besteht im Wesentlichen darin, dass die Berechnung dieses Wertes zwar sehr aufwendig sein kann, es aber für einen Dritten sehr leicht möglich ist, zu erkennen, dass richtig gerechnet wurde. Man kann also, ohne dass man die Rechnung wieder auflöst, erkennen, dass das Ergebnis richtig ist. Wie gesagt, faszinierend.
Blocks werden unter dieser Prämisse, einer nach dem anderen, aneinander gehängt und ergeben dadurch eine Blockchain.
Wenn man sich vorstellt, dass zum Beispiel fünf Blocks mit jeweils tausend Transaktionen in jedem Datenblock existieren, dann wurde Block 2 aus den Transaktionen dieses Blocks plus des Hash-Wertes von Block 1 errechnet. Block 3 wurde aus den Transaktionen in Block 3 und dem Hash-Wert von Block 2, der seinerseits wieder von dem Hash-Wert von Block 1 abhängt, errechnet. Man merkt schon, wo die Reise hingeht.
Wenn nun eine Transaktion aus dem ersten Block verändert wird, dann ergibt sich aus dieser Änderung ein völlig anderer Hash-Wert für diesen ersten Block. Gravierend anders.
Block 2 hat dann falsch gerechnet, weil der zweite Block ja den Hash des ersten Blocks in der Formel berücksichtigt. Da sich dieser aber geändert hat, kann das Ergebnis nicht mehr stimmen. In der Folge muss nun auch für Block 2 ein neuer Wert errechnet werden. Das Gleiche gilt für die ganze Kette nach vorne.
Alle Blocks erhalten also einen neuen Hash-Wert, weil eine Variable, der Hash des Vorgängerblocks, in der komplexen Hash-Formel für den nächsten Block geändert wird. Dadurch ändern sich alle folgenden Hash-Werte zwingend. Ein genialer Gedanke, der einer der Schlüssel zum Erfolg der Blockchain ist. Aber ist das ausreichend?
Eine minimale Änderung am Anfang zwingt zur kompletten Neuberechnung der gesamten Blockchain
Das alles ist bisher reine Mathematik, die nichts nützt, weil man ja doch Daten ändern kann. Das führt nur dazu, dass die Hash-Werte der Blocks sich verändern. Sie verändern sich zwar in völlig andere, also nicht nur ein bisschen, sodass es nicht auffallen würde, sondern sie ändern sich massiv und die Daten entsprechen nicht mehr Wahrheit. Was aber niemand sehen kann.
Transaktionen und Aufzeichnung aus der Vergangenheit wurden gefälscht. In einer manipulierten Blockchain auf unseren Com-putern sind nicht mehr die ursprünglichen Daten hinterlegt. Die Historie wurde geändert. Das Grundstück gehört jetzt jemand anderem. Das kann es also noch nicht sein.
Natürlich hat Nakamoto auch dieses Problem gelöst, indem er zusätzlich ein sogenanntes „Peer-to-Peer-Netzwerk“ vorgesehen hat. Ein Peer ist eine Person, ein Individuum oder — in der technischen Welt — eine Maschine in einem Netzwerk. In der Übersetzung aus dem Englischen wird ein „Peer“ als ein „Gleich-rangiger“ oder „Ebenbürtiger“ bezeichnet.
In unserem technischen Fall ist es einfach ein anderer Computer, der als Node bezeichnet wird. Dieser Node ist mit anderen Nodes verbunden und nimmt die Datenblocks von seinem Nachbar entgegen. Er überprüft schnell den Hash-Wert des neuen Blocks. Das ist, aufgrund des verwendeten Hash-Prozederes, eine ver-gleichsweise einfache Rechenaufgabe, die jeder Computer sehr schnell ausführen kann. Die Überprüfung ist sehr viel leichter als die ursprüngliche Berechnung des Hash-Wertes des jeweiligen Blocks an sich.
Wenn dieser Hash-Wert nun korrekt ist, dann hängt der Node den neuen Datenblock einfach an die Blockchain an, die er schon hat. Lässt sich der Hash nicht errechnen, dann verwirft der Node den Block und wartet auf den nächsten.
Das ganze Prozedere wird konstant auf vielen Tausend Nodes parallel ausgeführt. So wird Block für Block zu lokalen, auf den jeweiligen Nodes lagernden Blockchains zusammengebaut. In der Bitcoin-Blockchain haben also viele Tausend Nodes die Blocks 1 bis 5 aus dem Beispiel von oben zusammengefügt und lokal gespei-chert.
Das P2P-Netzwerk verhindert die Manipulation
Jetzt wird eine Manipulation extrem schwierig durchsetzbar. Wenn nun jemand auf nur einem Node, also auf nur einem Computer, nur eine einzelne Transaktion im ersten Block ändert, dann ändern sich auf diesem Node die Hash-Werte aller fünf darauffolgenden Blocks aus dem Beispiel.
Das ergibt sich aus der Methodik, dass der Hash eines Blocks immer aus den Transaktionsdaten plus dem Hash-Wert des Vorgängerblocks berechnet wird. Der sechste Block setzt deshalb natürlich auch auf dem Hash-Wert des fünften Blocks auf und passt — auf dem manipulierten Computer — natürlich perfekt. Wenn dieser sechste Block nun allerdings zu den anderen Nodes gesendet wird, dann passt der Block nicht zu dem vorhandenen fünftem Block, der jeweils lokal gespeichert ist. In der Folge wird der Block abgelehnt und die Nodes warten auf einen anderen Block 6. Jetzt existiert zwar ein Computer, der die gefälschten Daten schlüssig darstellen kann, weil der Block 6 sich an den Block 5 anschliessen lässt, aber dieser ist ein einzelner Computer aus Tausenden. Die Wahrheit ist also eher bei den Tausenden zu finden. Das System verfügt über viele Tausend Zeugen.
Um letztlich zu verhindern, dass jeder Node seine eigenen Änder-ungen vornimmt und damit das ganze Netzwerk ständig mit geänderten Daten belastet wird, hat Nakamoto noch ein weiteres Modul vorgesehen. Dieses Modul stellt gleichzeitig eine weitere Funktion bereit und entlohnt bestimmte Akteure im Netzwerk.
Computer, die die Datenblocks errechnen und zusammenbauen, erhalten eine Sonderstellung im Netzwerk. Nodes speichern die bestehende Blockchain selbst und hängen die neuen Blocks jeweils an. Das ist ein Vorgang, der im Vergleich wenig Rechenleistung benötigt, nur relativ viel Speicherplatz, denn jeder einzelne Node speichert die immer länger werdende Kette für alle Zeiten von Anfang an auf seiner lokalem Festplatte. Das scheint teuer und verschwenderisch zu sein, ist aber der Preis, den man für die Wahrheit zahlen muss.
Günstiger Speicherplatz als Grund für die Verbreitung der Technologie in den letzten Jahren
Einer der Gründe, warum die Blockchain erst in den letzten Jahren immer wichtiger wurde und immer mehr Unternehmen auf diese Technologie setzen, ist tatsächlich der Umstand, dass im Laufe der Jahre Speicherplatz immer billiger wurde. Dass Festplatten in den letzten Jahren immer erschwinglicher wurden, so wie alle anderen massengefertigten technischen Produkte auch, ist vielleicht sogar der maßgebliche Grund, warum Bitcoin und die Blockchain erst jetzt in der breiten Bevölkerung ankommen und aus der Experi-mentierecke der technischen Spezialisten ausgebrochen sind.
Die Bitcoin-Blockchain ist inzwischen über 380 GB groß — für Festplatten mit 500 GB oder sogar 1 TB zu unter 100 Euro unproblematisch und erschwinglich. Als Nakamoto 2008 das Bitcoin-Konzept präsentierte, gab es solche Festplatten noch nicht beziehungsweise nur zu astronomischen Preisen.
Neben den Nodes, die, wie beschrieben, die Blockchain jeder für sich selbst zusammensetzen, gibt es weitere spezielle Computer im Netzwerk, die „Miner“ genannt werden. Deren Aufgabe ist es, die einzelnen Datenblocks zu erzeugen.
Diese Miner nehmen die Transaktionen, die in einem sogenannten Pool liegen, Stück für Stück aus diesem Pool heraus und packen sie nacheinander in einem Datenblock zusammen. Alle Blocks sind dabei vom unterliegenden technischen Protokoll mit einer Obergrenze versehen.
Sind also entsprechend viele Transaktionen aufeinander gestapelt, dass die maximale Größe nicht überschritten wird oder wenn alle Transaktionen aus dem Pool in dem Stapel sind, beginnt der Miner den oben schon erläuterten Hash-Wert für diesen Datenblock zu errechnen.
Miner
