Bitcoin und Blockchain

Bitcoin ist eine Kryptowährung, die kryptografische Verfahren, ein Peer-to-Peer-Netzwerk und eine Blockchain kombiniert.

Die Unterlagen nutzen Bitcoin als Beispiel dafür, wie Hashfunktionen, digitale Signaturen und Konsensmechanismen in einem echten System zusammenspielen.

Grundidee

Bitcoin wurde 2008 von Satoshi Nakamoto vorgeschlagen. Das Ziel war ein digitales Zahlungssystem ohne zentrale Bank oder zentrale Abrechnungsstelle.

Statt einer zentralen Datenbank gibt es ein Netzwerk von Teilnehmerinnen und Teilnehmern, die Transaktionen prüfen und speichern.

Einheiten

Bitcoin-Werte werden in kleineren Einheiten dargestellt.

In der Blockchain werden Werte in Satoshi gespeichert.

Wallet

Ein Wallet enthält nicht „Coins“ wie eine Geldbörse.

Wichtig ist:

Im Wallet befindet sich der private Schlüssel.

Dieser private Schlüssel wird verwendet, um Transaktionen zu signieren. Wer den privaten Schlüssel verliert, verliert den Zugriff auf die zugehörigen Bitcoins.

Wallet-Arten

Die Folien unterscheiden verschiedene Wallet-Typen.

Je bequemer ein Wallet ist, desto mehr Vertrauen muss man oft in andere Systeme setzen.

Transaktionen

Eine Bitcoin-Transaktion ist gültig, wenn sie korrekt signiert ist und in die Blockchain aufgenommen wird.

Vorher wird geprüft:

• Ist die Signatur gültig?
• Gehören die auszugebenden Werte wirklich zur Absenderadresse?
• Wurden dieselben Werte nicht bereits ausgegeben?
• Ist die Transaktion formal korrekt?

Digitale Signaturen sorgen dafür, dass nur jemand mit dem passenden privaten Schlüssel eine gültige Transaktion erzeugen kann.

Hashfunktionen in Bitcoin

Hashfunktionen sind in Bitcoin zentral.

Sie werden genutzt für:

• Blockverkettung
• Proof-of-Work
• Integritätsprüfung
• Adress- und Transaktionsstrukturen

Eine kleine Änderung an Daten verändert den Hashwert. Dadurch werden Manipulationen sichtbar.

Blockchain

Die Blockchain ist eine verkettete Liste von Blöcken.

Jeder Block enthält:

• Transaktionen
• Metadaten
• einen Verweis auf den vorherigen Block
• einen Hashwert

Wird ein alter Block verändert, ändern sich seine Hashwerte und alle folgenden Blöcke passen nicht mehr zur Kette.

Mining und Proof-of-Work

Neue Blöcke werden durch Mining hinzugefügt.

Beim Proof-of-Work müssen Miner einen Block so verändern, dass sein Hashwert unter einer aktuellen Schwierigkeitsschwelle liegt.

Das bedeutet praktisch:

• sehr viele Hashes ausprobieren
• hoher Rechenaufwand
• zufällige Erfolgschance
• wer mehr Hashrate hat, hat bessere Chancen

Die Difficulty passt sich an, damit Blöcke nicht beliebig schnell entstehen.

Konsens und längere Kette

Wenn zwei gültige Blöcke ungefähr gleichzeitig entstehen, kann es kurz mehrere Ketten geben.

Das Netzwerk folgt langfristig der Kette mit der meisten Arbeit. Dadurch entsteht ein Konsens ohne zentrale Instanz.

Risiken und Kritik

Die Folien behandeln auch kritische Seiten von Bitcoin und Kryptowährungen:

• illegale Aktivitäten
• Darknet-Zahlungen
• Ransomware-Zahlungen
• Hacks von Exchanges
• Betrug und Veruntreuung
• Geldwäsche über Mixing-Dienste
• starke Kursschwankungen
• hoher Energieverbrauch
• 51-Prozent-Angriff

Kryptowährungen sind deshalb nicht nur ein technisches Thema, sondern auch wirtschaftlich, gesellschaftlich und rechtlich relevant.

Andere Kryptowährungen

Neben Bitcoin behandeln die Unterlagen auch andere Kryptowährungen und Plattformen wie Ethereum.

Dabei kommen weitere Konzepte dazu:

• Smart Contracts
• dezentrale Anwendungen
• Proof-of-Stake
• Initial Coin Offerings
• Risiken durch nicht korrigierbare Fehler in veröffentlichten Skripten

Merksatz

Bitcoin zeigt, wie Kryptografie Vertrauen ersetzen kann, aber nicht alle Probleme löst. Schlüsselverlust, Betrug, Energieverbrauch und Softwarefehler bleiben echte Risiken.