Blockchain

Blockchain einfach erklärt: ein Beispiel

Stell Dir ein gemeinsames digitales Kassenbuch vor. Viele Teilnehmer besitzen eine Kopie und prüfen nach festgelegten Regeln, welche neuen Einträge gültig sind. Bestätigte Einträge werden gesammelt und als neuer Block an die bisherige Historie angehängt. Wird ein bereits gespeicherter Eintrag nachträglich verändert, ändern sich auch die dazugehörigen kryptografischen Verknüpfungen. Dadurch passt die bisherige Kette nicht mehr zusammen und die Abweichung kann vom Netzwerk erkannt werden.

Wie funktioniert eine Blockchain?

Vereinfacht läuft der Prozess in mehreren Schritten ab: Eine Transaktion wird an das Netzwerk übermittelt. Nodes beziehungsweise andere Netzwerkteilnehmer prüfen sie nach den Protokollregeln. Gültige Transaktionen können in einem Block gesammelt werden. Das Netzwerk entscheidet anschließend nach seinem Konsensmechanismus, welcher neue Block akzeptiert wird. Der bestätigte Block wird an die bestehende Kette angefügt und der gemeinsame Datenstand aktualisiert.

Warum heißen die Daten „Blockchain“?

„Block“ steht für zusammengefasste Daten, „Chain“ für deren kryptografische Verkettung. Ein Block enthält typischerweise einen kryptografischen Verweis auf seinen Vorgänger. Dafür werden Hashwerte verwendet – vereinfacht gesagt digitale Fingerabdrücke von Daten. Wird ein früherer Block verändert, ändert sich auch sein Hash und die darauf aufbauende Verknüpfung passt nicht mehr zur bisherigen Historie.

Ist eine Blockchain wirklich unveränderbar?

Oft heißt es, Daten auf einer Blockchain seien unveränderbar. Ganz so einfach ist es technisch nicht. Die kryptografische Verkettung sorgt dafür, dass nachträgliche Änderungen an bereits gespeicherten Daten erkennbar werden. Mit jedem weiteren bestätigten Block wird es in vielen Blockchain-Systemen zudem schwieriger, ältere Einträge nachträglich zu verändern. Wie gut eine Blockchain vor solchen Änderungen geschützt ist, hängt vom jeweiligen Netzwerk und seinem Konsensmechanismus ab.

Welche Rolle spielen Proof of Work und Proof of Stake?

Blockchains benötigen Regeln, nach denen sich das verteilte Netzwerk auf gültige Blöcke und einen gemeinsamen Zustand einigt. Bitcoin verwendet dafür Proof of Work; Ethereum nutzt seit 2022 Proof of Stake. Beide Verfahren verfolgen das Ziel, Konsens zu ermöglichen, setzen dafür aber unterschiedliche technische und wirtschaftliche Mechanismen ein.

Blockchain und Bitcoin: Was ist der Unterschied?

Bitcoin ist ein konkretes Netzwerk mit der Kryptowährung BTC. Die Blockchain ist das dort verwendete Register, in dem die Transaktionshistorie fortgeschrieben wird. Die Blockchain-Technologie ist jedoch nicht auf Bitcoin beschränkt. Auch Ethereum und zahlreiche andere Netzwerke verwenden eigene Blockchains mit jeweils unterschiedlichen Regeln und Funktionen.

Blockchain und Kryptowährung sind nicht dasselbe

Eine Kryptowährung ist eine digitale Einheit, die innerhalb eines entsprechenden Netzwerks übertragen und genutzt werden kann. Die Blockchain bildet dabei das Register, in dem Transaktionen und weitere Daten gespeichert beziehungsweise verarbeitet werden können. Viele Blockchain-Netzwerke besitzen einen eigenen Coin. Darüber hinaus können Blockchains weitere Anwendungen wie Smart Contracts ermöglichen.

Öffentliche und zugangsbeschränkte Blockchains

Bei öffentlichen, erlaubnisfreien Netzwerken kann grundsätzlich eine breite Gruppe von Teilnehmern Transaktionen prüfen oder die Blockchain einsehen; die konkrete Teilnahme am Konsens richtet sich nach dem jeweiligen Protokoll. Daneben gibt es zugangsbeschränkte Systeme, bei denen festgelegt wird, wer lesen, schreiben oder validieren darf. Wie offen oder dezentral eine Blockchain ist, hängt daher vom jeweiligen Netzwerk ab.

Welche Vorteile und Grenzen hat eine Blockchain?

Blockchains können einen gemeinsamen, nachvollziehbaren Datenstand zwischen Teilnehmern ermöglichen, die nicht auf eine einzige zentrale Datenbank angewiesen sein sollen. Kryptografische Verknüpfungen und Konsensregeln erschweren unbemerkte nachträgliche Änderungen. Diese Eigenschaften bringen jedoch auch Nachteile mit sich: Je nach Netzwerk können Transaktionen langsamer oder teurer sein als in zentralen Systemen. Auch die Verarbeitung einer großen Zahl von Transaktionen kann bei manchen Blockchains eine Herausforderung sein. Zudem lassen sich fehlerhafte Transaktionen oder an eine falsche Adresse gesendete Kryptowerte häufig nicht einfach rückgängig machen. Eine Blockchain ist deshalb nicht für jede Aufgabe automatisch die bessere Lösung.

Häufige Fragen zur Blockchain

Wer kontrolliert eine Blockchain?

Das hängt vom jeweiligen Netzwerk ab. Bei öffentlichen Blockchains verteilen sich Prüfung, Konsens und Softwareentwicklung auf unterschiedliche Teilnehmer. Wie dezentral die tatsächliche Kontrolle ist, muss deshalb für jedes Netzwerk einzeln betrachtet werden.

Kann jeder eine Blockchain einsehen?

Viele öffentliche Blockchains lassen sich über einen Block Explorer einsehen. Das gilt aber nicht für jede Blockchain und bedeutet auch nicht, dass hinter jeder Adresse automatisch eine reale Person öffentlich bekannt ist.

Braucht jede Kryptowährung eine eigene Blockchain?

Nein. Coins wie BTC oder ETH gehören zu ihren jeweiligen Netzwerken. Viele Token werden dagegen auf einer bereits bestehenden Blockchain ausgegeben und besitzen keine eigene Blockchain.

Fazit: Blockchain als gemeinsames digitales Register

Eine Blockchain verbindet ein verteiltes digitales Register mit Kryptografie und einem Konsensmechanismus. Dabei greifen Transaktionen, Blöcke, Hashes und Nodes ineinander. Wer dieses Grundprinzip versteht, kann auch die Unterschiede zwischen Bitcoin, Ethereum und anderen Blockchain-Netzwerken leichter einordnen.

Quellen

• NIST: Blockchain
• NIST IR 8202: Blockchain Technology Overview
• ethereum.org: Blocks
• ethereum.org: Consensus mechanisms