Blockchain Glossar – Was-ist-was

Die Grundlage der Blockchain ist ein auf alle Nodes (Knoten) des Netzwerks verteiltes Transaktionsregister (distributed ledger). Das heißt, alle Daten werden zwischen den Teilnehmern in einem Peer-to-Peer-Netzwerk geteilt. Alle Teilnehmer dieses Netzwerks haben die gleichen Rechte und die gleichen Informationen und somit die gleichen Voraussetzungen, um an dem System teilzunehmen und neue Informationen hinzuzufügen. Jeder Knoten speichert hierzu den gesamten Informationsbestand. Diese vollständige Redundanz schützt das System gegen einseitige Macht, Ausfall und Manipulation. Das System verwaltet sich selbst und könnte so Prozesse bei Banken und Börsen und in vielen weiteren Branchen vereinfachen.

Das Konsensverfahren ist der entscheidende Baustein, um die Blockchain vor Manipulationen zu schützen. Es verhindert, dass ein Teilnehmer einen Wert mehrfach nutzt – also beispielsweise einen Betrag mehrfach transferiert, obwohl er nur einmal vorhanden ist. Das Konsensverfahren löst dieses „Double-Spending-Problem": Erst wenn die Mehrheit der angeschlossenen Nodes sich über die Schaffung eines bestimmten neuen Blocks einig ist, wird dieser validiert und an die zuvor erstellten Blöcke angehängt.

Alle Transaktionen sind in Blöcken hinterlegt, die sich aneinander ketten – wie ein stetig wachsender, aber miteinander verbundener Stapel Post-its. Die Miner, also die Teilnehmer des Netzwerks, erschaffen neue Blöcke, indem sie in rechenintensiven Arbeitsschritten mehrere Transaktionen zusammenfassen und validieren. Bei diesem sogenannten Mining wird jeder neue Block mit einem Hash-Wert, also einer Art Fingerabdruck des vorherigen Blocks versehen und dann an diesen angehängt. Die Blöcke enthalten auch einen Zeitstempel und eine Nonce, eine zufällig gewählte Zeichenkette. Um für den nächsten Block den Hash-Wert des aktuellen Blocks zu bilden, nutzen Blockchain-Systeme beispielsweise rechenintensive Proof-of-Work-Verfahren. Da jeder neu geschaffene Block mittels Hash-Wert des vorherigen Blocks an diesen angehängt ist, entsteht eine lineare, chronologische Verkettung.

Jeder Rechner kann zu einem Node (engl. Knoten) und damit zu einem vollwertigen Teil eines Blockchain-Netzwerks werden. Denn die Datenbank selbst, also die Blockchain, ist verteilt auf viele sogenannte Nodes (oder Clients), von denen jeder die gesamte Blockchain speichert. Die Nodes empfangen und prüfen mit der entsprechenden Software jede Transaktion und senden sie weiter. Die Software kontaktiert dazu andere Nodes, um eine Info abzuholen oder einzureichen und ist selbst ein Baustein des Netzwerkes. Jeder kann ein Node betreiben, denn die verschiedenen Nodes müssen sich untereinander nicht vertrauen, um konsistente Daten zu gewährleisten.

Anstatt des Vertrauens in eine zentrale Instanz, wird innerhalb der Blockchain beispielsweise ein Proof-of-Work verlangt, der ressourcenintensiv zu erbringen ist. In diesem Prozess entstehen neue Blocks in rechenintensiven Arbeitsschritten, deren Korrektheit von den übrigen Teilnehmern leicht zu überprüfen ist. Dabei ist Geschwindigkeit entscheidend: Wer als erster einen neuen Block berechnet hat, der erhält eine Belohnung. Der neue Block wird vom übrigen Netzwerk nur akzeptiert, wenn die Mehrheit der Rechenleistung im Netzwerk das Ergebnis bestätigt. Das ist zugleich ein Vertrauensmechanismus, denn im Netzwerk rechnet kein Einzelner schneller als das gesamte Netzwerk. Ein betrügerischer Teilnehmer müsste schneller sein als alle anderen zusammen und dafür mehr als 50 Prozent der Rechenleistung kontrollieren, was unmöglich ist, da die einzelnen Teilnehmer oder Nodes sich nicht grundsätzlich und gegenseitig vertrauen. Neben dem Proof-of-Work-Verfahren existieren weitere Verfahren wie etwa Proof-of-Stake oder Proof-of-Burn.