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Was ist Blockchain?

Krypto-Währungen werden fast immer auf einem verteilten öffentlichen Ledger, der Blockchain, aufgebaut. Dieser Ledger ist ein zentraler Bestandteil der Krypto-Architektur. Er soll sicherstellen, dass das Netzwerk dezentral bleibt, also nicht von einer zentralen Partei kontrolliert werden kann.

Bevor wir uns mit der Blockchain beschäftigen, sollten wir damit beginnen, wie wir hierher gekommen sind. Die Blockchain ist - auf einem sehr einfachen Niveau - eine einfache und leistungsfähige Lösung für ein bekanntes Problem in der Informatik.

BGP

Das Problem der byzantinischen Generäle

Stellen Sie sich vor, es ist das Jahr 500 und Sie sind ein General, der in der Armee des Byzantinischen Reiches dient. Sie befehligen eine Division der Armee, und es gibt noch weitere Generäle wie Sie, die jeweils ihre eigene Division befehligen.

Es war bisher eine gute Woche; Sie haben es geschafft, die Mauern einer feindlichen Stadt erfolgreich anzugreifen und zu umstellen.

Doch leider wehren sich die Bewohner der Stadt und lehnen eine Kapitulation ab.

Als Gruppe müssen Sie sich entscheiden, was Sie nun tun: Greifen Sie die Stadt an oder ziehen Sie sich zurück? Die Generäle stimmen darüber ab, ob man angreifen soll oder nicht. Das Wichtigste ist, dass der Angriff nur dann funktioniert, wenn alle Generäle gleichzeitig daran teilnehmen; wenn nur die Hälfte der Generäle einen Angriff ausführt, wird er nicht erfolgreich sein.

Hier wird es kompliziert. Die Generäle sind räumlich verteilt und können nur über Boten miteinander kommunizieren. Einige dieser Boten können unzutreffende Stimmen abgeben. Schlimmer noch, einige Generäle könnten sich als Verräter entpuppen und absichtlich einer Partei eine Stimme zum Angriff und einer zweiten Partei eine Stimme zum Rückzug geben.

Alle Generäle greifen an = Stadt besiegt
Nicht alle Generäle greifen an = Generäle werden besiegt

Da die Kommunikation nur über Boten erfolgen kann, kann ein Bote auch über die empfangene Nachricht lügen oder widersprüchliche Nachrichten senden:

Verräter-General ruiniert Konsens
Verräter-General ruiniert Konsens

Die Abbildungen oben zeigen eine kleine Anzahl von Generälen und damit eine kleine Anzahl von Nachrichten (oder Kommunikationskanälen) zwischen ihnen. Bei einer kleinen Anzahl dieser Verbindungen sehen wir bereits viele potenzielle Probleme. Stellen Sie sich vor, was passiert, wenn die Zahl der Generäle und Boten (die Parteien im System) steigt.

Was tun Sie also? Wie stellen Sie sicher, dass Sie und Ihre treuen Generalfreunde eine Mehrheitsentscheidung treffen und dass kein Verräter-General ein Problem verursachen kann?

Dieses Szenario, das erstmals 1982 in einer akademischen Arbeit mit dem Titel 'Das Problem der byzantinischen Generäle' vorgeschlagen wurde, ist seit langem ein Thema im Bereich der verteilten Systeme, einem Gebiet der Informatik.

Der Schöpfer von Bitcoin, eine oder mehrere Personen unter dem Pseudonym Satoshi Nakamoto, war der erste, der eine elegante Lösung für dieses berühmte Problem vorschlug: eine so genannte Blockchain.

Konsens

Konsens aufbauen

Die Blockchain ist eine öffentliche Datenbank, die jede Transaktion in einem System in chronologischer Reihenfolge aufzeichnet. Wenn die Generäle eine solche Methode anwenden würden, könnte es so etwas wie eine Liste von Zeilen mit Aussagen geben wie

  • General A sagte General B Angriff um 17 Uhr
  • General B sagte General C Angriff um 19 Uhr
  • General C sagte General D Rückzug

und so weiter und so fort.

Zentralisiert
Zentralisiert
Dezentralisiert
Dezentralisiert
Verteilt
Verteilt

Nakamoto hat ein System entwickelt, in dem jeder Benutzer diese öffentliche Datenbank (oder das Ledger) aller Transaktionen seit dem Start des Bitcoin-Netzwerks herunterladen kann. Es gibt keinen zentralen Archivar - wie eine Bank oder eine Regierung -, der diese Datenbank kontrolliert. Vielmehr ist es über die ganze Welt verteilt und jeder - auch Sie oder ich - kann die Blockchain herunterladen und alle Transaktionen sehen, die von Anfang an stattgefunden haben.

Wir können sogar noch mehr als das. Wir können neue Einträge in diese Blockchain schreiben - um neue Transaktionen hinzuzufügen - oder wir können überprüfen, ob das, was andere in die Blockchain geschrieben haben, wahrheitsgemäß und nicht gefälscht ist.

Das Revolutionäre daran ist, dass die Blockchain es einer Gruppe von Menschen, die über mehrere Regionen verteilt sind und vielleicht einander misstrauen, erlaubt, einen verteilten Konsens zu erreichen.

Question mark

Wie passiert das eigentlich? Wenn jeder die Blockchain herunterladen kann, wie stellen wir sicher, dass alle diese Blockchains synchron und identisch sind?

Question mark

Wir haben erlebt, wie ein Verräter-General die Nachricht 'Angriff' erhielt, aber lügt und behauptet, die Nachricht wäre eigentlich 'Rückzug'. Wie können wir sicherstellen, dass keine böswillige Partei eine frühere Transaktion oder Nachricht manipuliert?

Question mark

Wir sahen auch einen Verräter-General, der zwei widersprüchliche Botschaften schickte und gleichzeitig einem General sagte, er solle 'angreifen' und einem anderen, er solle 'sich zurückziehen'. Wie empfängt die Blockchain widersprüchliche Botschaften und erkennt, welche wahr und welche falsch ist? Woher weiß sie, welche Mitteilung sie annehmen und welche sie ignorieren soll?

Um die Mechanik von Blockchain zu verstehen, müssen wir über Bitcoin, sprechen:Was ist Bitcoin?

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