Ein eigenes großes Forschungsgebiet ist schließlich die Entwicklung von „Kommunikationsprotokollen“. Darunter versteht man komplexe Anwendungen, die Probleme lösen wie etwa sicheres elektronisches Bezahlen oder elektronische Wahlen. Elektronisches Bezahlen, genauer gesagt Bezahlen mit „elektronischen Münzen“, bietet sich für einige Geschäfte im Internet geradezu an – beispielsweise dann, wenn nur geringe Beträge gezahlt werden sollen. Dann lohnt es sich meist nicht, damit die Kreditkarte zu belasten.
Zahlenfolge mit Geldwert
Eine elektronische Münze, beispielsweise als Bitcoin bekannt, ist im Prinzip nichts weiter als eine lange Zahl, der ein Geldwert zugeordnet wird. Damit sie aber für echte Transaktionen eingesetzt werden kann, müssen mehrere Bedingungen erfüllt sein. Dazu gehört, dass nur autorisierte Stellen in der Lage sein dürfen, solche Coins – „Geldzahlen“ – zu produzieren.
Besonders wichtig: Niemandem außer diesen Institutionen darf es gelingen, unautorisiert Geldzahlen zufällig oder systematisch zu erzeugen – und damit quasi E-Münzen zu fälschen. Damit sie nicht so leicht nachgemacht werden können, sind diese Zahlen bereits groß, etwa 200 Dezimalstellen lang. Darüber hinaus muss aber trotzdem jeder überprüfen können, ob eine vorgelegte Zahl eine Geldzahl ist. Diese beiden Eigenschaften kann man ideal mit dem Mittel der digitalen Signatur erreichen.
Schlüssel schützt vor Fälschungen
Ähnlich wie bei dieser wird auch bei den E-Münzen und Bitcoins die Public-Key-Kryptografie genutzt. Um an einem Netzwerk mit diesem Zahlungssystem teilzunehmen, meldet man sich an und dabei wird per Algorithmus ein Schlüsselpaar erzeugt. Der öffentliche Schlüssel wird bei einer Zahlung für alle sichtbar, seine Kurzform bildet quasi die Adresse des Teilnehmers. Den privaten Schlüssel behält er dagegen für sich, mit ihr signiert er seine Zahlungen. Zusätzlich wird jede Transaktion in einer öffentlichen, vom gesamten Netzwerk betriebenen Datenbank aufgezeichnet. Das schützt zusätzlich vor Fälschungen und Manipulationen.
Real existierende Geldsysteme bieten ein hohes Maß an Anonymität. Dies wird auch von elektronischen Geldsystemen erwartet. Das bedeutet, dass auch die ausgebende Stelle den Weg einer elektrischen Münze nicht rekonstruieren kann. Diese Eigenschaft wird unter anderem mit der Methode einer „blinden Signatur“ erzeugt beziehungsweise sichergestellt.
Wie lässt sich Kopieren verhindern?
Schließlich wird zu künftig noch ein Problem zu lösen sein, das spezifisch bei elektronischen Münzen auftritt: Da eine elektronische Münze nur eine Zahl beziehungsweise ein Bitstring ist – eine Sequenz aus Nullen und Einsen, kann man diese ohne Weiteres kopieren. Man muss also verhindern, dass die Münze mehrfach erfolgreich ausgegeben werden kann. Dies geschieht so, dass bei zweimaligem Ausgeben einer Münze deren Anonymität aufgehoben wird.
Elektronisches Bezahlen ist ein aktuelles Forschungsgebiet; allerdings müssen bis zu einer alltagstauglichen Umsetzung noch eine ganze Reihe von Problemen gelöst werden, insbesondere müssen die Systeme erheblich leistungsfähiger werden. Aber zumindest das System Bitcoin wird heute bereits von einigen Organisationen und Websites genutzt, darunter reddit, WikiLeaks und das Bog netzpolitik.
Albrecht Beutelspacher (Universität Gießen / Mathematikum), DFG Forschung
Stand: 12.07.2013
