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Was die Blockchain sicher macht

So funktioniert die inhärente Bitcoin-Sicherheit

12. Dezember 2017, 07:49 Uhr   |  Heinz Arnold

So funktioniert die inhärente Bitcoin-Sicherheit
© Jens Kalaene | dpa-Zentralbild | dpa

Wie sich der Wert der Bitcoins entwickeln weiter entwickeln wird? Sicher sind sich die Experten nicht – das Sicherheitsniveau, das vor Manipulationen schützt, liegt für die Kryptowährung allerdings hoch.

Die Blockchain macht die Position des Schiedsrichters überflüssig, denn sie sorgt aus sich heraus für die Einhaltung der Regeln und die Dokumentation der Abläufe und schafft so Rechtssicherheit.

Denn die Sicherheit ist als Bestandteil fest eingebaut.  Die Blockchain protokolliert alle Abläufe und macht sie auf Basis kryptografischer Verfahren manipulationssicher. Das ganze geschieht also über das gesamte Netz der Teilnehmer verteilt. Dass ein Vorgang nach den Regeln abgelaufen ist, ist die Voraussetzung dafür, dass ein neuer Vorgang gestartet werden kann. Für die Bearbeitung des Vorgangs wird ein weiterer Block angelegt, und dem Vorausgegangenen zugeordnet. Es entsteht also eine Kette von Blöcken (daher der Name Blockchain) wobei  jeder Block dabei seine gesamte Geschichte mit sich zieht, die so Bestandteil der Geschichte der gesamten Kette wird. Mit jedem neuen Block verlängert sich die Kette mit ihrer Geschichte. Die ganze Kette ist rückverfolgbar, kann aber nicht mehr geändert werden, eine Manipulation im Nachhinein ist praktisch ausgeschlossen. Schon der Versuch der Manipulation würde entdeckt werden. Dafür sorgt die Kryptographie: Ein Block ist mit dem nächsten über einen Schlüssel verbunden.

So funktioniert die Bitcoin-Blockchain

Es gibt viele Blockchain-Varianten. Hier ist grob zusammengefasst, wie die Bitcoin-Blockchain funktioniert: Wer etwas kaufen und mit Bitcoins bezahlen will, benutzt eine Software (entspricht der Geldbörse), die ihm Zugang zur Blockchain gibt, ihn aber nicht in der Blockchain identifiziert.

Findet der Käufer Interesse an einem Produkt, so möchte er dem Verkäufer seine Bitcoins zukommen lassen, um das Produkt zu erhalten. Dazu autorisiert er sich über Public Key Kryptographie und schlägt der Blockchain vor, Bitcoins aus seinem Geldbeutel zu entnehmen und sie in den Geldbeutel des Verkäufers zu packen.

Das löst in der Blockchain einen Vorgang aus: Die Computer im Netz überprüfen anhand der historischen der Blocks, ob der Käufer genügend Bitcoins in seinem Geldbeutel hat, die er in den Geldbeutel des Käufers schicken kann. Es wird auch geprüft, ob der Verkäufer den Gegenstand, den er verkaufen will, überhaupt rechtmäßig besitzt. Wenn es gut aussieht, wird der Vorschlag des Käufers in einen neuen Block gepackt. Um die Sache effizienter zu machen, werden weitere Vorschläge in den Block eingestellt. Jede dieser Transaktionen durchläuft ein Programm, das ihm einen Hash-Wert zuordnet. Die Hash-Werte werden dann durch einen Merkel-Baum geschickt, der ihnen einen neuen Hash-Wert zuordnet.

So entsteht schlussendlich eine neuer Block, der aus einer bestimmten Anzahl von Transaktionen mit ihren Hash-Werten besteht, aus denen der endgültige Block mit seinem Hash-Wert generiert wird. Während Transaktionen, die parallel stattfinden, sich durchaus widersprechen können, ist das für vollständige und in die Blockchain als valide aufgenommene Blocks unmöglich. Sich widersprechende Transaktionen werden zuvor aus dem Block entfernt.  In einem Block mit einer Größe von 1 MByte passen rund 1.400 Transaktionen. Der endgültige Hash-Wert wird Bestandteil des Headers des gesamten neuen Blocks. Damit ist auch sicher gestellt, dass der Käufer seine Bitcoins nicht noch einmal ausgeben kann, dass er dafür aber den Gegenstand seines Kaufes besitzt, den der Verkäufer nicht noch einmal veräußern kann.

Jetzt müssen die Computer im Netz versuchen, den Code zu knacken. Das können sie nur tun, indem sie alle Möglichkeiten durchprobieren. Das stellt einen gewaltigen Rechenaufwand dar. Sogenannte Miner sind aber gewillt, ihn zu leisten. Denn ihnen winkt am Ende ihrer Mühe eine Belohnung, ähnlich wie den Schürfern in Kalifornien während des Goldrausches. Wer die Lösung als erster durch Probieren von Abermilliarden von Möglichkeiten als erster glücklich gefunden hat, erhält für seine Schürfarbeit, die viel Rechenleistung, also viel Strom kostet, kein Gold-Nugget, sondern Bitcoins, immerhin 25 Stück. Validiert wird nach dem Proof-of-Work-Prinzip.

Die Miner »schürfen« also Bitcoins – und sind mittlerweile dafür gut ausgerüstet. Nicht mit Hacke, Spaten und Waschschüsseln, sondern mit riesigen Serverfarmen, die über genügend Rechenleistung verfügen, um erfolgreich nach Bitcoins suchen zu können. Die übrigen Rechner können sich dann leicht davon überzeugen, dass der Fund richtig war: Denn es ist über die in der Kryptographie üblichen mathematischen Einbahnfunktionen viel einfacher, die Rechnung in der umgekehrten Richtung durchzuführen. Dass der Block valide ist, kann also einfach gezeigt werden. Die Daten selber bleiben sicher verschlüsselt. Falls aber eine Transaktion im Block verändert werden sollte, dann würde sich auch der Hash-Wert des Blocks ändern.

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