Blockchain erklärt – Funktionsweise und Gründe

Die Blockchain-Technologie ist die Grundlage für Kryptowährungen und viele dezentrale Anwendungen. Ich erkläre Dir die Funktionsweise einer Blockchain am Beispiel des Bitcoin.

Während ich Dir erkläre, wie eine Blockchain funktioniert, wirst Du auch verstehen, welche Probleme sie löst. Wobei es nicht die eine Blockchain gibt, sondern es gibt unzählige von ihnen mit verschiedenen Eigenschaften. Legen wir los: Blockchain erklärt!

Einfach erklärt, ist die Blockchain nichts anderes als eine Datenbank. Und zwar eine ziemlich umständliche, langsame und ineffiziente Datenbank. Warum also braucht man die Technologie der Blockchain? Weil sie auch eine fälschungssichere Datenbank ist!

Die Blockchain ist eine Datenbank

Datenbanken kennst Du bereits aus unzähligen Anwendungen. Sie tun nichts anderes, als große Datenmengen widerspruchsfrei und dauerhaft zu speichern und wieder zugänglich zu machen. In traditionellen Datenbanken werden unter anderem Dokumente, Bilddateien, Kontostände und vieles mehr digital abgelegt. Gespeichert werden die Daten auf einem physischen Speicher, manchmal redundant mit Backups. Die Daten sind also nur in ein oder zwei Orten abgelegt. Wer die Herrschaft über den Datenbankspeicher hat, kann die Zugriffsrechte festlegen und kann auch die Daten verändern.

Die Blockchain ist eine dezentrale Datenbank. Sie besteht aus vielen Computern, die am Blockchain-Netzwerk teilnehmen. Sie alle sind über das Internet miteinander verbunden. Auf allen teilnehmenden Computern ist genau dieselbe Information gespeichert. Die Daten auf der Blockchain sind im Gegensatz zu traditionellen Datenbanken also nicht nur einmal gespeichert, sondern mehrfach: Nämlich genau so oft, wie Computer am Netzwerk teilnehmen.

Die Bitcoin-Blockchain erklärt

Im weiteren werde ich das Konzept am Beispiel der Bitcoin-Blockchain erklären: auf ihr dreht sich alles um die Bitcoin-Münzen. Das Netzwerk verifiziert jede Transaktion zwischen Sender und Empfänger. Dabei wird geprüft, ob die gesendete Münze auch wirklich nur einmal ausgegeben wurde, oder ob der Sender betrügen wollte. Die Transaktion wird nach positiver Prüfung „auf der Blockchain“ gespeichert.

Für ein detailliertes Verständnis der Funktionsweise der Bitcoin-Blockchain schauen wir uns die beiden Teilbegriffe an: Block und Chain (Kette).

Der Begriff Block

Jeder Vorgang, in dem Bitcoin-Münzen den Besitzer wechseln oder Bitcoin-Münzen erzeugt werden, ist eine Transaktion. Jede Transaktion wird an alle Computer gesendet, die an der Bitcoin-Blockchain teilnehmen. Jeder Computer sammelt alle eintreffenden Informationen zusammen, bis ein sogenannter Block gefüllt worden ist. Sobald der Block gefüllt ist, beginnen alle Computer im Netzwerk zeitgleich mit der Lösung eines komplizierten mathematischen Rätsels. Die Lösung erfordert hohen Rechenaufwand, was nur von speziellen Computerkomponenten unter hohem Energieeinsatz machbar ist.

Blockchain6 1 - Blockchain erklärt - Funktionsweise und Gründe - Börse in Pink

Die Lösung des Rätsels erzeugt den kryptographischen Schlüssel für diesen Block (der sogenannte Hash), der die Transaktionen im Block versiegelt. Denn der Schlüssel ist abhängig von den im Block gespeicherten Transaktionen: jede Änderung der Transaktionen erfordert eine Neuberechnung des Schlüssels.

Der erste Computer, der die Lösung findet, ergänzt den Block um den kryptographischen Schlüssel und sendet den gesamten neu erschaffenen Block an alle Teilnehmer des Netzwerks. Der Gewinner bekommt eine Belohnung in neu erschaffenen Bitcoin-Münzen für seinen Ressourceneinsatz ausgezahlt (der Prozess heißt Mining), die anderen Teilnehmer gehen leer aus.

Der Begriff Chain (Kette)

Die Blockchain-Kette besteht aus hintereinander aneinandergereihten Blöcken. Die nachträgliche Unveränderbarkeit aller Blöcke wird sichergestellt, indem der kryptographische Schlüssel des vorherigen Blockes in den jeweils neuen Block eingefügt wird. Damit bildet sich eine Kette von ineinander verschlüsselten Blöcken. Die Kette wird immer länger, es wird immer nur ein neuer Block angefügt und es kann kein Block entnommen werden.

Sollte also ein Betrüger nachträglich eine frühere Transaktion in einem alten Block ändern wollen, müsste er den Schlüssel des alten Blocks und alle weiteren bis zum aktuellen Block neu berechnen und zusätzlich die Kopie auf der Mehrheit der teilnehmenden Computer ändern. Missbrauch wird verhindert, weil dieser hohe Aufwand wirtschaftlich unattraktiv ist.

Die Eigenschaften anderer Blockchains

Die wichtigsten Eigenschaften einer Blockchain sind also:

  • Jeder Teilnehmer hält eine Kopie der gesamten Datenbank
  • Jeder kann alle Transaktionen auf der Blockchain einsehen
  • Aber niemand wird die Daten auf der Blockchain verändern

Andere Blockchains unterscheiden sich von der beschriebenen Bitcoin-Blockchain vor allem in den Eigenschaften Geschwindigkeit, Sicherheit und Dezentralität. Denn zwischen diesen drei Eigenschaften muss ein Optimum gefunden werden.

Die Bitcoin-Blockchain erntet die meiste Kritik für ihren Konsensmechanismus. So wird der rechenaufwändige Prozess genannt, den kryptographischen Schlüssel durch ein mathematisches Rätsel zu bestimmen. Andere Blockchains verwenden dafür andere Konsensmechanismen, die deutlich energieeffizienter sind. Wir werden sie in den nächsten Wochen kennenlernen.


Ich gebe keine Anlageempfehlung. Hinweis auf potentielle Interessenkonflikte: Karina hält Bitcoin zum Zeitpunkt der Veröffentlichung.


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2 Kommentare

  1. Wer generiert das mathematische Rätsel?
    Löst dieses der Computer allein oder muß ich nun doch noch das kleine 1×1 lernen?

    • Das Rätsel ist in der Bitcoin-Blockchain hinterlegt. Es ist eine mathematische Funktion, die die im Block enthaltene Information und eine Unbekannte in eine Zeichenfolge verwandelt, wobei die entstehende Zeichenfolge ein ganz bestimmtes Aussehen haben muss.
      Die Miner (also die an der Bitcoin-Blockchain teilnehmenden Computer) versuchen durch Ausprobieren, die Unbekannte zu bestimmen, damit das Ergebnis das festgelegte Aussehen bekommt.
      Also kurz gesagt: der Computer weiß, was zu tun ist.

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