Alakus Das Prinzip von Kryptowährungen und Blockchain

1. Auflage 2025
ISBN: 978-3-381-12213-4
Verlag: UVK Verlag
Format: EPUB
Kopierschutz: 6 - ePub Watermark

E-Book, Deutsch, 133 Seiten

Reihe: nuggets

Im Gegensatz zu den herkömmlichen Währungen sind Bitcoins und andere Kryptowährungen eine gemeinsame digitale Eigentumsaufzeichnung, die in einer Blockchain gespeichert ist. Anleger:innen haben bei einem Erwerb die Möglichkeit, sowohl 'echte' Kryptowährungen als auch verbriefte Finanzprodukte zu erwerben, in denen Kryptowährungen involviert sind. Die Transaktion gilt erst dann als abgeschlossen, sobald sie verifiziert, d.h. geprüft und zu der Blockchain im Mining-Prozess hinzugefügt wird. Auf diesem Wege werden auch üblicherweise neue Kryptowährungen erschaffen. Die erworbenen Kryptowährungen wie Bitcoin, Ethereum, Litecoin und andere Altcoins werden in einem Wallet (digitale Brieftasche) verwaltet, jedoch nicht direkt aufbewahrt. Möchte jemand Währungseinheiten an einen anderen übertragen, sendet er diese in dessen Wallet. Während die Einsteigerlektüre des Autors 'Basiswissen Kryptowährungen' die Grundlagen des spannenden Themas beschreibt, widmet dieser Band seine volle Aufmerksamkeit dem Prinzip von Kryptowährungen und Blockchain und vermittelt hierzu erweiterte Kenntnisse.

Oguz Alakus hat seinen Tätigkeitsschwerpunkt in den Bereichen Kapitalmarkt und Investment. Er veranstaltet Weiterbildungsseminare, Workshops und Vorträge. Zudem ist er zertifizierter Business Trainer und Business Coach.

Autoren/Hrsg.

Alakus, Oguz

Leseproben

1.3 Blockchain-Konsensmechanismus

Der zuvor angesprochene Konsensmechanismus oder Konsensverfahren (engl.: Proof of Authority) ist für eine Blockchain von zentraler Bedeutung. Bitcoin verwendet dabei die Peer-to-Peer-Technologie ohne zentrale oder übergeordnete Instanz, also dezentral.

Damit aber die Blockchain Entscheidungen treffen kann, muss sie mithilfe von Konsensmechanismen zu einer Einigung über alle Netzknoten hinweg gelangen. Vereinfacht bezeichnet ein Konsensmechanismus einen Algorithmus, der eine Einigung über den Status eines Netzwerks zwischen seinen Teilnehmern erzielt. Im Kontext der Kryptowährungen werden bei dem Konsensverfahren Konsens-Algorithmen dazu eingesetzt, um sicherzustellen, dass Transaktionen gültig sind, die Aufzeichnungen über diese Transaktionen an alle Teilnehmer des Netzwerks (die Knoten) verteilt werden und eine vollständige, identische Kopie der kompletten verteilten Datenbank besitzen, umso auf alle betreffenden Datensätze zugreifen können.

Die bei dem Konsensverfahren eingesetzten Konsens-Algorithmen werden auch als das „Herzstück“ der Funktionsweise von Kryptowährungen wie Bitcoins bezeichnet, das die Blockchain vor Manipulation und böswillig handelnden Akteuren schützt. In einem zentralisierten System erledigt diese Aufgabe eine zentrale Einheit, wie etwa eine Bank. Auf einer Blockchain, beispielsweise im Bitcoin-Netzwerk, sind eine Gruppe von Teilnehmern, die miteinander konkurrieren, so genannte ‚Miner‘ oder ‚Schürfer‘ für diesen Prozess verantwortlich, indem sie ihre Computer komplexe Daten mittels Blockchain verarbeiten lassen. Schließlich wickelt das Bitcoin-Netzwerk die Transaktionen ab, indem es alle Transaktionen eines bestimmten Zeitraums sammelt und in einer Liste zusammenfügt, der bereits erwähnte Block. Dagegen ist die Aufgabe des Miners, diese Transaktionen zu bestätigen und in ein Kontenbuch einzutragen.

Der oben genannte Schürfer (oder Miner) wird im weiteren Verlauf des Buches immer wieder aufgegriffen und in einem gesonderten Abschnitt vertieft beschrieben.

Konsensmechanismen bzw. Konsens-Algorithmen können über verschiedene Wege eine Einigung (Konsens) herbeiführen, während die meisten Blockchain-Projekte derzeit eines der beiden bekanntesten Konsensverfahren nutzen, um Transaktionen auf der Blockchain zu validieren: Und zwar die Proof-of-Work-Methode und die Proof-of-Stake-Methode. Der Unterschied zwischen der Proof-of-Work-Methode und der Proof-of-Stake-Methode liegt darin, wie die Validierung der Transaktionen erfolgt (Validierungsprozess).

Was bedeutet „zu validieren“?

Validieren bedeutet etwas auf Gültigkeit prüfen; die Richtigkeit einer Methode beispielhaft zu testen; die Eignung einer Methode für einen bestimmten Zweck feststellen. Prinzipiell ist die Validierung die Erbringung eines dokumentierten Nachweises, dass ein bestimmter Prozess oder ein System kontinuierlich ein Produkt erzeugt, das die zuvor definierten Spezifikationen und Qualitätsmerkmale erfüllt.

Konsens-Algorithmen: Proof of Work (PoW)

Transaktionen von Kryptowährungen wie Bitcoins werden in Blöcke zusammengefasst, bis die entsprechende Blockgröße erreicht wurde. Wenn ein neuer Block, also ein neuer Baustein an die Blockchain angehängt wird, muss dieser auf seine Korrektheit überprüft werden.

Proof of Work (PoW; Arbeitsnachweis) ist der Konsens Algorithmus, der der Bitcoin-Blockchain zugrunde liegt und für die Validierung und Generierung neuer Blöcke einer Blockchain genutzt wird. Er wird als Proof of Work bezeichnet, da die teilnehmenden Nodes (Miner mit Rechnern) im Bitcoin-Netzwerk eine Art Arbeit, in der Regel durch Rechenleistung, verrichten bzw. mithilfe dieser komplexe mathematische Rechenaufgaben lösen, die ein Ergebnis der Verschlüsselung sind und die Transaktionen in einem Blockchain-Netzwerk absichern.

Dieses entsprechende Konsensmodell gibt die Spielregeln vor, anhand derer neue Blöcke auf ihre Korrektheit überprüft werden. Durch die Validierung der Transaktionen erhalten Beteiligte (Miner) eine Entlohnung. Der erste Miner, der die „Gleichungen“ löst und dabei einen Block von Transaktionen validiert, erhält die Blockbelohnung, den Block Reward. Auf diese Weise treten in Form neu ausgeschütteter Coins. im Grunde genommen mit ihrer Rechenleistung in Konkurrenz zueinander. Dabei spielt die Rechenleistung eine wesentliche Rolle für den Erfolg. So haben Miner mit hochleistungsfähigen Rechnern einen großen Wettbewerbsvorteil gegenüber Personen, die eine Hardware nutzen, die weniger leistungsstark ist. Wer also mehr Rechenleistung stellen kann, erreicht mit höherer Wahrscheinlichkeit eine Blockprämie.

Im Zusammenhang mit dem Mining kann noch auf Folgendes hingewiesen werden: In der Fachliteratur über Bitcoin und Kryptowährung wird zum Thema Mining häufig darauf hingewiesen, dass nicht komplexe mathematische Rechenaufgaben durch den Rechner gelöst werden, sondern dass es sich um eine Art Ratespiel, Rätsel oder Gleichung handelt, bei dem die Miner eine zufällige Zahl, die als (Abkürzung für „number only used once“) bezeichnet wird, erraten müssen, die dann zu den bekannten Werten des erstellenden Blocks hinzugefügt wird. In diesem Buch werden alle eben genannten Ausdrucksweisen verwendet.

Die einzige Möglichkeit, um die Chancen beim „Ratespiel“ zu erhöhen, ist möglichst schnell viele Antworten zu geben. Um das zu erreichen, ist eine Hardware mit einer möglichst hohen nötig. Bei dem Begriff Hashrate handelt es sich um eine Kennzahl (um einen Zahlenwert), der den Zustand eines Prozesses beschreibt. Die Hashrate wird ebenfalls in diesem Buch detaillierter erläutert.

Um die Rechenleistung zu erhöhen, schließen sich Miner oftmals auch zu einer Gemeinschaft zusammen, zu „Pools“. Dabei wird die eigene Rechenleistung vom Miner dem „Mining Pool“ beigesteuert (umgangssprachlich „Pooling“). Findet bzw. löst der Pool einen Block, wird der Block Reward unter den Mitgliedern des Pools im vorher vereinbarten Verhältnis aufgeteilt.

Hat ein Miner als Erster eine Lösung gefunden, verteilt er die Lösung der Aufgabe sowie die Einträge des Blocks an das Netzwerk, so dass andere Miner auf diesem Block aufbauen und einen weiteren Block mit neuen Einträgen anhängen können, was die Voraussetzung für die Verlängerung einer Blockchain, also die Verkettung von Datenblöcken ist.

Durch die Lösung der Rechenaufgabe wird schließlich bewiesen, dass der Rechenweg fehlerfrei durchgeführt wurde (Proof of Work). Viele große Kryptowährungen wie Bitcoin, Dogecoin, Litecoin, Ethereum Classic und Monero verwenden den Proof-of-Work-Konsens-Algorithmus.

Konsens-Algorithmen: Proof of Stake (PoS)

Nach Proof of Work ist die Proof-of-Stake-Methode (PoS; Anteilsnachweis) der am häufigsten verwendete Konsens-Mechanismus in der Blockchain-Technologie. Genau wie Proof of Work ist die Proof-of-Stake-Methode die Grundlage für die Erreichung einer Einigung. Das Verfahren entstand als Alternative zum rechenzeitintensiven Arbeitsnachweis der zuvor beschriebenen Proof-of-Work-Methode.

Proof of Stake verfolgt dasselbe Ziel wie Proof of Work: Validierung von Transaktionen durch das Erstellen eines neuen . Im Gegensatz zur Proof-of-Work-Methode verwenden Proof-of-Stake-Mechanismen jedoch nur sehr einfache Rechenaufgaben, wodurch ein Großteil der hohen Rechenkapazität und damit der immense Stromverbrauch entfällt.

Der Algorithmus zur Auswahl der Person, die den nächsten Block erstellen darf, wird statt durch die Rechenleistung durch das Vermögen der Personen beeinflusst. Dafür setzen Krypto-Halter bei diesem Verfahren, neben dem Lösen einer Rechenaufgabe, einen Anteil an Coins („stake“) an den im Netzwerk gehandelten Kryptowerten ein. Genauer gesagt: Um in einem Proof of Stake-Netzwerk Transaktionen überprüfen und neue Blöcke erzeugen zu können, müssen die Netzwerkteilnehmer einen gewissen Anteil („Stake“) an Coins oder Token des Netzwerks besitzen. Das Einzahlen dieses Anteils wird als „placing a stake“ oder „staking“ bezeichnet. Wie viele Blöcke ein Netzwerkteilnehmer eines PoS-Systems erzeugen kann, hängt somit von der Größe seines Anteils im Netzwerk ab.

Daraus ergibt sich: Je mehr Münzen eine Person von einer virtuellen Währung besitzt, die nach dem Proof-of-Stake-Modell funktioniert, desto wahrscheinlicher ist es, dass diese Person ausgewählt wird, um Blöcke zu validieren und zur Blockkette hinzuzufügen.

Um zusätzliche Sicherheit im Netzwerk zu schaffen, werden die Teilnehmer für jeden neuen Block per Zufallsprinzip ermittelt. Da der Proof-of-Stake-Prozess weniger Rechenleistung benötigt als die Proof-of-Work-Methode, beansprucht auch weniger Ressourcen. Im Gegensatz zu Proof of Work wird insofern auch keine kostspielige Mining-Hardware benötigt. Und da das Verfahren auch nicht so energieintensiv ist, hat es auch geringere Auswirkungen auf den Stromverbrauch und damit zugleich einen konkreten relativen Vorteil für den Umweltschutz.

Weil es sich beim Proof-of-Stake-Prozess nicht um Mining handelt, werden Blöcke hierbei „geschmiedet“ oder „geformt“ und nicht geschürft. Es sind also „Forger“ (Validatoren). Sie...