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Blockchain
Die Blockchain ist eine revolutionäre digitale aber dafür verteilte und öffentliche Datenbank, in der Transaktionen unverfälscht aufgezeichnet werden können. Der Name "Blockchain" kommt von der Verwendung von Blöcken, d.h. von Gruppierungen von Datensätzen, die als Transaktionsinputs und -outputs bezeichnet werden und je nach ihrer Struktur innerhalb des Systems als Blöcke oder Ketten bezeichnet werden. Da die Blöcke aufeinander aufbauen sind sie verkettet und kein Glied der Kette kann jemald wieder entfernt werden.
Warum braucht man jetzt die Blockchain? Was ist damit möglich?
Stell dir vor, du könntest jemandem direkt Geld schicken, ohne den Umweg über einen Mittelsmann oder eine vertrauenswürdige dritte Partei? Du müsstest dir keine Sorgen machen, dass du Zahlungen verpasst, denn du bräuchtest kein Bankkonto. Und da kein Risiko besteht, dass das Geld während der Transaktion verloren geht, passiert genau das! Du musst dir keine Sorgen mehr machen, dass deine Zahlung auf dem Weg vom Bankkonto einer Person zurück nach Hause zwischen den Börsen verloren geht - jetzt finden alle Transaktionen Peer-to-Peer mit Kryptowährung (wie Bitcoin) statt. Die Bank berechnet keine Gebühr für die Transaktion und dennoch kannst Du sehen dass dein Geld dich oder eben der Empfänger erreicht hat.
Abstrakter ausgedrückt kann keine Partei einen Teil der Vereinbarung (Zahlungen, Verträge, etc.) einseitig ändern. Sogar Hauskäufe oder Verkäufe sind über die Blockchain möglich und das in Echtzeit. Man bräuchte dafür kein Amtsgericht, kein Register mehr sondern nur noch die Blockchain.
Schon mal was vom "Problem der byzantinischen Generäle“ gehört?
Das heißt, wie können wir in öffentlichen Netzwerken einen Konsens über eine Wahrheit sicherstellen? Die Lösung für das "Problem der byzantinischen Generäle" wurde erstmals mit der Einführung bzw. der Beschreibung von Bitcoins gefunden! Stelle Dir vor du bist wieder in der Grundschule und möchtest Dich mit deinen Freunden zum Fußball verabreden. Ihr habt kein Handy mit Gruppenchatfunktion. Sondern könnt nur im 1:1 Dialog Informationen weitergeben. Nun gibt es ein paar Freunde welche etwas zerstreut sind und die Uhrzeit falsch weitergeben oder sich nicht mehr richtig erinnern können und so wird aus 14:00 Uhr schnell 15:00 Uhr oder sogar 13:00 Uhr. Nun könnte man einen Organisator benennen. Dann sind wir aber wieder bei den Banken, dem Staat oder einer anderen zentralen Instanz. Da wir das nicht möchten müssen wir eine andere Lösung finden.
Und wie funktioniert das jetzt?
Fangen wir mal mit Backen an. Herzlichen Dank an meine Kollegin die mich den ganzen Tag an Essen erinnert und die Analogie aus hunderten Folgen YouTube-Universum-Videos mit Astro-Tim. Naja auf jeden Fall kann man aus vielen Zutaten wie Mehl, Eiern einen hervorragenden Kuchen backen. Diesen Prozess umkehren kann man aktuell (Stand 2022) noch nicht. Hier spricht man auch von der Entropie. Naja egal. Auf jeden Fall funktionier genau so auch eine Verschlüsselung sie ist ein nicht invertierbarer Prozess. Das Backen entspricht dabei der Funktion und die Zutaten dem Hashwert. Einfach oder?
Nun sind die Zutaten die Du verwendest ja auch irgendwie einmalig. In ihrer Zusammensetzung, ihrer Größe, in allem eigentlich. Das heißt jeder Kuchen wird ein Unikat. Jetzt wird es gleich richtig spannend!
Aber jetzt kommt die EU ins Spiel und verlangt von Dir den europäischen Norm-Kuchen. Einer muss dem anderen gleichen. Klingt ja irgendwie auch nachvollziehbar und real. Da das Gesetzt aber von Physikern gemacht wurde, müssen sich die Kuchen (wir lassen die Quantenphysik, jetzt mal außen vor) aufs Atom gleichen. Puuh, wie schaffen wir das? Relativ einfach durch durchprobieren. Wir backen einfach so oft Kuchen, bis einer dabei ist der passt. Immer wieder und wieder. Wenn wir akribisch alles aufschreiben, können wir das vielleicht sogar reproduzieren. Wir haben also durch ausprobieren die passende Lösung gefunden. Das Vorgehen hat sogar einen Namen "Proof-of-Work"
Wenn wir das jetzt wieder auf unseren Hash-Wert übertragen ist hier der Bedingung, dass der Hashwert z.B. immer mit einer festen Anzahl an Nullen beginnen muss. Mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit bekommt man abhängig von den bisherigen Ergebnissen und den Möglichkeiten in einer der nächsten Berechnung genau diesen Wert. "So ähnlich werden auch schöne Onion-Adressen berechnet, aber das ist ein anderes Thema". Okay noch dabei? Gut, wir haben also die Lösung für unseren nächsten Hashwertgefunden. Und jetzt?
Jetzt möchte ich aber in dem Kuchen auch noch Informationen speichern, also gebe ich vor dem Backen noch die aktuelle Zeit, die Adresse des letzten Kuchens und auch noch die eigentliche Information mit ein, sowie eine weitere Zutat um wieder auf meinen Normkuchen zu kommen. Genau diese weitere Zutat muss ich mit durchprobieren, also meinem Proof-of-Work erarbeiten.
Da ich diesen Proof-of-Work veröffentlichen muss, kann jetzt jeder nachvollziehen ob ich das richtig gemacht habe. In unserem Fall probiere ich einfach den Kuchen um alle Daten auszulesen.
Kann ich das jetzt nicht manipulieren?
Eben nicht. Meine zusätzliche Zutaten "Nonce" würde dann nicht mehr passen um auf die gewünschte Form zu kommen. Und da ich ja auch den Vorgänger drin habe in meiner Backmischung, lässt sich auch das nicht verändern. Was ist wenn mehrere Leute einen Kuchen backen und auf den selben Vorgänger verweisen? Auch dafür gibt es eine Lösung und zwar durch Replikation. Sobald ich eine Lösung gefunden habe versuche ich diese so schnell wie möglich zu verteilen. Dadurch ist immer die längste Kette gültig und diese lässt sich nur mit viel Aufwand manipulieren, weil ich dann in Echtzeit die ganze Kette verändern müsste. Dafür gibt es aber aktuell nicht genügend Rechenleistung.