Blockchain und Kryptowährungen einfach erklärt

Seit der Einführung von Bitcoin im Jahr 2009 sind Kryptowährungen eines der heißesten Themen im Internet und unter Investoren. Dieses Interesse ist einerseits verursacht durch die zum Teil immensen Wertsteigerungen, die Bitcoin und andere Kryptowährungen in kurzer Zeit erfahren haben. Darüber hinaus kommt für viele Menschen der Nimbus des Geheimnisvollen hinzu, der die Welt von Kryptologie, Hacking und Internetaktivismus umgibt.

Blockchain und Kryptowährungen - ein Trendthema

Wie bei vielen neuen Technologien, die von Laien kaum (oder gar nicht) verstanden werden, ist auch hier die Faszination leider oft größer als die Sachkenntnis. Für ernsthaft Interessierte, seien sie nun Investoren oder Menschen, die am Konzept der Kryptowährung mitwirken und mehr darüber lernen wollen, ist dies auf Dauer keine Option. Um erfolgreich und potenziell gewinnbringend am Boom teilzuhaben, sollte man sich nicht auf Hype und Hörensagen verlassen müssen. Man benötigt fundiertes Wissen, um Chancen beurteilen und Risiken einschätzen zu können – und um nicht auf die auch in diesem Feld verbreitete Bauernfängerei hereinzufallen.

Im Folgenden möchten wir Ihnen einen fundierten ersten Einblick in Kryptowährungen bieten. Wir erklären, wie die Grundprinzipien funktionieren und stellen eine Reihe bekannter und weniger bekannter Kryptowährungen vor. Aufbauend auf dieser Basis können Sie sich dann weitergehend über die Details und die Vor- und Nachteile informieren, die dieses immer noch sehr neue und dynamische Feld bereithält.

Kryptowährungen Grundlagen

Die Verwendbarkeit einer Währung beruht auf dem abstrakten Konzept des Geldwertes. Sogenanntes Warengeld besitzt einen ihm innewohnenden Wert, der vor allem auf dem direkten Gebrauchswert der gehandelten Gegenstände beruht. Beispiele hierfür sind vor allem Naturalien und Rohstoffe. Eine modernere Entwicklung ist das aktuelle sog. Fiatgeld, dessen Wert dadurch entsteht, dass sich alle am jeweiligen Wirtschaftssystem beteiligten Personen und Instanzen – explizit oder implizit – darauf verständigen, dass der Geldwert stellvertretend für Sach- und Warenwerte aufzufassen und dementsprechend zu verrechnen ist. Für die Durchsetzung dieser Konvention sorgt bei heutigen Währungen zumeist eine zentrale Instanz, etwa die Zentral- oder Notenbanken des jeweiligen Staates; in Einzelfällen übernimmt diese Aufgabe auch eine Privatbank.

Herkömmliches Geld

Kryptowährungen verfolgen einen radikal anderen Ansatz. Sie heben sich von herkömmlichen Währungen durch eine Reihe von Eigenschaften ab, wie etwa:

Dezentral

Der Wert der Währung wird nicht durch eine zentrale Instanz verwaltet oder erzwungen, sondern ergibt sich automatisch aus den wirtschaftlichen Interessen aller Beteiligten in einem dezentralen Netzwerk von gleichberechtigten Agenten.

Geringes Fehlerpotenzial

Gewährleistung von Korrektheit, Stabilität und Sicherheit durch Protokolle und Algorithmen, anstatt Kontrolle des Zahlungsverkehrs durch Regierungen und Banken.

Anonymität

Relative Anonymität der Nutzer der Währung.

Dynamische Wertschöpfung

Wertschöpfung, die dynamisch durch das Währungssystem selbst hervorgebracht wird und die Gesamtmenge des verfügbaren Geldes in einem vernünftigen Maß stetig erhöht.

Diese Zielsetzungen erfüllen Kryptowährungen mit erstaunlich einfachen Mitteln unter Zuhilfenahme kryptografischer Verfahren und raffinierter Protokolle. Aber wie funktioniert ein derartiges System im Einzelnen?

Blockchain Grundlagen

Kryptowährungen greifen zur Realisierung des Zahlungsverkehrs auf ein altes Konzept zurück: die doppelte Buchführung. Im Grunde ist ein solches System nichts anderes als ein Hauptbuch/Register, in dem alle Buchungsvorgänge mit Datum, Uhrzeit, beteiligten Nutzern und Buchungsbeträgen (Soll oder Haben) aufgezeichnet werden. In elektronischer Form implementiert nennt sich dieses Buch Blockchain und ist eine Computerdatei, die auf den Knoten eines Peer-to-Peer-Netzwerkes gespeichert und dort verwaltet wird. (Tatsächlich handelt es sich um eine Reihe von Datenblöcken, in die die Buchungen eingetragen werden, daher der Name „Blockchain“.) Die Rechner, die die Knoten des Netzwerkes bilden, werden verwaltet von den sogenannten Maintainern. Nutzer der Währung, sie selbst keine Maintainer sein müssen, greifen mit einem Client, dem Wallet („Brieftasche“), auf das Netzwerk zu und tätigen Tranfers miteinander. Die Ausgangsüberlegung ist der einfache Zahlungsverkehr zweier Benutzer einer Kryptowährung:

Angenommen, Alice möchte an Bob 5 Währungseinheiten überweisen. Zu diesem Zweck sendet Alice mit ihrem Client eine elektronische Nachricht, die alle Buchungsdaten enthält, an alle Knoten des Netzwerkes, wo die neue Buchung der jeweiligen Blockchain-Datei hinzugefügt wird und für alle Teilnehmer des Netzwerkes einzusehen ist. Nun ergeben sich bei diesem Vorgang einige Probleme: Wie bleibt Alice anonym und wie lässt sie sich gleichzeitig als Teilnehmerin im Netzwerk eindeutig identifizieren? Wie wird sichergestellt, dass Alice nicht in betrügerischer Absicht denselben Betrag mehrfach verbucht? In der dezentralen und weitgehend anonymen Umgebung des Internets steht keine kontrollierende Instanz zur Verfügung, die die Korrektheit der Buchführung sicherstellt. Auch können sich die Nutzer im Allgemeinen nicht auf die Rechtschaffenheit anderer Teilnehmer verlassen. An dieser Stelle kommen die kryptografischen Verfahren ins Spiel, denen Kryptowährungen ihren Namen verdanken.

Globale Vernetzung

Anonymität, Identifikation und Korrektheit: Kryptografie

Wenn Alice mit dem Netzwerk der Kryptowährung ihrer Wahl kommuniziert, tut sie dies nicht unter ihrem echten Namen, sondern benutzt eine Kontobezeichnung, meist eine zufällig ausgewählte Folge von Buchstaben und Zahlen, die nicht ohne weiteres mit ihr in Verbindung gebracht werden kann. Um sicherzustellen, dass ihre Buchungsanweisungen wirklich von ihr stammen, signiert sie diese; und zwar nicht mit einer wirklichen Unterschrift, sondern mit einer kryptografischen Signatur. Hierbei wird ein Paar von Schlüsseln erzeugt: einem privaten (private key), über den nur Alice verfügt, und einem öffentlichen (public key), der jedermann zugänglich ist. So kann einzig Alice ihre Buchung zu einer digitalen Signatur verschlüsseln, aber alle anderen Teilnehmer können im Umkehrverfahren überprüfen, dass sie die tatsächliche Urheberin ist. Bedingt durch die Mathematik des Verfahrens ist jede Signatur einzigartig und kann daher nicht nur ihrem Urheber, sondern auch der jeweiligen Transaktion eindeutig zugeordnet werden.

Ein weiteres Problem ist die eindeutige zeitliche Zuordnung der Transaktion, die durch digitales Signieren nicht überprüft werden kann. Bei einem traditionellen Bankgeschäft werden Buchungen in der zeitlichen Reihenfolge ihres Eingangs abgewickelt. Vorhandenes Guthaben kann nicht zweimal für unterschiedliche Transaktionen überwiesen werden. Sobald das verfügbare Guthaben überzogen ist, wird die Transaktion gestoppt, der Scheck „platzt“. Ohne eine solche Kontrollinstanz muss die zeitliche Reihenfolge der Buchungen auf einem anderen Weg ermittelt werden, und auch hier kommt Kryptografie zum Einsatz:

So wird Alices Überweisung an Bob als pending – „ausstehend“ in das Netzwerk eingespeist. Andere Nutzer können nun solche ausstehenden Buchungen auswählen und versuchen, ein mathematisches Rätsel zu lösen. Der Inhalt dieses Rätsels besteht im Lösen eines rechenintensiven Problems, in den meisten Fällen im Erraten einer Hashsumme. Der dafür benötigte Aufwand sorgt dafür, dass nicht einzelne Nutzer nach Belieben Transaktionen vorziehen oder in zu großer Menge in das System einspeisen können. Man spricht daher auch von einem Proof of Work – „Arbeitsnachweis“. Wer diesen Proof of Work für Alices Transaktion zuerst erbringt, fügt diese der „Transaction Chain", also der Warteschlange für neue Transaktionen, hinzu und wird für seine Arbeit „belohnt“, indem eine seiner eigenen Transaktionen als Nächstes ebenfalls an die Transaction Chain angehängt wird.

Das Verfahren des Proof of Work ermöglicht es darüber hinaus, die Korrektheit der Blockchain zu gewährleisten. Beim Anhängen neuer Buchungen an die Transaction Chain wird dieser neue Eintrag mathematisch mit älteren Einträgen verknüpft. Durch diese Verknüpfung entsteht eine Kette (daher die Namen Blockchain und Transaction Chain), die es unmöglich macht, neue Einträge zu manipulieren, ohne die gesamte Blockchain zu kompromittieren. Da im Netzwerk ständig Maintainer diese Arbeit verrichten, ähnelt der gesamte Vorgang einer Abstimmung, mit der sich alle Teilnehmer auf die korrekte Version der Blockchain verständigen. Der Aufwand, der für einen Proof of Work betrieben werden muss, stellt gleichzeitig sicher, dass niemand diese Abstimmung durch Fluten des Systems beeinflussen kann. Schließlich bildet der Proof of Work auch die Grundlage für die Wertschöpfung im System, das Mining.

Mining

Abbildung eines Antminers Abbildung eines Antminers, mit dem Bitcoin geminded werden kann

Jedes Mal, wenn ein Maintainer einen Proof of Work erbringt und eine neue Transaktion an die Transaction Chain angehängt wird, erhält er einen gewissen Betrag als Gegenleistung auf sein Konto. Dieser Betrag wird rein mathematisch aus dem Nichts genereriert und erhöht die Gesamtmenge an verfügbarer Währung. Dieser Prozess der Wertschöpfung wird bei digtalen Währungen Mining – „Schürfen“ genannt. Aus Sicht des Systems ist das Maintaining, also die Buchführung und Prüfung der Blockchain, die Hauptaufgabe der Maintainer. Für die meisten Maintainer dürfte Mining die hauptsächliche Motivation für ihren Aufwand sein. In jedem Fall ist also die Gruppe der Maintainer identisch mit derjenigen der Miner. Da der Aufwand des Minings erheblich ist, bleibt die Ausschüttung an neuem Geldwert begrenzt und beugt Inflation vor. In welchen Raten neues Geld generiert wird und ob und wann dieser Prozess endet, hängt von der jeweiligen digitalen Währung ab.

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