Wie funktioniert die Blockchain Technologie?

Um herauszufinden, warum die Blockchain überhaupt erfunden wurde, muss man zuerst verstehen, wie ein Großteil der Transaktionen in unserer Welt abgeschlossen werden.

Unabhängig davon, ob Geld von einer Person zur anderen gelangen soll oder ob man eine private WhatsApp Nachricht an eine Freundin schicken möchte, gibt es immer eine zentrale Zwischeninstanz, bei der die Transaktion landet und von dort aus anschließend weitergegeben wird.

Die zentrale Speicherung der Daten, die dabei hin und her wandern, bringt allerdings einige Probleme für Nutzer:innen mit sich:

Die Blockchain Technologie wickelt Transaktionen dezentral ab. Mithilfe von vielen Tausenden Unterstützer:innen und Computern weltweit öffnet dies die Möglichkeit, auf eine zentrale Zwischeninstanz verzichten zu können. Transaktionen können dadurch „Peer-to-Peer“ (also direkt von Person zu Person) stattfinden und wir müssen nicht um unsere Daten bangen.

Hinzu kommt, dass man in der Welt der Blockchain anonym unterwegs ist. Das Vermögen, über das man verfügt, ist in einem digitalen „Wallet“ gespeichert, welches kostenlos erstellt werden kann und dem oder der Ersteller:in nicht eins zu eins zugeordnet werden kann.

Transaktionen sind allerdings jederzeit völlig einsehbar. Aber: Das kann für Spendenorganisationen sogar von Vorteil sein, da es eine klare Transparenz schafft. Die Spendenorganisation könnte ihre Wallet Adresse offenlegen, um ihren Spender:innen uneingeschränkte Einsicht darüber zu geben, wo das gespendete Geld hingeht.

Im Grunde kann man sich die Blockchain wie ein digitales Kassenbuch vorstellen, von dem es ganze viele Kopien gibt. Jede Person, die möchte, kann die Rechenleistung seines Computers zur Verfügung stellen, um eine Kopie des Kassenbuchs zu speichern. Indem man dann mit einer Software Berechnungen auf seinem Computer laufen lässt, kann man dabei helfen, Transaktionen korrekt zu verarbeiten.

Computer, die beim Blockchain Netzwerk mitmachen, sind Knotenpunkte der Blockchain und werden damit als „Node“ bezeichnet. Es entsteht ein weltweites Netz aus Knotenpunkten, das durch das Internet stets die Korrektheit der Blockchain gewährleistet. Damit es sich für die Teilnehmer:innen auch lohnt, werden die Betreiber:innen eines Nodes mit Cryptowährung (z.B. Bitcoin) belohnt.

Wie der Name schon verrät ist die Blockchain eine Kette aus digitalen Datenblöcken. Innerhalb eines Datenblocks sind dann jeweils einige tausend Transaktionen gespeichert.

Eine Transaktion kann dabei in etwa so aussehen:

Wenn eine Transaktion gültig ist – hierbei wird beispielsweise überprüft „hat Tom überhaupt 2 Bitcoin, die er Lisa schicken kann?“ – wird sie in einem Block abgelegt. 

Sobald genug Transaktionen in einem Block abgelegt sind (beim Bitcoin Netzwerk sind das in etwa 15.000 Transaktionen), wird im Block ein Verweis auf den vorherigen Block hergestellt —> er wird an die bereits existierende Kette angehängt und ein „Hash“ wird für diesen Block generiert. Das Erstellen eines Hashs braucht enorm viel Rechenleistung, und damit Strom. Gleichzeitig ist es genau dieser Prozess, der die Blockchain so unglaublich sicher macht.

Wenn nun also eine beliebige Transaktion in einem Block nachträglich verändert wird, wird ein neuer Hash berechnet. Das ist sinnvoll, da es dadurch Hackerangriffe sehr schwer macht. Die folgenden Blöcke können nach Änderung des Hashes keinen erfolgreichen Verweis auf den geänderten Block herstellen. Somit entsteht eine alternative Version der Blockchain, in der die Vergangenheit – theoretisch – umgeschrieben werden könnte. Das allerdings wirklich nur in der Theorie.

Wenn der Block mit der Nummer #5 in unseren Beispiel also verändert werden würde, würde ein neuer Hash entstehen, der für unseren Block #6 nicht mehr nachzuvollziehen wäre. So fällt eine Manipulation der Kette sofort auf.

Um solche Eingriffe von einzelnen Hackern zu verhindern, wird immer die längste im Internet existierende Blockchain als die „wahre“ angesehen. Das restliche Netzwerk sichert somit während des kleinen Eingriffs des Hackers (der übrigens eine immens hohe Rechenleistung benötigen würde, um eine Transaktion zu verändern und einen neuen Hash zu generieren) die “echte” Blockchain ab, und wird weiterhin als die richtige Blockchain angesehen, da die Blockchain länger als die gehackte ist.

Um zu verhindern, dass ein Hacker demnach einfach wahllos neue Blöcke erstellt und diese zu seiner gehackten Blockchain hinzufügt – mit dem Ziel, eine längere Blockchain als die echte zu kreieren – muss jeder Node im Netzwerk um einen Block hashen zu dürfen, eine mathematische Aufgabe lösen, die wiederum auch wieder mit einem enormen Rechenaufwand verbunden ist.

Weltweit helfen viele Computer pausenlos zusammen um das Rätsel zu lösen. Im Schnitt gelingt es alle 10 Minuten jemandem von all diesen Computern, die Aufgabe zu bewältigen. Erst dann darf derjenige den Hash des neuen Blocks festlegen und der Block wird zur Blockchain hinzugefügt. Das ist übrigens auch der Zeitpunkt, zu dem der oder die jeweilige Benutzer:in mit einer kleinen Menge an Bitcoins entlohnt wird. Es soll sich schließlich für Menschen, die ihren Computer für das Netzwerk arbeiten lassen, auch finanziell auszahlen.

Dieser Prozess beschreibt  das sogenannte „Proof of Work“ Prinzip –  das bekannteste Verfahren, um das Hinzufügen neuer Blöcke zu limitieren.

Durch diese Hürde ist es einem einzelnen Hacker, beziehungsweise sogar einer Gruppe von Hackern, nicht möglich, eine alternative Version der Blockchain zu erstellen. Das macht die Blockchain nahezu unhackbar.

Ganz allgemein ist die Blockchain Technologie durch ihre enormen Sicherheitsvorkehrungen eine exzellente Möglichkeit, Transaktionen und Geld abzusichern.

Was der Bitcoin 2009 gestartet hat, ist mittlerweile von vielen anderen Technologien aufgenommen worden. Neue Technologien wie Ethereum arbeiten außerdem daran, die Blockchain Technologie bei gleicher Sicherheit stromsparender zu machen.

Mit einem Stromverbrauch, der pro Jahr etwa doppelt so hoch wie der von Österreich ist, ist der Bitcoin beispielsweise nicht gerade energieeffizient – ein häufig genannter Punkt in Diskussionen zum Thema Nachhaltigkeit. 
Es werden wohl noch einige Jahre an Entwicklung und Forschung nötig sein um bei einem Großteil der Blockchain Transaktionen die man durchführt kein schlechtes Gewissen mehr haben zu müssen. Das trifft aber keinesfalls bei allen Blockchains zu.

Ständig kommen weitere Anwendungsbereiche hinzu. Wöchentlich kommen neue Blockchains mit neuen Ideen oder wertvollen Crypto-Coins ins Netz.

Mit dem Aufkommen von NFTs wurde außerdem für Künstler:innen eine ganz neue Möglichkeit geschaffen, ihre Kunst im Internet zu handeln.

Auch wir bei Liechtenecker haben diese Möglichkeit genutzt, und unseren Kundinnen und Kunden, sowie Partnerinnen und Partnern NFT Kunstwerke unserer Designerin Natalia geschenkt. Die speziell für Weihnachten erstelle Kollektion findet ihr hier auf Opensea.

Zuletzt bringt auch das Aufkommen von digitalen Verträgen (Smart Contracts) endlose Möglichkeiten, automatisch ausgeführte Verträge mehrerer Parteien ohne einen zentralen Mittelsmann abzuschließen. Hier gibt es bereits viele erfolgreiche Beispiele im Bereich von Spendenorganisationen und Crowdfunding.

Es bleibt jedenfalls spannend und wir behalten die Entwicklungen und zukünftig auftauchende Einsatzbereiche auf jeden Fall im Auge.  Wir Entwickler:innen warten nur darauf, in einer nahen Zukunft an einer dezentralen App arbeiten zu können.

Einen weiteren spannenden Beitrag zum Thema Blockchain findet ihr hier.