in der Blockchain aller beteiligten Netzwerkcomputer unveränderbar hinterlegt.
Um Kryptowährung über das Internet zu senden, muss ein Benutzer den Public Key (“öffentlicher Schlüssel”) der Person anfordern, an die Kryptowährung gesendet werden soll.
Ein Public Key ist eine Zeichenfolge aus Buchstaben und Zahlen, die die Blockchain Wallet einer Person darstellt. Ein Public Key ist wie die Privatadresse einer Person. Jeder, der den Public Key von jemandem hat, kann dieser Person Kryptowährung senden, genauso wie jeder, der die private Wohnadresse von jemandem hat, dieser Person ein Paket schicken kann.
Der andere Teil der Gleichung zum Senden von Kryptowährung über das Internet mithilfe einer Blockchain ist ein sogenannter Private Key (“privater Schlüssel”). Ein Private Key ist wie ein Wohnungsschlüssel.
Ein Private Key wird verwendet, um jede Transaktion zu signieren, die Benutzer über die Blockchain senden, um sicherzustellen, dass sie wirklich von ihnen signiert wurde und nicht betrügerisch ist. Private Keys sollten sicher aufbewahrt werden und dürfen nicht an Dritte weitergegeben werden, genauso wie sie keine Kopien ihres Wohnungsschlüssels an jemanden weitergeben würden, der ihnen ein Paket schicken möchte.
Nehmen wir zum Beispiel an, Sie würden gerne einen Bitcoin an Ihren Freund senden. Sie müssten den Public Key Ihres Freundes kennen – wie seine Privatadresse. Sie würden dann die Anfrage zum Senden des Bitcoins online stellen und die Transaktion mit Ihrem Private Key signieren.
Am anderen Ende erhält der Empfänger die Anfrage und signiert die Transaktion mit seinem eigenen Private Key. Sobald die Transaktion authentifiziert ist, wird ein Block erstellt, der die Transaktion enthält, und an jeden verbundenen Computer im Blockchain-Netzwerk gesendet, auf dem die richtige Kopie der Blockchain-Software ausgeführt wird.
Bei Bitcoin beispielsweise treten Computer gegeneinander an, um ein kryptographisches Rätsel zu lösen, das bestätigt, dass ein Transaktionsblock gültig ist. Für die Mühe und als Anreiz, die Rechenleistung dafür aufzuwenden, erhalten sie eine Blockbelohnung in Form von Bitcoins. Der Block wird dann der unendlichen Kette von Blöcken hinzugefügt, und diese aktualisierte Version der Blockchain wird übertragen und mit jedem verbundenen Computer im Blockchain-Netzwerk geteilt. Dann ist die Transaktion abgeschlossen und der Empfänger kann über seinen Bitcoin-Token verfügen.Viele andere Blockchains nutzen abweichende Konsensverfahren, die ebenso unveränderlich Daten in die Blockchain schreiben, jedoch weniger Energie verbrauchen.
Was ist “Consensus” (Konsens) bei Blockchains und warum ist er wichtig?
Consensus bedeutet im Rahmen von Blockchains eigentlich nur, dass sich viele Computer darauf einigen, welche Transaktionen gültig sind und welche nicht.
Um einen Konsens zu erreichen und zu regeln, wem was im Netzwerk gehört, muss eine Mehrheit von Computern zustimmen. Konsensmechanismen wie Proof of Work und Proof of Stake sind die Methoden, mit denen diese Ansammlungen von Computern diese Einigung erzielen.
Ohne Konsens gäbe es keine zuverlässige Aufzeichnung von Transaktionen auf Blockchains. Dies ist das Hauptargument für Blockchains und deren Verbesserungsmöglichkeiten innerhalb vieler Prozesse, im Vergleich zum derzeitigen Status Quo in einigen Industrien.
Um einen Konsens zu erreichen, müssen 51 % der Knoten (Blockchain Node) eines Blockchain-Netzwerks zustimmen, dass eine Transaktion rechtmäßig ist und in die Blockchain aufgenommen werden kann.
Der Konsens ist wichtig, weil er die Sicherheit einer Blockchain aufrechterhält, indem er sie widerstandsfähiger gegen Angriffe macht. Böswillige Akteure müssen 51 % des Netzwerks kontrollieren, um es zu kompromittieren. Dies ist bei den meisten skalierbaren Netzwerken, die von Tausenden von Knoten unterstützt werden, nur schwer zu erreichen.
Was ist ein Genesis Block?
Der erste Block in einer Blockchain wird als Genesis-Block bezeichnet. Er wird manchmal als Block 1 bezeichnet und ist normalerweise in das Design einer Blockchain einprogrammiert. Alle Blöcke – oder Transaktionen – die nach dem Genesis-Block erstellt wurden, können auf ihn zurückgeführt werden.
Es ist nützlich, sich daran zu erinnern, dass eine Blockchain eine Reihe von Transaktionen ist, die digital aufgezeichnet werden. Der erste Stapel von Transaktionen darauf würde einen zweiten Block darstellen, der mit dem Genesis-Block verknüpft ist. Der zweite Stapel von Transaktionen würde das Hinzufügen eines dritten Blocks darstellen und so weiter.
Beispielsweise ist der Genesis-Block von Bitcoin die Grundlage seiner Blockchain. Er wurde am 3. Januar 2009 erstellt. Der Block hatte eine Mining-Belohnung von 50 BTC, die aufgrund einer fixen Regelung im Bitcoin-Code niemals ausgegeben werden können.
Was bedeutet dezentral?
Bei Blockchains bedeutet dezentral, dass die Befugnis zur Bestätigung von Transaktionen auf mehrere Computer auf der ganzen Welt verteilt ist.
Einige Blockchains sind stärker dezentralisiert als andere. Ethereum gilt als eine der am stärksten dezentralisierten Blockchains der Welt.
Während in der traditionellen Welt eine sehr begrenzte Anzahl von Personen die Befugnis hat, das Eigentum an einer Währung oder einem Vermögenswert zu bestätigen, ist es bei Blockchains das Gegenteil der Fall.
Nicht Banken oder Regierungen, sondern Computer, sogenannte Validatoren (Prüfer), sind für die Genehmigung von Transaktionen in Blockchains zuständig. Die Transaktionen werden nur dann in die Blockchain aufgenommen, wenn sich die Validatoren einig sind, ob sie rechtmäßig sind (siehe “Konsens”).
In Blockchain-Netzwerken müssen sich die Validatoren nicht gegenseitig vertrauen oder kennen. Jeder Validator hat eine Kopie der Blockchain-Historie und die gleichen Daten. Fällt ein Validator aus dem Netzwerk aus, funktioniert die Blockchain trotzdem weiter.
Dies bedeutet auch, dass dezentrale Blockchains so gut wie gar nicht ausfallen können. Das ist bei zentralen, konventionellen Computersystem aber durchaus der Fall - diese sind erheblich angreifbarer.
Was ist der Unterschied zwischen einer Layer-1-Blockchain und einer Layer-2-Blockchain?
Die Basisschicht einer Blockchain wird als Layer 1 bezeichnet. Sie stellt die Regeln und Mechanismen dar, die eine Blockchain zum Funktionieren bringen.
Layer-2-Lösungen sind Netzwerke, die auf Blockchains aufgesetzt werden, um die Skalierbarkeit und Effizienz zu verbessern. Sie dienen als parallele Netzwerke, die den intensiven Prozess der Transaktionsbestätigung von Layer 1 einer Blockchain ablenken.
Auf diese Weise verringern die Layer 2 die Überlastung der Blockchain und senken die Transaktionsgebühren für die Nutzer, da sie einen höheren Durchsatz ermöglichen.
Bitcoin ist ein Beispiel für eine Layer-1-Blockchain, während das Lightning Network eine Layer-2-Lösung ist, die darauf aufbaut, um die Transaktionsgeschwindigkeit zu erhöhen.
Layer-2-Lösungen liegen auf den Layer-1-Blockchains auf und interagieren nur periodisch mit ihnen. Layer-2-Lösungen greifen nicht in die Architektur der zugrundeliegenden Blockchain ein und profitieren außerdem von ihrer übergreifenden Netzwerksicherheit.
Was ist ein Fork?
Eine Abspaltung oder sogenannter “Fork” findet statt, wenn das Entwicklungsteam hinter einer Blockchain das Netzwerk erneuern oder seine Funktionsweise vollständig ändern möchte. Forks sind für Blockchain-Projekte oft notwendig, um mit dem technologischen Fortschritt Schritt zu halten.
Sie können auch als Reaktion auf Sicherheitsbedrohungen auftreten, denen ein Netzwerk ausgesetzt ist, oder weil sich Entwickler und Netzwerkteilnehmer nicht einig sind, wie eine Blockchain am besten zu verbessern ist. Es gibt zwei Haupttypen von Forks: Soft Forks und Hard Forks.
Soft Forks sind wie die Genehmigung von System-Updates für ein Telefon oder einen Computer. Sie bringen Nutzen für eine Blockchain zum Vorteil der Nutzer. Hard Forks sind eher mit dem Kauf eines neuen Computers vergleichbar.
Hard Forks entstehen, wenn Entwickler dafür stimmen, eine Blockchain aufzuspalten. und eine neue Kryptowährung daraus zu machen. Die alte Blockchain bleibt funktionsfähig, während die neue auf einem anderen Code und anderen Regeln aufbaut.
Hard Forks sind nicht rückwärtskompatible Software-Updates, was bedeutet, dass alle Miner oder Validierer, die die alte Software von vor der Abspaltung verwenden, nicht in der Lage sind, auf Belohnungen auf der aktualisierten Blockchain zuzugreifen.
Einige berühmte Beispiele für Hard Forks sind die Entstehung von Kryptowährungen wie Bitcoin Cash und Bitcoin Gold , die 2017 aus der Bitcoin-Blockchain hervorgegangen sind.
Erwähnenswert ist auch die Hard Fork, mit der im Jahr 2022 einige Miner den ursprünglichen Konsensmechanismus von Ethereum weiterführen wollten, statt die auf Proof-of-Stake umgestellte Ethereum-Blockchain zu nutzen. Diese Hard Fork war jedoch wenig erfolgreich.
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