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Wie funktioniert das Bitcoin-System?

Blockchain statt Bank

Wenn es ums Geld geht, denken die meisten von uns an Münzen, Scheine und vielleicht noch Bankkonten und Überweisungen. Diese Zahlungsmittel haben gemeinsam, dass sie von Banken verwaltet und autorisiert werden. Diese wickeln Transaktionen ab, kontrollieren den Wert des Geldes und sorgen für Sicherheit im Zahlungsverkehr – eine wichtige Voraussetzung für ein funktionierendes Währungssystem.

Die Kryptowährung Bitcoin ist im Trend, denn mit ihr sind Transaktionen ohne dazwischengeschaltete Banken möglich. © LPETTET/ iStock

Dezentral und ohne Mittler

Anders ist dies bei Kryptowährungen wie Bitcoin. Im Gegensatz zum zentralisierten Bankensystem funktionieren sie dezentral und ohne Mittler: Die Transaktion findet direkt zwischen den Handels- oder Vertragspartnern statt, als Sicherheit und Zeugen dienen tausende von Nutzern des Systems im Internet. Möglich wird dies durch die Blockchain, einer Art digitalem, öffentlichem Kassenbuch. Identische Kopien dieses „Kassenbuchs“ liegen auf tausenden von Rechnern im Bitcoin-Netzwerk. Spezielle kryptografische Schlüssel und eine „Wallet“ – eine digitale Brieftasche – sorgen dafür, dass dennoch nur die autorisierten Personen Zugriff auf Geld, Waren oder Informationen haben.

„Wenn ich nun eine Transaktion durchführen will – Geld zu einem Partner überweisen – dann wird diese Transaktion zusammen mit anderen ins Netzwerk übermittelt“, erklärt Moritz Jäger, Technischer Leiter von Northern Bitcoin. „Jeder im Netzwerk kann nun sehen: A möchte Geld an B überweisen.“ Die Rechner im Netz überprüfen dann, ob die Transaktion den Regeln entspricht und ob A auch genügend Bitcoins besitzt. Erst wenn alle beteiligten Rechner zu dem Ergebnis kommen, dass die Transaktion gültig ist, wird sie in alle Kopien des Kassenbuchs eingetragen – soweit das stark vereinfachte Prinzip.

Dank kryptografischer Algorithmen und dem Prinzip des verteilten Rechnens ist die Blockchain relativ manipulationssicher © Aleutie/ iStock

Blockchain als Kontrollinstanz

Die verteilte Struktur der Blockchain stellt sicher, dass Transaktionen nicht nachträglich verändert oder gefälscht werden können. „Ist die Validierung abgeschlossen und die Transaktion in die Blockchain geschrieben, dann ist der Transfer endgültig und irreversibel“, erklären Salomon Fiedler und seine Kollegen vom Kieler Institut für Weltwirtschaft. „Die verifizierten Transaktionen können daher als hochgradig sicher angesehen werden.“

Zudem verhindert die Technologie, das Bitcoins doppelt ausgegeben wird, denn trotz rein digitaler Daten ist immer zu erkennen, wem sie gehören und ob es sich um das Original oder Kopien handelt. „Deshalb ist die Blockchain auch nicht nur für Kryptowährungen nutzbar, sondern im Prinzip überall dort, wo Eigentum oder Rechte übertragen werden“, sagt Jäger.

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Mit Kryptografie gegen die Manipulation

Doch so simpel und praktisch das Prinzip von Bitcoin und Blockchain klingt, so aufwändig ist das Ganze im Detail. Denn bevor ein Block mit neuen Transaktionen an die Blockchain gehängt werden kann, muss für ihn eine kryptografische Rechenoperation durchgeführt werden. Diese sogenannte Hashfunktion erzeugt aus einem Text oder anderen Daten eine quasi zufällige Abfolge von Ziffern und Zahlen. Einmal generiert, erlaubt dieser Hash keinerlei Rückschlüsse mehr auf den ursprünglichen Input. Umgekehrt erzeugt selbst ein veränderter Buchstabe im unverschlüsselten Ursprungstext für einen komplett neuen Hash.

Diese Hashs erklären nicht nur das „krypto“ im Begriff Kryptowährung, sie sichern die Blockchain auch gegen nachträgliche Manipulation. „Jeder neue Block enthält nicht nur die Liste der Transaktionen, sondern auch einen Hash des gesamten vorhergehenden Blocks“, erklärt Jäger. Wenn jemand eine Transaktion nachträglich ändert, stimmt der Hash dieses Blocks nicht mehr mit dem im Folgeblock überein – die Manipulation fliegt auf. „Deshalb heißt es Blockchain: Die Blocks sind über diese Hashes miteinander verknüpft“, so der Bitcoin-Experte.

Doch diese Hashes zu erzeugen, ist alles andere als einfach…

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Nadja Podbregar
Stand: 31.08.2018

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Bitcoins aus dem Bergwerk
Auf der Suche nach einer nachhaltigen Kryptowährung

Blockchain statt Bank
Wie funktioniert das Bitcoin-System?

Stromfresser Bitcoin
Warum die Kryptowährung so viel Energie verschlingt

Grün statt fossil
Geht Bitcoin-Mining auch nachhaltig?

Ein Datenzentrum unterm Berg
Zu Besuch in der Lefdal-Mine

Mit der Kraft des Wassers
Strom und Kühlung für die Bergwerks-Bitcoins

Und die Zukunft?
Bitcoin und Co als Zahlungssystem von morgen

Diaschauen zum Thema

News zum Thema

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