Eine Blockchain ist ein Rahmenwerk zur Speicherung von Daten, bei dem es nahezu unmöglich ist, dass Daten verändert, gefälscht oder dupliziert werden. Blockchain-Technologie ist schlichtweg eine Gruppe von Computersystemen weltweit, die einen virtuellen Datensatz von Transaktionen im gesamten Netzwerk replizieren und verteilen.
Eine Blockchain besteht aus Blöcken, und jeder Block umfasst mehrere Transaktionen. Das System oder Hauptbuch jedes Nutzers erhält eine Kopie jeder neuen Transaktion im Blockchain-Netzwerk. Sobald ein Block als wahr verifiziert wurde, wird er am Ende aller vorherigen Blöcke hinzugefügt, wodurch eine Blockchain entsteht. Dieses Konzept wird als Distributed-Ledger-Technologie (DLT) bezeichnet, bei der die gesamte Datenbank von mehreren Nutzern verwaltet wird, was die Blockchain dezentral macht. Dezentralisierung bezeichnet ein Netzwerk, das frei von zentraler Aufsicht ist, wie etwa durch eine Bank oder eine Regierung.
Die Blockchain-Technologie vereint drei Faktoren:
Krypto-Wallets sind so gestaltet, dass sie einen Satz von Schlüsseln – Private und Public Key – besitzen, die es den Nutzern ermöglichen, Krypto-Transaktionen auf beliebigen Blockchains durchzuführen. Möchte ein Nutzer Geld an einen anderen Nutzer senden, unterschreibt er die Transaktion mit seinen Schlüsseln und sendet sie an das Netzwerk. Durch die Unterzeichnung bestätigt der Nutzer, dass er die Transaktion veranlassen will und dass sie von seinem Konto stammt.
Eine dritte Partei betrachtet alle Transaktionen, die noch ausstehen, und fügt einen Teil dieser Transaktionen zusammen mit anderen in einen Block. Sie fügt eine Transaktion nur dann dem Block hinzu, wenn nachgerechnet wird, dass der Absender genügend Guthaben auf seinem Konto hat, was sich aus der Summe aller vorherigen Transaktionen mit diesem Absender ergibt.
Ein Konsensmechanismus bestimmt anschließend, welche dritten Parteien die Blöcke ans Ende aller vorherigen Blöcke anfügen können. Sobald eine dritte Partei einen Block angehängt hat, erhält sie eine Reward, und der Block wird dauerhaft hinzugefügt.
Wir haben festgestellt, dass eine Blockchain ein „digitales Ledger“ für Kryptowährungstransaktionen ist. Das Ledger speichert und zeichnet im Wesentlichen jede Transaktion auf seiner Kette von Blöcken auf. Für Blockchains existiert ein dezentrales Ledger-System, das auf seinem P2P-Netzwerk läuft.
Traditionell sind Ledger Dokumente, die vertrauliche Informationen über Credits und Debits enthalten. In der Regel handelt es sich um Tabellen, die Daten in Form von Vermögenswerten, Umsatz, Eigenkapital, Ausgaben und Verbindlichkeiten enthalten.
Die folgende Tabelle gibt dir eine bessere Vorstellung der Unterschiede zwischen den beiden:
| Blockchain-Hauptbuch | Traditionelles Hauptbuch | |
|---|---|---|
| Autorität | Die meisten Blockchain-Hauptbücher sind dezentralisiert, das heißt, sie haben keine zentrale Aufsicht. | Alle traditionellen Hauptbücher sind zentralisierte Dokumente. |
| Zugänglichkeit | Jeder hat denselben Root-Zugriff. | Admins haben mehr Zugriff als andere. Nur Insider erhalten Zugang. |
| Transparenz | Blockchain-Hauptbücher bieten vollständige oder zumindest teilweise Transparenz. | Traditionelle Hauptbücher sind vertrauliche Dokumente, daher können sie nur von Personen mit Zugang eingesehen werden. |
| Unveränderlichkeit | Nutzer können Daten in keiner Weise ändern oder manipulieren. | Nutzer können traditionelle Aufzeichnungen mithilfe von Override-Berechtigungen und Privilegien ändern oder manipulieren. |
| Datenintegrität | Alle Transaktionen werden verifiziert, bevor das P2P sie dem Blockchain-Hauptbuch hinzufügt, was die Datenintegrität sicherstellt. | Nutzer können beim Erfassen der Daten Fehler machen, was zu fehlender Datenintegrität führen kann. |
| Verschlüsselung | Blockchain-Hauptbücher bieten Datenverschlüsselung für bessere Sicherheit. | Verschlüsselung ist für traditionelle Hauptbücher optional. Viele Hauptbücher haben jedoch keine Verschlüsselung, was sie anfällig für Manipulation macht. |
| Datenverarbeitung | Nutzer können Daten in einem Blockchain-Hauptbuch lesen und schreiben. | Nutzer können in einem traditionellen Hauptbuch Daten lesen, schreiben, ändern und sogar löschen. |
Während die Blockchain-Technologie ein System zur Speicherung und Aufzeichnung von Daten über ein globales P2P-Netzwerk ist, ist Bitcoin eine Kryptowährung, die einen Ort braucht, um im Internet zu existieren – nämlich die Blockchain.
Blockchains treiben Kryptowährungen an und ermöglichen deren virtuelle Existenz. Andere Kryptowährungen – wie Ethereum (ETH), Tether (USDT), DAI und XRP – existieren jeweils auf ihrer eigenen Blockchain.
Verschiedene Blockchains haben unterschiedliche technische Zwecke. Im Folgenden findest du einige technische Faktoren, die sich von Blockchain zu Blockchain unterscheiden können und damit ihren Nutzen beeinflussen:
Der Konsensmechanismus bestimmt, wie Sicherheit gewährleistet wird. Bei allen Mechanismen wird ein Teil der Community ausgewählt, um Blöcke zur Blockchain hinzuzufügen, während andere verifizieren, dass die neuen Blöcke gültig sind. Allerdings unterscheiden sich die Methoden, wie die Auswahl dieser Gruppe erfolgt und wie der Validierungsprozess aussieht. Beliebte Konsensmechanismen sind Proof of Work (z.B. Bitcoin), Proof of Stake (z.B. Binance Coin) und Proof of History (z.B. Solana). Jeder von ihnen bringt Vorteile und Nachteile mit, vor allem in Bezug auf Sicherheit, Geschwindigkeit und Zentralisierung.
Die Größe eines Blocks bezeichnet die Menge an Transaktionen, die in einem Block enthalten sind. Wenn die Zeit zwischen den Blöcken gleich bleibt, ermöglicht eine größere Blockgröße mehr Transaktionen pro Sekunde und führt zu niedrigeren Gebühren. Allerdings müssen Validatoren bei größerem Block mehr Daten in der gleichen Zeit verarbeiten, was höhere Hardware-Anforderungen für jeden Validator bedeutet. Das kann zu mehr Zentralisierung führen, da nur noch größere Validatoren diese Funktion übernehmen können. Über dieses Thema gab es einen großen Streit in der Bitcoin-Community, der letztlich zur Entstehung von Bitcoin Cash führte.
Dies ist eine ähnliche Gestaltungsentscheidung wie die Blockgröße, da eine kürzere Blockzeit mehr Transaktionen pro Sekunde ermöglicht, aber auch leistungsstärkere Validatoren erfordert.
Bei den meisten Blockchains sind Nutzer pseudonym, das heißt: Die öffentlichen Blockchain-Adressen und Transaktionen sind für jeden frei einsehbar, aber die Identität der Inhaber der Blockchain-Adresse ist unbekannt. Bei einigen blockchains mit Datenschutzfokus wie Z-Cash oder Monero werden fortschrittliche kryptografische Methoden genutzt, um Transaktionen noch stärker zu verschleiern. Diese stehen unter regulatorischer Beobachtung, da sie ein erhöhtes Risiko für Geldwäsche oder andere illegale Aktivitäten darstellen.
Erweiterte Funktionalität ermöglicht es Einzelpersonen, Bitcoins an andere Personen zu transferieren und ihre Kryptowährung selbst zu verwahren. Ethereum (ETH) führte die Smart-Contract-Funktionalität ein. Andere Kryptos wie Cosmos und Polkadot fördern zusätzliche Konnektivität. Nur weil eine Blockchain mehr Funktionalität bietet, bedeutet das nicht, dass sie zwangsläufig „besser“ ist, insbesondere da viele dieser zusätzlichen Funktionen mit anderen Kompromissen einhergehen.
Entgegen der landläufigen Meinung existieren Blockchains nicht nur für Kryptowährungstransaktionen. Im Gegenteil: Blockchains gehen über Kryptowährungen hinaus und können Informationen für vielfältige andere Dinge speichern, wie zum Beispiel:
Traditionelle Banken und Finanzinstitute benötigen für die Bearbeitung von Transaktionen normalerweise 1–2 Tage oder länger. Banken sind meist serverabhängig, was zu Verzögerungen führen kann. Blockchains hingegen können Transaktionen schnell und effizient verarbeiten, manchmal werden Transaktionen schon innerhalb von 10 Minuten bestätigt.
Blockchains ermöglichen die Funktion von Kryptowährungen durch Dezentralisierung und senken Transaktions- wie auch Bearbeitungskosten. Kryptowährungen können zudem als Absicherung gegen Inflation dienen, und Blockchain-Tools ermöglichen die Selbstverwahrung von Kryptowährungen in Krypto-Wallets.
Im Gesundheitswesen können Blockchain-Lösungen eingesetzt werden, um medizinische Aufzeichnungen sicher zu speichern. Sobald eine Patientenakte erstellt und signiert ist, erhält der Patient die Gewissheit, dass niemand seine Aufzeichnung verändern kann. Diese sensiblen Gesundheitsdaten sind verschlüsselt und durch Kryptografie gesichert. Private Keys gestatten nur autorisierten Personen Zugriff auf die Akten und gewährleisten damit den Datenschutz.
Smart Contracts sind auf bestimmten Blockchains programmierte Algorithmen. Sie werden automatisch aktiviert, sobald zwei Parteien vorher festgelegte Bedingungen erfüllen, und ermöglichen Vereinbarungen zwischen den Parteien ohne Anwalt oder andere Vermittler. Blockchain-Plattformen wie Ethereum wurden dank Smart Contracts und spezialisierten dApps besonders populär.
Die Erfassung von Eigentumsrechten ist ein langsamer und monotonaus Prozess. Sie setzt manuelle Einträge voraus, die von mehreren Personen überprüft und genehmigt werden. Mithilfe der Blockchain-Technologie entfällt das Scannen von Papieren, denn Eigentumsnachweise können „on-chain“ gespeichert werden – und die Besitzer können sich auf deren Richtigkeit verlassen.
Obwohl öffentliche Blockchains am bekanntesten sind, können Berechtigungen und Kontrollmechanismen der Blockchain vielfältig gestaltet sein. Es gibt vier Haupttypen:
Öffentliche Blockchains sind vollkommen dezentralisiert, erlaubnisfrei und Open Source. Das bedeutet, dass ihre Daten für jedermann zugänglich sind. Sie erlauben jedem Computersystem den gleichen Zugang zur Blockchain, die Möglichkeit, neue Daten hinzuzufügen, und die Befugnis, bestehende Daten und neue Blöcke zu verifizieren. Öffentliche Blockchains werden hauptsächlich fürs Mining genutzt – das beste Beispiel dafür ist Bitcoin.
Private Blockchains – auch als verwaltete Blockchains bekannt – sind nicht erlaubnisfrei oder vollkommen dezentral. Sie werden von einer einzelnen Instanz verwaltet.
Konsortium-Blockchains ähneln privaten Blockchains. Allerdings werden sie nicht von einer einzelnen Organisation kontrolliert, sondern stehen unter der Verwaltung einer Gruppe von Einheiten. Sie weisen einen höheren Grad an Dezentralisierung auf als private Blockchains, weshalb sie in der Regel auch sicherer sind als private Blockchains.
Hybride Blockchains werden von einer einzelnen Organisation verwaltet, aber unter Aufsicht einer öffentlichen Blockchain, die für bestimmte Transaktionsvalidierungen notwendig ist.
Bekannt wurde die Blockchain-Technologie mit der Veröffentlichung des Bitcoin-Whitepapers von Satoshi Nakamoto im Jahr 2008. In diesem wurde behauptet, dass Blockchain-Technologie und Kryptowährungen eine Alternative zu Fiat-Währungen und traditionellen Finanz-Diensten werden könnten.
Blockchains und Kryptowährungen sind nun fest mit dem Internet verbunden und tragen sogar zu dessen Weiterentwicklung bei. Hier sind die wichtigsten Vorteile der Blockchain-Technologie, die zu ihrer wachsenden Beliebtheit führten:
Einer der attraktivsten Aspekte der Blockchain ist ihre dezentrale Natur, die Vermittler oder zentrale Kontrolle überflüssig macht. Das verringert das Risiko der Datenmanipulation erheblich, und alle Transaktionen bleiben für immer auf der Blockchain gespeichert. Das hilft bei Kryptowährungstransaktionen und hat zahlreiche Anwendungsfälle im Finanzbereich, Gesundheitswesen, bei Eigentumsrechten und mehr.
Blockchains ermöglichen es Nutzern, alle Transaktionen zu sehen, die im Netzwerk vorhanden sind. Wenn eine Person über ein mit dem Netzwerk verbundenes Computersystem – einen sogenannten Node – verfügt, erhält sie ihre Kopie der Blockchain und kann Transaktionen sowie Daten in Echtzeit einsehen.
Blockchains bieten sichere Verschlüsselung für ihre Nutzer durch Private Keys, die digitale Signaturen und eindeutig zugeordnete Codes enthalten, die nur der Eigentümer selbst nutzen kann. Nur autorisierte Personen können verschlüsselte Transaktionen und Daten einsehen, was sie äußerst sicher macht und die Anonymität bewahrt.
Blockchains nutzen Kryptografie, um sie sicher und geschützt zu halten. Kryptografie, Dezentralisierung und Verschlüsselung stärken die Sicherheit der Blockchain und senken die Wahrscheinlichkeit von Hacks und Cyberangriffen.
Transaktionen auf der Blockchain haben in der Regel keine oder sehr geringe Gebühren und sind deutlich schneller als klassische Zahlungssysteme. Fiat-Währungen benötigen oft mehrere Tage für eine abgeschlossene Transaktion, während Blockchain-Transaktionen oft in wenigen Minuten erfolgen.
Die dezentrale Natur der Blockchain ermöglicht ein wirklich demokratisches Ökosystem für alle. Nutzer mit Nodes haben Zugriff auf alle Daten der Blockchain und können Transaktionen durch gemeinsamen Konsens validieren und genehmigen.
Da es sich immer noch um eine junge Technologie handelt, können viele der unten genannten Probleme zukünftig gelöst werden. In der jetzigen Entwicklungsstufe gibt es jedoch definitiv einige Nachteile der Blockchain-Technologie gegenüber zentralisierten Technologien.
Die Blockchain verwendet Kryptografie, die öffentliche und private Keys benötigt. Private Keys können für Nutzer potenzielle Probleme verursachen. Zum Beispiel könnte der Verlust eines Private Keys oder des Zugriffs auf eine Krypto-Wallet den digitalen Vermögenswerten eines Nutzers schaden, insbesondere da ohne zentrale Instanz keine Wiederherstellungsmethoden zur Verfügung stehen.
Ein weiterer Nachteil ist die aktuelle Skalierbarkeitsgrenze. Da die Anzahl der Transaktionen, die jeder Knotenpunkt bearbeiten kann, limitiert ist, kann das Abschließen zahlreicher Transaktionen lange dauern – manchmal sogar Stunden.
Die Permanenz der Blockchain ist ein weiterer Faktor, der als möglicher Nachteil angesehen wird. Unveränderlichkeit bedeutet, dass Daten, die auf der Blockchain gespeichert sind, nicht geändert oder modifiziert werden können. Sobald Daten in einer Blockchain gespeichert sind, bleiben sie für immer bestehen. Das ist nicht für alle Daten wünschenswert, auch wenn es bei manchen erwünscht ist.
Nutzer greifen oft auf Blockchain-Technologie zurück, weil sie attraktiv und im Trend ist, obwohl andere Lösungen passender sein könnten. Nicht jedes Unternehmen benötigt eine Blockchain-Lösung, um seine bestehenden Geschäftsprozesse zu ergänzen. Viele Unternehmen betrachten die Blockchain als ein dauerhaftes Register, das von niemandem manipuliert werden kann. Wenn die Transaktionen aber nur innerhalb der Organisation stattfinden, ist eine Blockchain nicht erforderlich. Das Unternehmen kann dann weiterhin ein klassisches System verwenden.
Auch die Kosten für Blockchain-Speicher können hoch sein – insbesondere bei großer Nachfrage. Das Vertrauens-, Sicherheits- und Governance-Niveau herkömmlicher Cloud-Dienste ist für die meisten modernen Unternehmensanwendungen ausreichend. Außerdem bieten viele Drittanbieter für Datenspeicherung in der Cloud besseren Schutz bei deutlich geringeren Betriebskosten.
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