Blockchain – eine Übersicht

Blockchain in verständlich

Blockchain – der Begriff ist in letzter Zeit omnipräsent. Zumindest was einschlägige Softwareliteratur anbelangt. Aber auch abseits der Nerds und Freaks wird immer mehr darüber berichtet. Sogar n-tv sah sich berufen Frank Thelen einzuladen um in einem Day-Special über Bitcoin, Blockchain und Co zu sinnieren: der Börsentag vom 10.11.17

Nun, es ist ja auch spannend das Thema. Es gibt viele Definitionen, Beispiele, Erklärvideos über Blockchain, aber wenn man ehrlich ist sind viele davon nur eine Aneinanderreihung von Buzzwords. Ein Fremdwort wird mit anderen, abstruseren Fremdwörtern erklärt.
Oft fangen die Erklärungen damit an, dass die Blockchain im Grunde nur eine dezentrale Datenbank ist. Vielleicht sollte man so anfangen: „Was das Internet für die Information ist, ist die Blockchain für die Transaktion.“
Na Toll! Hier geht es schon los… Was ist denn dieses Transaktiongedöns? Ich versuche den Mythos mal mit meinen Worten zu beschreiben, in der Hoffnung es dann selber zu verstehen:) Hierzu werde ich die Blockchain und deren vielleicht populärsten Anwendung Bitcoin verwenden….

Bei der Blockchain handelt es sich tatsächlich um ein im Internet verteiltes Kassenbuch welches Datensätze beinhaltet. Das Kassenbuch liegt dabei nicht etwa zentral auf einem Server, wie es bei vielen Firmen wie Facebook, Google & Co. der Fall ist, sondern dezentral auf vielen Tausend Rechnern (Nodes) verteilt. Eine Übersicht der verfügbaren Bitcoin-Nodes findet ihr hier. Natürlich kann man auch eine Intranetlösung anstreben. Dabei wäre der Zugriff auf das Kassenbuch im Normalfall nur im Netzwerk und über Rechner von beteiligten Unternehmen möglich. Das wäre dann eine private Blockchain. Ob die Sinn macht ist von Anwendung zu Anwendung vorher abzuklären. Soll die Anwendung für alle zugänglich sein, sollte sie als public Blockchain aufgebaut werden.

Public vs. private Blockchain:

Der Schlüssel

Einmal angelegte und bereits verifizierte Datensätze (Transaktionen) werden zu einem Block zusammengefasst. Der Block selber erhält dabei einen eindeutigen Schlüssel welcher sich aus Zeitstempel, dem Dateninhalt, dem Vorgänger-Schlüssel und weiteren Faktoren zusammensetzt.

Natürlich wäre es jetzt schlecht, wenn wir einfach aufhören und den Block alleine auf der Welt lassen. Schließlich ist der Dateninhalt eines Blocks ja nicht unbedingt groß. Mit weiteren Datensätzen die nicht mehr im ersten Block untergebracht werden konnten geht es jetzt in einem neuen Block weiter, usw…, usw. Den Schlüsseln kommt jetzt die Aufgabe zu die Blöcke zu verbinden. Weil die Blöcke und deren Inhalt über die Schlüssel miteinander verkettet sind nennt man das System Blockchain, also „Blockkette“.

Wie die Schlüssel genau erzeugt werden lassen wir erst einmal außen vor. Wichtig ist, dass wir mit den verketteten Schlüsseln innerhalb der Blöcke ein System geschaffen haben welches nicht mehr ohne größere Aufwände verändert werden kann. In der Theorie ist das zwar möglich, jedoch würde soviel Rechenpower und Zeit benötigt werden, dass es nicht praktikabel ist. Würde man z.B. in Block 3 Datensätze verändern wollen, so hätte das Auswirkungen auf den Schlüssel im Block 3 insgesamt. Dieser Schlüssel wird aber vom Folgeblock Block 4 benötigt. Das ganze kann dann bis zum neusten Block weitergesponnen werden. Kurz gesagt: der Eingriff würde auffallen und die Integrität des Systems wäre nicht mehr gegeben. Ein wesentlicher Vorteil von diesem Kontrollmechanismus ist, dass es praktisch automatisch die Echtheit der Datensätze garantiert und wir keine weitere dritte Instanz, wie z.B. Banken, Versicherungen, etc., benötigen die uns diese Integrität bestätigt. Übrigens wird diese dritte Instanz (Mittelsmann)  auch als Intermediär bezeichnet.

Intermediär, Konsens

Aber wie kann man denn nun ohne Intermediär prüfen ob denn alles rechtens ist in der Blockchain?
Bevor wir das beantworten können müssen wir ein Verfahren beleuchten das man als Konsens bezeichnet. Fangen wir mit dem Konsens-Mechanismus des Proof of Work (PoW) an. Hierbei muss Arbeit nachgewiesen werden damit eine Anzahl von Transaktionen bestätigt werden kann. Die Entlohnung erfolgt pro errechnetem Block. Damit wird die aufgebrachte Energie (in Form von Stromkosten verursacht durch die verbratene Rechenpower) entschädigt. Natürlich mit Gewinn. Dieses Konsensverfahren ist im Bereich der Kryptowährungen am weitesten verbreitet. Die Erstellung eines Blocks dauert hier etwa 10 Minuten (zumindest beim Bitcoin). Der große Nachteil bei dem Verfahren ist der enorme Energieverbrauch der mittlerweile anfällt. So könnten bereits über 5% des Energieverbraches in Deutschland (Stand 2016) mit der benötigten Energie die beim Bitcoin Mining weltweit verbraten wird abgedeckt werden. Siehe hierzu Bitcoinverbrauch (30 TWh), Deutschlandverbrauch (525 TWh).

Nonce

Bei der Berechnung des Blocks wird die sogenannte Nonce (Bitcoin-Jargon!) gesucht. Diese ist relativ schwer zu berechnen (deswegen ja auch der rechenintensive und damit teure Vorgang). Die Überprüfung allerdings ist nicht so schwer. Im Grunde genommen wird hierbei der Schlüssel von, sagen wir, Block 2 herangezogen und mit dem Vorgänger-Schlüssel des nächsten Blocks, also Block 3, verglichen.

Konsensverfahren

In der Praxis gibt es mehrere Konsensverfahren. Ich nenne mal die wichtigsten:

Proof of..

• Work, auch als klassische Mining bekannt
• Stake
• Activity
• Importance
• Elapsed Time

Was passiert wenn gleichzeitig mehrere neue Blöcke ankommen (Fork) und ist es möglich identische Transaktionen auszulösen (Double-spending)? Das werden wir im nächsten Teil sehen….

Was Wikipedia sagt

Eine Blockchain (auch Block Chain, englisch für Blockkette) ist eine kontinuierlich erweiterbare Liste von Datensätzen, genannt „Blöcke“, welche mittels kryptographischer Verfahren miteinander verkettet sind.
Jeder Block enthält dabei typischerweise einen kryptographisch sicheren Hash des vorhergehenden Blocks, einen Zeitstempel und Transaktionsdaten.

Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Blockchain

Ist das die Revolution?

Nun, wenn man sich die erste bekanntere Anwendung die auf der Grundlage der Blockchain entstanden ist etwas genauer anschaut, dann kann man sich über kurz oder lang fragen: Brauchen wir noch Sparkassen, Zentralbanken, Fiat-Geld und Mittelsmänner die in diesem System ziemlich gut verdienen? Schließlich scheint ja mit Bitcoin und deren Derivaten von über 1200 anderen Kryptowährungen eine Ablösung der Banken-Allmacht heranzubrechen….In Bearbeitung

Unter der Haube…

http://bitcoin.stackexchange.com/

Quelle: http://bitcoin.stackexchange.com/
Demnächst mehr…