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Wie die ฿itcoin-Blockchain funktioniert und was du über die Zukunft von Bitcoin wissen solltest

22 Minuten

Eine neue Innovation betritt die Bühne: Die Blockchain. Eine beispiellose Technologie, die den dezentralen und digitalen Bitcoin überhaupt erst ermöglicht. Wir besprechen wie die Bitcoin-Blockchain funktioniert und welche Probleme Bitcoin an der Skalierung hindern. Das hilft uns aktuelle Entwicklungen wie SegWit, neue Ideen wie das Lightning Netzwerk oder Anwendungen wie Smart Contracts einschätzen zu können und macht uns unabhängiger von nebulösen Prognosen.

Warum ist Bitcoin überhaupt relevant?

Stell dir ein Bild vor. Dieses Bild willst du nun verkaufen und tatsächlich findest du einen Käufer. Der Käufer überweist das Geld während du das Bild verschickst. Zu keinem Zeitpunkt hast du sowohl Bild als auch Geld. Stell dir ein weiteres Bild vor. Dieses Bild aber digitalisierst du - du machst ein Foto. Auch das Foto willst du verkaufen. Das Problem: Ein Foto kann zu einfach kopiert werden und kann daher mehrfach verkauft werden. Damit hat das Foto aber beinahe keinen Wert mehr für den Käufer.
Noch problematischer wird es, wenn du dir statt diesem Foto nun ein digitales Geld vorstellst. Ein digitales Geld sollte nicht einfach kopierbar sein, denn ansonsten kann es ebenfalls mehrfach ausgeben werden. Diese Problematik nennt man Double-Spending. Es soll mit Bitcoin gelöst werden.

Ein weiterer Grund, der zur Entwicklung von Bitcoin und der Blockchain geführt hat, ist ein Vertrauensverlust. Man hat das Vertrauen in Intermediäre wie Banken sowie andere zentral verwaltete Institutionen verloren. Nicht zufällig ist Bitcoin vom Pseudonym Satoshi Nakamoto 2008/09 entwickelt und vorgestellt worden - zur Zeit der Finanzkrise.
Warum? Stell dir vor, du besitzst ein Stück Land. Was aber wenn ein Anderer dieses Land beansprucht? Du musst nachweisen können, dass das Grundstück nicht dem Anderen, sondern dir gehört. Heute hat man die Möglichkeit zum Amt zu gehen. Dort befindet sich bildlich gesprochen ein Buch. In dieses Buch wird eingetragen, wem welches Grundstück gehört. Natürlich befindet sich dort heute kein Buch mehr, sondern eine digitale Datenbank / ein digitales Register.
Genau das ist die Blockchain - nichts anderes als ein Register. Allerdings ist dieses Register nicht zentral von einem Amt verwaltet, sondern dezentral organisiert und öffentlich einsehbar. Trotz der Dezentralität müssen wir uns aber auf ein Version des Register einigen - wir müssen einen Konsens bilden. Mehrere unterschiedliche Datenbanken würden eine eindeutige Zuordnung des Grundstück zu einem Besitzer verhindern und es würde sich die Frage stellen, welche Datenbank vorzuziehen ist. Deshalb synchronisieren sich die Datenbanken, um ein Konsens zu bilden - wie besprechen wir später.


Ein globales und dezentrales Netzwerk
Ein globales und dezentrales Netzwerk - bitnodes21.co

Dezentral organisiert bedeutet demnach, dass sich jeder diese Blockchain herunterladen kann und es dadurch möglich ist, dass sich jeder selbst darüber informieren kann, wer was besitzt. Sobald ich in meinem Register also einen Eintrag vornehme, erscheint dieser auch in den anderen Registern. Damit haben wir mehr oder weniger eine gemeinsame Blockchain. Wer in das Buch schreiben kann, werden wir später ebenfalls noch besprechen.
In diesem Register sind Einträge vermerkt. Auch Bitcoin ist nichts anderes als ein Eintrag in jenem Register - Bitcoin ist ein eindeutiger Registereintrag. Stell dir vor du hast links die Bitcoin Einheiten 1, 2, 3 usw. stehen und rechts hast du die Besitzer stehen, also Besitzer A, Besitzer B und Besitzer C. Die Einheiten und Besitzer sind eindeutig verknüpft.
Transaktionen der Bitcoins zwischen den Besitzern finden nicht im eigentlichen Sinne statt. Vielmehr ändern wir die Zuweisungen. Wird Bitcoin Einheit 1 nicht mehr Besitzer A zugeordnet, sondern Besitzer B, entspricht das einer Transaktion von A zu B. Blicken wir noch etwas tiefer.

Ein Erklärungsversuch

Alle Teilnehmer besitzen einen geheimen privaten Schlüssel sowie eine öffentlichen Schlüssel, welcher auch als Adresse dient. Wenn ich nun eine Transaktion ausführe und einem Anderen Bitcoins zukommen lasse, dann beziehe ich den öffentlichen Schlüssel des Empfängers in die Transaktion mit ein und signiere die Transaktion mit meinem eigenen privaten Schlüssel. Das Entschlüsseln dieser Transaktion wird nur dem Empfänger, dessen öffentlichen Schlüssel ich verwendet habe, möglich sein, da er allein den passenden privaten Schlüssel besitzt. Durch das Verschlüsseln und Entschlüsseln von Transaktionen kann die Legitimität einer Transaktion geprüft werden.
Wichtig: Die Verschlüsselung dient der Verifizierung bzw. der Falsifizierung der Legitimität einer Transaktion und nicht etwa um beispielsweise das Transaktionsvolumen oder den Empfänger zu verheimlichen. All das ist mit einem Blockexplorer wie blockchain.info recherchierbar.


Transaktionen im Bitcoin-Whitepaper
Transaktionen im Whitepaper von Satoshi Nakamoto

Die Menschen, die diese Legitimität validieren, nennt man Miner. Miner sammeln die einzelnen Transaktionen, die innerhalb von etwa 10 Minuten getätigt worden sind und verstauen jene in einem Block. Einen Block könnt ihr euch vorstellen wie ein Paket. Die Blöcke sind übrigens auch namensgebend: Block|chain - eine Verkettung von Blöcken. Ein Miner geht also her, nimmt die legitimen Transaktionen und packt sie in einen Block.
Es stellt sich natürlich nun die Frage, welcher Miner diesen Block in die Datenbank aufnehmen darf. Denn dieser Miner könnte eine Transaktion verfälschen und sich selbst zum Empfänger der Transaktion machen. Deshalb hat man überlegt, wie man dies regeln kann und hat sich für den Zufall entschieden. Die Miner müssen eine Art Rechenaufgabe lösen. Diese Lösung müssen Sie als erste finden und allen anderen davon berichten. Wenn Sie das tun, können sie einen Block veröffentlichen und damit die Transaktionen in der Bitcoin-Blockchain verewigen. Diese "Rechenaufgabe" nennt man auch Proof-of-Work, da diese Rechenaufgabe als Beweis für einen Arbeitsaufwand betrachtet wird - Arbeit in Form von Rechenleistung.

Schauen wir uns an was genau damit gemeint ist: Die Rechenaufgabe ist eigentlich keine Rechnung, denn es existiert kein Rechenweg. Stattdessen muss die richtige Lösung erraten werden.
Jetzt sollte ich euch erklären was ein Hash ist. Ein Hash ist eine Folge von Zahlen bzw. Buchstaben (formatabhängig). Man kann beispielsweise aus einem Text einen Hash bilden. Ein Text besteht natürlich aus Buchstaben, aus Satzzeichen usw.. Dabei ist der Hash von jedem Zeichen und jedem Satzzeichen abhängig. Sollte sich dieser Text nur geringfügig ändern, erhält man einen vollkommen anderen Hash.
Ebenso kann man aus den Transaktionen im Block einen Hash bilden. Im Body des Blocks befinden sich die Transaktionen. Im Header des Blocks befinden sich noch weitere Angaben. Unter anderem eine Nonce. Einen Nonce ist nichts anderes als eine Variation. Wenn ihr nun den Hash der Transaktionen bildet und diesen Hash wie erwähnt erraten müsst, könnt ihr nicht ständig neue Transaktion auswählen, um einen anderen Hash zu erhalten, welcher genügend klein ist. Warum? Es sind eben diese Transaktionen, die durchgeführt worden sind und keine anderen. Ihr braucht einen zweiten Wert, damit ihr die Transaktionsauswahl unverändert lassen könnt - die Nonce. Ihr kombiniert also den Hash der Transaktionen mit der Nonce und erhaltet eine mögliche Lösung (bzw. einen neuen Block!). Diese kann richtig oder falsch sein. Sollte sie richtig sein, müsste ihr das als Miner allen mitteilen und dann könnt ihr diesen Block der Blockchain anfügen.
Jeder neue Block verweist übrigens auf alle zuvor geminten Blöcke, weshalb es nicht mehr möglich ist einen Block nachträglich zu ändern. Auch der Verweis auf die zuvor geminten Blöcke ist als Hash im Blog Header enthalten. Außerdem wird ein neuer Block immer der längste Bitcoin-Blockchain zugeordnet. Genau genommen geht es hier weniger um die Länge als vielmehr um die Rechenleistung, die aufgewendet worden ist, um die Blockchain zu erstellen. Das ist ein wesentliches Sicherheitsmerkmal. Aber der Einfachheit halber sprechen wir von der "längsten" Verkettung. Die Rechenleistung spielt noch eine andere Rolle. Denn die Wahrscheinlichkeit den Proof-of-Work als erster Miner zu leisten, ist natürlich von der Rechenleistung abhängig. Weshalb? Miner müssen raten. Je mehr Rechenleistung ein Miner hat, desto mehr Kombinationen kann er in einer bestimmten Zeit ausprobieren und desto höher die Wahrscheinlichkeit früher den passenden Hash zu finden.

Warum aber sollten Miner das tun? Sie müssen Rechenleistung aufwenden, was Energie usw. kostet. Sie tut das u.a. deshalb, weil sie einen Block Reward bekommen. Der Block Reward beträgt momentan 12,5 BTC. In drei Jahren (alle 210.000 Blöcke) halbiert sich dieser Betrag auf 6,25 BTC. Miner hatten auch schon 25 und davor 50 Bitcoin als Block Reward erhalten. Aber wie gesagt, der Block Reward halbiert sich alle vier Jahre bzw. alle 210.000 Blöcke bis 21 Millionen Bitcoins geschürft sind und alle verfügbaren Bitcoins existieren. Das wird etwa im Jahr 2140 der Fall. Allerdings haben werden die meisten Bitcoin schon im Jahr 2040 geschürft sein.

Das Halfing dieses Block Rewards wird immer wieder kritisiert, da es bedeutet, dass der Anreiz für Miner die Rechenleistung für das Netzwerk zur Verfügung zu stellen immer weiter sinkt. Jene könnten diese Rechenleistung auch dazu verwenden das Bitcoin Netzwerk anzugreifen und dadurch Gewinne zu machen. Es gibt Kalkulationen, die ich nicht weiter vertiefen will, die ganz klar zeigen, dass man besser beraten ist mitzuspielen als dagegen zu spielen. Sobald die Rechenleistung der "bösen" Miner 51+% beträgt, ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein "böser" Miner den Block verfälschen kann, höher als die Wahrscheinlichkeit, dass die Transaktionen unverfälscht verarbeitet werden. Das ist die berühmte 51%-Attacke. Wichtig hier: Wir sprechen von Wahrscheinlichkeit! Momentan ist das unrentabel, aber mit dem Sinken des Anreizes könnte sich das ändern.
Ein weiteres interessantes Szenario ist das folgende: Nehmen wir an die Legitimität von zwei Transaktionen ist bestätigt. Beide Transaktion werden von demselben Absender ausgeführt. Jedoch wird dieselben Einheiten verwendet und an zwei unterschiedliche Empfänger übermittelt. Die Transaktionen in einem Block dürfen sich zwar nicht widersprechen, aber es könnte doch sein, dass Transaktion A in einem anderen Block untergekommen ist als Transaktion B. In zwei verschiedenen Blöcken befinden sich demnach zwei verschiedene Transaktionen für denselben Bitcoin. Es stellt sich nun die Frage, welche Transaktion gilt. Die Antwort ist banal: Es ist egal. Es ist letztlich egal welche Transaktion in der Blockchain verewigt wird, denn beide sind vom Absender gewollt - eine wird eben ausgeführt.

Bitcoin's aktuelles Skalierungsproblem

Die Halbierung des Rewards führt allerdings noch zu weiteren Problemen. Denn wenn dieser abnimmt, könnte man die Transaktionsgebühren, die der Miner zusätzlich erhält, erhöhen. Das will aber kein Nutzer. Stell dir vor du kaufst einen Kaffee für Bitcoin im Wert von 1,50 € und musst Transaktionsgebühren in Höhe von 1 € zahlen. Blödsinn! Dann müssen es eben mehr Transaktionen in einem Block sein - nach dem Motto Kleinvieh macht auch Mist. Damit sind wir bei einem aktuellen Thema - dem Skalierungsproblem. Momentan sind sechs bis sieben Transaktionen pro Sekunde und damit etwa 4200 Transaktionen je Block und je zehn Minuten möglich. Das könnte sich demnächst verdoppeln, aber dazu gleich. Jedenfalls ist/wird das zu wenig. Insbesondere wenn Bitcoin eine globale Alternative werden soll.
In den letzten Monaten hat sich gezeigt, dass die Bestätigungszeiten länger wurden, da die Transaktion immer länger auf einen Block warten musste, der noch frei war. Aufgrund dessen haben die Menschen die Transaktionsgebühren erhöht, um schneller eine Transaktion ausführen zu können. Denn je höher die Gebühren sind, desto eher ist der Miner gewillt diese Transaktion zu bevorzugen. Und deshalb haben wir tendenziell längere Bestätigungszeiten und höhere Transaktionsgebühren.
Bitcoin ist auch deshalb erfunden worden, weil Überweisungen effizienter sein sollten als bisher. Nun fordern selbsternannte Experten die Transaktionsgebühren einfach vollständig zu entfernen. Transaktionsgebühren sind allerdings auch ein Spam-Schutz!
Also ein neuer Ansatz: Man muss doch nicht zwingend alle Transaktionen und nicht alle Transaktionen sofort über in die Blockchain abwickeln, denn nicht alle Transaktionen sind es wert. Der Kaffee für 1,50 Euro ... muss der wirklich sofort über die Blockchain abgewickelt werden? Oder können wir nicht einen neuen Zahlungskanal, eine Off-Chain, neben der eigentlichen Bitcoin-Blockchain eröffnen, wo wir die Regeln anpassen können?

Vor der Antwort darauf will ich noch kurz auf MultiSig-Transaktionen zu sprechen kommen. Ein 2 von 2 MultiSig bedeutet beispielsweise, dass zwei von zwei Beteiligten der Transaktion zustimmen müssen. Bei einem 2 von 3 MultiSig müssen demnach zwei von dreien zustimmen, um diese Transaktion auszulösen. Bei MultiSig-Transaktionen müssen also stets mehrere, aber nicht zwingend alle, einer Transaktion zustimmen. Nun also zur Off-Chain.

Ich öffne einen Zahlungskanal zwischen mir und dir und gebe einen Bitcoin hinein. Die Transaktion des Bitcoins markiere ich mit einer "nlocktime" von beispielsweise 10 Tagen. Nach diesen 10 Tagen bekomme ich diesen Bitcoin einfach wieder zurück überwiesen, sollte nichts weiter damit passiert sein. Zugegebenermaßen ziemlich sinnlos, denn dann hätte ich es auch bleiben lassen können. Aber es wird interessant, wenn ich bei dir etwas im Wert von 0,5 BTC kaufe und dir diesen Betrag im Zahlungskanal überweise. Damit hast du 0,5 BTC und ich ebenfalls. Diese Transaktion wird nun mit einer neuen nlocktime von neun Tagen markiert, also einen Tag vor der nlocktime von 10 Tagen. Womöglich kaufst du am nächsten Tag etwas von mir in Höhe von 0,2 Bitcoin. Du überweist mir diese 0,2 BTC und das neue Verhältnis beträgt 0,7 BTC für mich und 0,3 Bitcoin für dich. Damit haben wir wieder eine neue nlocktime von acht Tagen. Angenommen es werden keine weiteren Transaktionen ausgeführt, wird dir nach acht Tagen über die Bitcoin-Blockchain 0,3 BTC überwiesen.
Wir haben uns einige Transaktionen über die Blockchain erspart und vermerken auf der Blockchain nur den Endstand der Transaktionen, die wir über die Off-Chain ausgeführt haben. Eine solchen Off-Chain könnte auch ohne Transaktionsgebühren funktionieren.
Ähnlich funktioniert das übrigens mit Sidechains. Hier werden die Bitcoins auf der Bitcoin-Blockchain "eingefroren", um sie auf der Sidechain verwendbar zu machen. Das wird auch als Proof-of-Possession bezeichnet. Der Name einer Off-Chain, an der aktuell gearbeitet wird, ist das Lightning Network.

Das Lightning Network wird momentan auch wegen Segregated Witness, kurz SegWit, diskutiert. SegWit ermöglicht es mehr Platz in einem Block zu schaffen, indem man die Signatur, die etwa 60% ausmacht, umstrukturiert und dadurch die Kapazität von 1 MB auf 2 MB (maximal) erhöht. Statt 4200 könnten dann theoretisch 8400 je Block und je 10 Minuten ausführt werden.
Bevor ich davon berichte, was in letzter Zeit los war, will ich noch kurz erklären was eine Fork (Gabelung) ist. Auch hierzu ein Beispiel: Stell dir ein Textbearbeitungsprogramm vor. Nun muss diese natürlich immer wieder aktualisiert werden. Genau genommen hat man nach dem Update zwei Version - die alte und die neue Version. Wenn man nun ein neues Textdokument mit der neuen Version erstellt, kann es sein, dass die alte Version der Software das Textdokument akzeptiert oder nicht - und umgekehrt. Wenn die alte Version die neue Version akzeptiert, spricht man von einer Softfork. Diese kommen immer wieder vor und sind auch nicht weiter dramatisch. Eine Hardfork bedeutet, dass das alte das neue nicht akzeptiert.
Bei einer Hardfork entsteht meistens auch ein Altcoin. Altcoin bedeutet übrigens nichts anderes als alternativer Coin. Ether (ETH), Litecoin (LTC), Monero (XMR), Zcash (ZEC) usw. sind alles Altcoins. Seit kurzem auch Bitcoin Cash (BCH).

Nun zu SegWit: Neue Vorschläge, sogenannte Bitcoin Improvement Proposals, kurz BIP, können von allen vorgeschlagen werden, aber nur die Miner können darüber abstimmen. Miner sind wie wir nun wissen die Leute, welche die gesamte Blockchain heruntergeladen haben und auch aktiv an der Verifizierung der Legitimität und an der Konsensbildung mitarbeiten. Daneben gibt es noch User i.S.v. Full Nodes, die die Blockchain heruntergeladen haben, aber nicht wie die Miner mitarbeiten.

Da die Miner lange keine Mehrheit für SegWit bildet konnten bzw. wollten (das aber wurde von den Usern gefordert), haben die User mit einem UASF, dem User Activated Soft Fork gedroht. Sie haben gedroht die geminten Blöcke der Miner nicht mehr zu akzeptieren, wenn diese nicht SegWit signalisieren. Um den UASF zu verhindern haben diverse Unternehmen u.A. im Rahmen des New York Agreements, kurz NYA, SegWit 2X ins Leben gerufen und SegWit (nicht SegWit 2X) noch vor dem UASF am 01.08.2017 einzuleiten. SegWit 2X soll im November folgen.

Update: SewWit 2X wird nicht stattfinden! Quelle: linuxfoundation.org (Stand: November 2017)

Dennoch kam es dann zu einem Hardfork und damit zu einem neuen Altcoin - Bitcoin Cash (BCH). Mit Bitcoin Cash hat man die Kapazität nicht wie bei SegWit 2X auf 2 MB, sondern auf 8 MB erweitert und auf SegWit verzichtet. Diese Entwicklung wird Ende des Jahres vermutlich nochmals interessant werden.

Ein weiteres Problem von Bitcoin ist die Volatilität, also die Kursschwankung des Bitcoins. Geld, in diesem Fall die Kryptowährung, muss drei Eigenschaften haben. Es muss erstens Tauschmittel, zweitens Wertspeicher und drittens Recheneinheit sein. So jedenfalls die Theorie. Die Preisvolatilität beeinträchtigt den Wertspeicher negativ. Die beschränkte Geldmenge von 21 Millionen Stück ist positiv zu betrachten, da damit keine Inflation stattfindet. Die Vermögensverteilung ist auch etwas kritisch zu betrachten, da 96% weniger wie einen Bitcoin besitzen und wenige Menschen sehr viele Bitcoins besitzen. Die Tauschmitteleigenschaft ist gegeben, auch wenn es Bitcoin heute im Vergleich zu Fiatwährungen noch an Akzeptanz mangelt. Als Recheneinheit dient Bitcoin natürlich hervorragend, da sich eine Einheit in die kleinste Einheit mit Namen Satoshi untergliedern lässt. Die kleinste Einheit - ein Satoshi bzw. 0,00000001 BTC - ist momentan weniger als ein Cent wert.

Was wird Bitcoin zukünftig wert sein?

Immer wieder wird die Frage nach dem Wert von Bitcoin gestellt. Einige Gedanken hierzu:
Bitcoin ist genau das wert, was eben jemand bereit ist dafür zu zahlen. Okay, aber habt ihr euch schon mal gefragt, warum Bitcoin so viel mehr wert ist als ein Altcoin? Ein Altcoin ist letztlich eine Kopie von Bitcoin und in manchen Bereichen ist ein Altcoin Bitcoin technisch sogar überlegen. Die Technologie kann also kaum dafür verantwortlich sein. Was ist es dann? Möglicherweise ist es die Akzeptanz. Bitcoins hat eben die höchste Akzeptanz. So mancher Altcoins hat da noch ein Problem mit der Akzeptanz.
Es sind verschiedene zukünftige Szenarien denkbar. Eines ist die Idee eines staatlichen Coins. Häufig wird so getan als würden sich Banken und Staaten überhaupt nicht für die Blockchain-Technologie interessieren. Das ist vermutlich falsch. Banken arbeiten schon lange an einer Möglichkeit die Blockchain in den Interbankenmarkt zu integrieren. Auch Staaten werden sich mehr und mehr dafür interessieren. Ein solcher kann auch für die nötige Akzeptanz eines neuen Altcoins sorgen. Beispielsweise indem der Staat diesen als gesetzliches Zahlungsmittel einführt oder indem er die Steuern damit begleichen lässt. Da dieses Szenario von genau einer dominanten Kryptowährung ausgeht, könnte der staatliche Coin Bitcoin schwächen.
Andere meinen, dass wir viele unterschiedliche Kryptowährungen haben werden. Bitcoin und viele andere Altcoins. Jeder wird sich demnach für einen Lieblingswährung entscheiden können und intelligente Schnittstellen werden den Rest regeln.

Um etwas den Wert von Bitcoin besser einschätzen zu können, kann man verschiedene Kennzahlen und deren Entwicklung messen. Zwar ist die Prognose eines absoluten Wertes Blödsinn, doch können wir die nicht-monetäre Entwicklung von Bitcoin beurteilen und mit der Kursentwicklung vergleichen. Der Bitcoin Preis hat sich in einem Jahr bis dato ungefähr versiebenfacht. Noch vor einem Jahr betrug der Preis für eine Bitcoin 500€ - 600 € und momentan kostet ein Bitcoin knapp 4000€. Die Milchmädchenrechnung wäre von einer Versiebenfachung des Preises auf eine Versiebenfachung der KPIs zu schließen. Aber natürlich könnte man auch meinen, dass die Verdopplung einer Kennzahl die Versiebenfachung des Preises rechtfertigt.
Also, die Anzahl der Nutzer ist wegen der Netzwerkeffekte wichtig, aber die Akzeptanz durch die Unternehmen ist ebenso relevant. Derzeit sind es mehrere hunderttausend Akzeptanzstellen. Schaut selbst auf coinmap.org (siehe Weblinks) nach wo Bitcoin in eurer Nähe akzeptiert wird. Auch die Entwickler müssen berücksichtigt werden. Messbar ist dies beispielsweise über die GitHub Projekte, wovon mehrere tausend mit dem Bezug zu Bitcoin & Co. existieren. Bitcoin ist eines der derzeit beliebtesten Wikipedia Artikel und die Medienpräsenz ist subjektiv betrachtet in letzter Zeit sehr gestiegen. Auch technische Kennzahlen wie die Hashrate, die Gesamtleistung des Netzwerkes, sind interessant. Die Hashrate hat sich beispielsweise mit 8 Trillionen Hash pro Sekunde (8 EH/s) verachtfacht. Die Anzahl der Wallets wurde 2016 mit circa 9 Millionen beziffert. 2017 sind es ungefähr 16 Millionen. Weitere KPIs bei blockchain.info.


Wertfindung
Investiert wird mehr in das was Bitcoin sein kann als in das was Bitcoin ist

Zuletzt noch ein Fakt, der mir ein bisschen Sorgen bereitet. Häufig liegen Bitcoins brach, d.h. sie werden lange Zeit nicht verwendet. Das ist ein Zeichen für die Spekulation im Markt. Das ist einerseits legitim, andererseits ist es ein Problem, denn dann ist Bitcoin vielmehr ein Spekulationsobjekt und nicht das was es sein soll - ein digitales Geld. Ich finde schon, dass man die Probleme und Risiken ansprechen muss, um sie dann lösen zu können. Allerdings hat Bitcoin bisher noch jede Krise überstanden.

Beispiele möglicher Anwendungsbereiche der Blockchain

Sprechen wir nun noch über die möglichen Verwendungszwecke, die die Blockchain außerhalb des monetären Bereichs noch erlaubt. Ebenso wie das Internet anfangs nur zur Vermittlung sowie dem Transport von Informationen diente und erst später Anwendungen ergänzt wurden, wird es auch für diese Technologie zukünftig ein weites Spektrum an Anwendungen geben.
Wir sprechen heute häufig davon, dass Dinge im Zeitalter des Internet of Things (IoT) miteinander kommunizieren werden. Aber die Maschinen werden auch Transaktionen für verschiedene Dienste austauschen. Mikrotransaktionen sind hierbei besonders interessant. Diese sind zum Beispiel auch für die dezentrale Sharing-Economy notwendig. Aber auch bereits existierende Dinge wie Wahlen oder digitale und dezentral organisierte Marktplätze sind vorstellbar. Natürlich auch Crowdfunding oder Initial Coin Offerings (ICO) bzw. Token Sales, die zukünftig noch deutlich stärker reguliert (tlw. verboten) werden sollen, sind Anwendungen der Blockchain-Technologie.

All die genannten und nicht genannten Anwendungen haben tiefer liegende Prinzipien von denen ich nun einige erläutern will.
Beginnen wir mit dem Proof-of-Existence. Man kann die Blockchain einerseits für Bitcoins nutzen, man kann dort aber auch andere Inhalte festhalten. Erinnert euch an den Hash. Der erwähnte Text, aus welchem ein Hash generiert werden kann, könnte beispielsweise eine wissenschaftliche Entdeckung sein. Vermutlich müsst ihr irgendwann nachweisen, dass ihr diese Entdeckung zu allererst gemacht habt. Der Hash ist wie wir wissen abhängig von jedem einzelnen Zeichen und von jedem Satzzeichen. Wenn also der Hash einer Transaktion in die Datenbank eingepflegt werden kann, ist dies auch für der Hash der wissenschaftlichen Entdeckung möglich. In der Blockchain wird alles mit einem Zeitstempel markiert, der sich im Block Header befindet. Damit ist nachweisbar, seit wann ein bestimmter Hash existiert und wer den Hash in die Blockchain eingepflegt hat.
Das Schmankerl dabei ist, dass die wissenschaftlich Entdeckung selbst nicht öffentlich ist - nur deren Hash, welcher keine Möglichkeit bietet auf den Text rückzuschließen. Dank der Eigenschaften einer Blockchain kann der Hash und damit die schriftlich notierte Entdeckung nachträglich nicht geändert. Würde man das tun, würde man einen anderen Hash erhalten, welcher nicht auf der Blockchain existiert. Das ist beispielsweise nützlich, um Lagerbestände, Quartalszahlen oder auch Grundstücksrechte vor einer nachträglichen Änderung zu schützen. All diese Nachweise sind außerdem authentisch. Beispielsweise könnten Organisationen wie Universitäten Zertifikat ausstellen, deren Authentizität durch die neue Technologie bewiesen werden kann.

Etwas anderes sind sogenannte Colored Coins - eingefärbte Coins. Die Idee ist, dass man Coins mit bestimmten Merkmale prägt. Beispielsweise könnte eine kryptographische Einheit eine Aktie repräsentiert. Aktien oder physische Werte können jedoch nicht gleich gehandelt werden wie Bitcoin & Co., weil diese selbst nicht in die Blockchain integrierbar sind, da sie damit nicht kompatibel sind. Deshalb benutzt man einen Bitcoin, einen Altcoin bzw. einen Token als Repräsentanten. Problematisch ist dabei allerdings die Verknüpfung von Kryptoasset und Aktie und der Verlust von Homogenität. Denn wenn Bitcoin beispielsweise als Repräsentant einer Aktie dienen würde und um Merkmale ergänzt werden würde, wären die Bitcoins untereinander nicht mehr austauschbar, weil nicht mehr homogen.

Handelt es sich bei dem Kryptoasset um einen physischen Wert, deren Besitzer sich durch einen Token beispielsweise identifiziert, spricht man von Smart Properties. Ein Unternehmen namens slock.it stellt intelligente Schlösser her, die dazu dienen den Mietern von Airbnb Wohnung, welche nach der Zahlung einen bestimmten Token erhalten haben, automatisiert Eintritt zu gewähren. Das ist ein Beispiel für eine solche Smart Property Verknüpfung.

Wovon die meisten Zuhörer vermutlich auch schon gehört haben, sind sogenannte Smart Contracts. Wer sich hierfür interessiert, dem empfehle ich Ethereum anzuschauen, da hier wie ich finde besser Möglichkeiten für Smart Contracts angeboten werden. Einen Smart Contract könnt ihr euch nun vorstellen wie eine If-Then-Anweisung auf Basis der Blockchain. Wenn A eintritt, dann tue B. Tritt ein solches Ereignis ein, wird zum Beispiel eine Transaktion ausgelöst.
Angenommen jemand nimmt einen Kredit auf, um ein Auto kaufen zu können. Die Bank will dummerweise eine Sicherheit haben. Nun ist dieses Haus ja mehr wert als das Auto und verständlicherweise will der Kreditnehmer nicht den Wert des Hauses als Sicherheit hinterlegen, da dieses Haus mehr Wert hat als das Auto. Um dieses Problem zu lösen, führt der Kreditnehmer eine Transaktion an den Kreditgeber in Höhe des Kreditbetrags mit einer nlocktime aus, was bedeutet, dass zu einem bestimmten Datum dieser Betrag an den Kreditgeber überwiesen wird. Somit ist die Sicherheit für den Kreditgeber gegeben und gleichzeitig kann der Kreditnehmer den Kredit bis zum vereinbarten Datum Stück für Stück zurückzahlen. Tut er dies vollständig, wird die Transaktion zum Stichtag nicht ausgeführt. Tut er dies nicht, wird dem Kreditgeber die Sicherheit überwiesen. All diese Dinge regelt man mit Hilfe eines Smart Contracts und anderen bereits erwähnten "Werkzeugen".

Was ich zu allerletzt noch ansprechen möchte, sind Oracles. Häufig müssen wir externe Zustände berücksichtigen. Beispielsweise Sportereignisse oder Börsenkurse. Für Smart Contracts sind diese Ereignisse interessant, um beispielsweise eine Sportwette vertraglich zu regeln. An den Gewinner würde dann eine vereinbarte Summe überwiesen werden. Dazu muss man allerdings wissen, wie Sportergebnisse ausgefallen sind. Es stellt sich die Frage, wie man einen Smart Contract darüber informiert. Genau das ist die Aufgabe der Oracles. Oracles ermöglichen es externen Zustände auf der Blockchain zu berücksichtigen. Blöd nur, dass sie zentral organisiert werden müssen. Das ist natürlich ein Problem, da Oracles unabsichtlich oder absichtlich falsche Informationen liefern könnten oder auch einfach nur nicht erreichbar sind.
Auch hier kommen wieder MultiSig-Transaktionen zum Einsatz. Von drei Beteiligten müssen zwei zustimmen. Die drei Beteiligten sind in diesem Beispiel zwei gegen einander wettende Menschen und ein Oracle. Alle informieren über den Ausgang der Sportereignisses und der Verlierer der Wette vermittelt ein falsches Ergebnis. Da der Gewinner und das unabhängige Oracle das wahre Ergebnis mitteilen und damit die notwendigen 2 von 3 zustimmen, wird die Transaktion an den Gewinner ausgelöst.
Um dieses Verfahren noch sicherer und unabhängiger zu machen, kann man auch ein 8 von 15 MultiSig nutzen. Dabei haben die beiden Menschen je 4 Stimmen/ 4 Schlüssel und sieben Oracles je eine Stimme/ einen Schlüssel. Sollte ein Oracle einen Fehler machen, ist es den Menschen gemeinsam immer noch möglich alle Oracles zu überstimmen. Dabei können sie selbst von den Oracles nicht überstimmt werden - der Smart Contract ist damit etwas menschlicher.

Kurz und Knapp

"Wir haben ein System für elektronische Transaktionen vorgeschlagen, ohne uns auf Vertrauen zu stützen. Wir sind vom üblichen System von aus digitalen Signaturen erstellten Coins ausgegangen, das eine starke Kontrolle über die Eigentümerschaft bietet, aber unvollständig ist ohne eine Methode, um Mehrfachausgaben zu verhindern. Um dieses Problem zu lösen haben wir ein Peer-to-Peer-Netzwerk vorgeschlagen, das Arbeitsbeweise benutzt, um eine öffentliche Historie von Transaktionen aufzuzeichnen, die für einen Angreifer rasch unmöglich veränderbar sind, solange ehrliche Nodes die Mehrheit der CPU-Leistung kontrollieren. Das Netzwerk ist in seiner unstrukturierten Einfachheit robust. Die Nodes arbeiten alle zur gleichen Zeit mit nur wenig Koordination. Sie müssen nicht identifiziert werden, da die Nachrichten nicht zu einer bestimmten Stelle geleitet werden und nur auf Basis der besten Bemühungen ausgeliefertwerden müssen. Knoten können das Netzwerk nach Belieben verlassen bzw. diesem beitreten und den Proof-of-Work als Nachweis dafür akzeptieren, was während ihrer Abwesenheit geschehen ist. Sie stimmen mit ihrer CPU-Leistung ab, drücken ihre Akzeptanz von zulässigen Blocks dadurch aus, dass sie an deren Erweiterung arbeiten und weisen ungültige Blocks dadurch ab, dass sie sich weigern, an diesen zu arbeiten. Alle erforderlichen Regeln und Anreize können mit Hilfe dieses Konsensmechanismus durchgesetzt werden."
- Satoshi Nakamoto (2008)

Stand: Oktober 2017

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