Blockchain-Grundlagen

Lerne die grundlegende Architektur der Blockchain-Technologie kennen.

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Einführung

Die Blockchain-Technologie speichert und verfolgt Daten auf revolutionäre Weise und macht sie für alle zugänglich. Sie ordnet Daten in einer einzigen öffentlichen Liste aller bisherigen Transaktionen, die jeder ansehen, aber niemand ändern kann. Diese öffentliche Liste heißt das Blockchain-Kontobuch.

Wenn du die Ebenen einer Blockchain kennst, verstehst du auch, was ein Block-Explorer anzeigt: die Liste der Blöcke, die Transaktionen darin und die Details jeder einzelnen Transaktion. Probiere es mit Etherscan, einem beliebten Block-Explorer für Ethereum.

Aufbau einer Blockchain

Blockchain kann ein Hauptwort sein (die Bitcoin-Blockchain) oder ein Eigenschaftswort (Blockchain-Technologie). So oder so meint Blockchain die gesamte Struktur, auf der Kryptowährungen aufbauen.

Von außen betrachtet hat eine Blockchain 3 Ebenen:

Die gesamte Blockchain besteht aus Blöcken, die der Reihe nach verkettet sind
Blöcke bestehen aus Gruppen von Transaktionen
Transaktionen übertragen Werte zwischen Adressen im Netzwerk oder geben Programmen Anweisungen

Diese drei Ebenen ergeben zusammen ein kryptografisches Kontobuch: eine unveränderliche Geschichte aller Transaktionen im Netzwerk.

Wissens-Check 1

Was ist eine Blockchain?

[ ] Geordnete Gruppen von Transaktionen, Blöcke genannt
[ ] Ein geteiltes Register, das jeder sehen, aber niemand ändern kann
[ ] Blöcke, die der Reihe nach verkettet sind
[ ] Alle genannten Antworten

Das Kontobuch ansehen

In üblichen Geldsystemen vertrauen wir Dritten wie Banken, dass sie festhalten, wie viel Geld jeder hat. Wirklich bankless sind wir aber erst mit einem System, das keiner einzelnen Instanz vertrauen muss.

Das Kontobuch ist die Liste ALLER Transaktionen einer Blockchain. Bei öffentlichen Blockchains kann sie jeder einsehen. Abgegrenzte Gruppen dieser Transaktionen bilden die Blöcke, die zusammen die Blockchain ergeben.

Kommen neue Transaktionen dazu, aktualisieren sich die Guthaben jeder Adresse; alte Transaktionen bleiben unveränderlich. Es ist, als dürfte jeder jederzeit die gesamte Kontohistorie aller Menschen einsehen.

Transaktionen im Kontobuch

Schauen wir uns ein paar Beispieltransaktionen an:

Alice sendet 5 ETH an Bob
Bob sendet 2 ETH an Charlie

Einzelne Transaktionen zeigen die Veränderung der Kryptomenge je Adresse. Das Gesamtergebnis aller Transaktionen IST also die Kryptomenge, die jede Adresse besitzt.

⇒ Alice hat 5 ETH verloren

⇒ Bob hat insgesamt 3 ETH gewonnen (5 erhalten, 2 gesendet)

⇒ Charlie hat 2 ETH gewonnen

Wissens-Check 2

Was gilt für öffentliche Blockchain-Kontobücher?

[ ] Alle Transaktionen sind öffentlich und alte unveränderlich
[ ] Das Kontobuch zeigt, wie viel Krypto jede Adresse gerade hat
[ ] Das Kontobuch wächst mit jeder neuen Transaktion
[ ] Alle genannten Antworten

Dezentralisierung

Transaktionen in einem Blockchain-Kontobuch sind nicht nur unveränderlich, sie sind auch über ein großes Netzwerk von Computern verteilt. Damit keine einzelne Instanz die Daten ändern kann, liegen Kopien des Kontobuchs auf vielen Computern im Netzwerk, den Nodes.

Diese geteilten Daten machen das Kontobuch dezentral. Keine einzelne Autorität kontrolliert die Daten. Blockchains wie Ethereum sind außerdem öffentlich, weil jeder das Kontobuch einsehen kann.

Für diese Lektion merke dir: Die Daten des Kontobuchs sind über die vielen Computer verteilt, die das Ethereum-Netzwerk betreiben.

Wissens-Check 3

Was macht eine Blockchain dezentral?

[ ] Nur eine Instanz darf in die Blockchain schreiben
[ ] Sie erfüllt staatliche Vorgaben für Dezentralisierung
[ ] Keine einzelne Instanz kontrolliert das verteilte Kontobuch
[ ] Das Kontobuch liegt auf einem einzigen sicheren Server

Aufbau eines Blocks

Eine wichtige Eigenschaft von Blockchains: Transaktionsdaten lassen sich nicht mehr ändern, sobald sie in einem Block stehen. Denn jeder Block hat einen eigenen Block-Hash, einen Fingerabdruck, der die Blöcke nacheinander verkettet. Niemand kann alte Transaktionen ändern, ohne diesen Fingerabdruck und den JEDES folgenden Blocks zu ändern, denn jeder Fingerabdruck hängt vom vorherigen ab.

Ein Block ist also einfach eine Gruppe von Transaktionen plus ein eigener Fingerabdruck (sein Block-Hash), berechnet aus dem Inhalt des Blocks. Die Blöcke sind verkettet, weil jeder auf den Fingerabdruck des vorherigen Blocks verweist. So entsteht eine zusammenhängende Blockkette.

Wissens-Check 4

Wozu dient ein Block-Hash?

[ ] Er verschlüsselt Blockdaten, damit niemand sie lesen kann
[ ] Er verkettet Blöcke und hält alte Daten unveränderlich
[ ] Er sorgt dafür, dass Geld an die richtige Adresse geht
[ ] Er hält die Blockchain dezentral

In einem Block

Denk dran: Die Daten eines Blocks sind einfach eine Gruppe von Transaktionen. Öffnen wir einen einzelnen Block, sehen wir eine Liste von Transaktionen und Daten dazu, wer den Block erstellt hat.

Unsere beiden Beispieltransaktionen von vorhin können zusammen in einem Block stehen oder sich über mehrere Blöcke verteilen. Egal in welchem Block sie landen: Am Ende kommen sie alle ins Kontobuch der Blockchain.

Alice sendet 5 ETH an Bob
Bob sendet 2 ETH an Charlie

Denk daran, dass jeder Block auch den Block-Hash des vorherigen Blocks nennen muss, damit die Blockchain verkettet bleibt.

Wissens-Check 5

Welche Informationen stehen in einem Block?

[ ] Alle Informationen aus den vorherigen Blöcken
[ ] Alles Passende, denn die Blockgröße ist unbegrenzt
[ ] Transaktionsdaten und ein Verweis auf den vorherigen Block
[ ] Alle Transaktionsdaten aus einem festen Zeitraum

Einzelne Transaktionen

Die Daten jeder Blockchain sind einfach eine Liste von Transaktionen, also Aufzeichnungen über Geld, das zwischen Nutzern bewegt wurde. Jede Transaktion braucht die digitale Signatur des Absenders, um gültig zu sein.

Genau das tust du, wenn du eine Transaktion in deiner Wallet bestätigst: Du signierst sie digital und erlaubst sie damit. Das ist das digitale Gegenstück zum Unterschreiben eines Schecks, einer Quittung oder einer Kartenzahlung.

Transaktionen können einfach sein, etwa Krypto senden, oder komplexer, etwa Krypto tauschen oder speziellen Code veröffentlichen, der bei Bedarf läuft: Smart Contracts.

Jede Transaktion hat außerdem eine eindeutige Kennung, ihren Transaktions-Hash. So lässt sich jede einzelne Transaktion später leicht wiederfinden, und ihre Details bleiben unveränderlich.

Wissens-Check 6

Daten auf einer Blockchain sind einfach eine Liste von Transaktionen in Blöcken. Beispiele dafür sind:

[ ] Krypto senden oder empfangen
[ ] Die Größe des Blocks ändern
[ ] Alte Blockchain-Daten bearbeiten
[ ] Alle genannten Antworten

Adressen der Nutzer

Eine Adresse ist eine öffentliche Kennung, die jeder auf der Blockchain nachschlagen kann. Wie bei einer E-Mail-Adresse kann jeder Geld dorthin senden, aber nur wer den privaten Schlüssel besitzt, kann das Guthaben dort nutzen.

Auf Ethereum beginnt eine Adresse immer mit _0x__________ und besteht aus 42 Zeichen aus Zahlen und Buchstaben, abgeleitet vom öffentlichen Schlüssel dieser Adresse.

Sehen wir uns eine einzelne Transaktion in einem Block-Explorer an, erkennen wir die Adressen unter From: und To:. Wer diese Adressen kontrolliert, verrät das nicht, aber jeder kann so die Bewegung von Kryptowährung im Kontobuch verfolgen.

Wissens-Check 7

Was stimmt über Blockchain-Adressen?

[ ] Sie sind die öffentlichen Kennungen verschiedener Akteure
[ ] Auf Ethereum beginnen sie immer mit 0x
[ ] Wer den privaten Schlüssel hat, kann das Guthaben nutzen
[ ] Alle genannten Antworten

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