Wichtige Erkenntnisse
Blockchain ist ein digitales Hauptbuch, das Transaktionsdaten sicher über ein verteiltes Netzwerk von Computern aufzeichnet.
Blockchain gewährleistet die Datenintegrität durch ihre unveränderliche Natur mittels Kryptografie und Konsensmechanismen, was bedeutet, dass einmal aufgezeichnete Informationen nicht nachträglich verändert werden können.
Blockchain bildet das Rückgrat von Kryptowährungsnetzwerken wie Bitcoin und Ethereum und ist entscheidend für die Förderung von Transparenz, Sicherheit und Vertrauen in verschiedenen Sektoren über die Finanzen hinaus.
Einführung
Blockchain-Technologie hat Branchen, insbesondere die Finanzen, transformiert, indem sie eine dezentrale, transparente und sichere Möglichkeit zur Verwaltung von Daten und Transaktionen eingeführt hat. Während sie als Grundlage für Kryptowährungen wie Bitcoin begann, hat sich ihre Anwendung auf das Management von Lieferketten, das Gesundheitswesen, Wahlsysteme und vieles mehr ausgeweitet.
Was ist Blockchain?
Eine Blockchain ist eine spezielle Art von Datenbank. Es handelt sich um ein dezentrales digitales Hauptbuch, das von einem verteilten Netzwerk von Computern verwaltet wird. Blockchain-Daten sind in Blöcken organisiert, die chronologisch angeordnet und durch Kryptografie gesichert sind.
Diese Struktur stellt sicher, dass die Daten transparent, sicher und unveränderlich sind. Es ist nahezu unmöglich, Daten, die in einem Block gespeichert sind, zu ändern, nachdem der Block bestätigt und zur Kette hinzugefügt wurde. Die dezentrale Struktur beseitigt auch die Notwendigkeit einer zentralen Autorität. Blockchain-Transaktionen können zwischen Benutzern ohne die Notwendigkeit von Vermittlern stattfinden.
Es gibt verschiedene Arten von Blockchains mit unterschiedlichen Graden der Dezentralisierung. Dennoch bezieht sich der Begriff Blockchain in der Regel auf ein dezentrales digitales Hauptbuch, das zur Aufzeichnung von Kryptowährungstransaktionen verwendet wird.
Kurze Geschichte der Blockchain
Das früheste Modell einer Blockchain wurde Anfang der 1990er Jahre geschaffen, als der Informatiker Stuart Haber und der Physiker W. Scott Stornetta kryptografische Techniken in einer Kette von Blöcken verwendeten, um digitale Dokumente vor Datenmanipulation zu schützen.
Haber und Stornetta inspirierten die Arbeit vieler anderer Informatiker und Kryptografie-Enthusiasten, was schließlich zur Schaffung von Bitcoin als der ersten Kryptowährung führte, die durch Blockchain-Technologie betrieben wird. Seitdem ist die Akzeptanz von Blockchain erheblich gewachsen, und Kryptowährungen sind mittlerweile ein globales Phänomen.
Obwohl die Blockchain-Technologie häufig zur Aufzeichnung von Kryptowährungstransaktionen verwendet wird, eignet sie sich zur Aufzeichnung vieler anderer Arten von digitalen Daten und kann auf eine Vielzahl von Anwendungsfällen angewendet werden.
Wichtige Merkmale und Vorteile der Blockchain
Dezentralisierung: Informationen werden über ein Netzwerk von Computern (Knoten) gespeichert, anstatt auf einem einzigen zentralen Server. Große dezentrale Netzwerke wie Bitcoin sind sehr resistent gegen Angriffe.
Transparenz: Die meisten Blockchains sind öffentlich, was bedeutet, dass alle Teilnehmer Zugriff auf dieselbe Datenbank haben. Transaktionen sind für alle Teilnehmer sichtbar.
Unveränderlichkeit: Sobald Daten zur Blockchain hinzugefügt werden, können sie ohne Konsens des Netzwerks nicht mehr verändert werden.
Datensicherheit: Kryptografie und Konsensmechanismen gewährleisten einen robusten Schutz gegen Datenmanipulation.
Effizienz: Blockchain kann schnellere und kostengünstigere Transaktionen ermöglichen, indem die Notwendigkeit von Vermittlern entfällt. Transaktionen werden nahezu in Echtzeit verarbeitet.
Was ist Dezentralisierung in der Blockchain?
Dezentralisierung in der Blockchain bezieht sich auf die Idee, dass die Kontrolle und Entscheidungsgewalt eines Netzwerks unter seinen Benutzern verteilt ist, anstatt von einer einzelnen Entität wie einer Bank, Regierung oder einem Unternehmen kontrolliert zu werden.
In einem dezentralen Blockchain-Netzwerk gibt es keine zentrale Autorität oder Vermittler, der den Fluss von Daten oder Transaktionen kontrolliert. Stattdessen werden Transaktionen von einem verteilten Netzwerk von Computern verifiziert und aufgezeichnet, die zusammenarbeiten, um die Integrität des Netzwerks aufrechtzuerhalten.
Wie funktioniert Blockchain?
Im Kern ist eine Blockchain ein digitales Hauptbuch, das Transaktionen zwischen zwei Parteien auf sichere, manipulationssichere Weise aufzeichnet. Diese Transaktionsdaten werden von einem global verteilten Netzwerk von Computern (Knoten) aufgezeichnet.
Wenn Alice Bob einige Bitcoin sendet, wird die Transaktion an das Netzwerk gesendet. Jeder Knoten authentifiziert die Transaktion, indem er digitale Signaturen und andere Transaktionsdaten überprüft. Sobald die Transaktion verifiziert ist, wird sie zusammen mit anderen Transaktionen zu einem Block hinzugefügt. Wir können jeden Block als eine Seite des digitalen Hauptbuchs betrachten.
Blöcke werden mithilfe kryptografischer Methoden miteinander verknüpft, wodurch die Blockchain entsteht. Der Prozess der Verifizierung von Transaktionen und deren Hinzufügung zur Blockchain erfolgt durch einen Konsensmechanismus, einem Regelwerk, das festlegt, wie Knoten im Netzwerk eine Einigung über den Zustand der Blockchain und die Gültigkeit von Transaktionen erzielen.
Blockchain in Kürze
1. Transaktionsaufzeichnung
Wenn eine Transaktion initiiert wird (z. B. Übertragung von Kryptowährung), wird sie an ein Netzwerk von Knoten gesendet. Jeder Knoten validiert die Transaktion anhand vordefinierter Regeln.
2. Blockbildung
Validierte Transaktionen werden in einem Block gruppiert. Jeder Block enthält:
Daten (z. B. Transaktionsdetails)
Ein Zeitstempel
Ein kryptografischer Hash: Ein eindeutiger Identifikator, der durch die Anwendung eines Hash-Algorithmus auf die Daten des Blocks erstellt wird.
Hash des vorherigen Blocks: Dies ist es, was Blöcke miteinander verknüpft und die Kette bildet.
3. Konsensmechanismus
Um einen Block zur Kette hinzuzufügen, müssen die Teilnehmer im Netzwerk sich über dessen Gültigkeit einig sein. Dies wird durch einen Konsensalgorithmus erreicht, wie beispielsweise Proof of Work (PoW) und Proof of Stake (PoS). Wir werden beide bald ausführlicher besprechen, aber hier ist eine kurze Zusammenfassung:
Proof of Work (PoW): Wird von Bitcoin verwendet, PoW erfordert von Blockvalidierern, Rechenleistung zu nutzen, um komplexe Probleme zu lösen.
Proof of Stake (PoS): Wird von neueren Blockchains wie Ethereum verwendet, bei denen Blockvalidierer basierend auf ihrem Anteil am Netzwerk ausgewählt werden.
4. Kettenverknüpfung
Sobald ein Block validiert ist, wird er zur Blockchain hinzugefügt. Jeder nachfolgende Block verweist auf den vorherigen und stellt eine manipulationssichere Struktur sicher. Mit anderen Worten, um einen neuen Block zu validieren, muss er den Identifier des vorherigen Blocks verwenden.
5. Transparenz
Ein weiteres Merkmal der Blockchain ist ihre Transparenz. Jeder kann im Allgemeinen die Daten einer Blockchain überprüfen, einschließlich aller Transaktionsdaten und Blockdaten, auf öffentlichen Webseiten, die als Blockchain-Explorer bekannt sind.
Zum Beispiel können Sie jede Transaktion einsehen, die jemals im Bitcoin-Netzwerk aufgezeichnet wurde, einschließlich der Wallet-Adressen von Sender und Empfänger, des Überweisungsbetrags und vielem mehr. Sie können auch alle Bitcoin-Blöcke bis zum ersten Block, dem Genesis-Block, zurückverfolgen.
Blockchain-Kryptografie
Kryptografie ist der Schlüssel dafür, dass die Blockchain ein sicheres, transparentes und manipulationssicheres Protokoll für Transaktionen aufrechterhält. Hashing ist beispielsweise ein entscheidendes kryptografisches Verfahren, das in Blockchains verwendet wird. Es handelt sich um einen kryptografischen Prozess, der eine Eingabe beliebiger Größe in eine Zeichenkette fester Größe umwandelt.
Die in Blockchains verwendeten Hash-Funktionen sind im Allgemeinen kollisionsresistent, was bedeutet, dass die Wahrscheinlichkeit, zwei Datenmengen zu finden, die die gleiche Ausgabe erzeugen, astronomisch gering ist. Ein weiteres Merkmal ist der Avalanche-Effekt, der sich auf das Phänomen bezieht, dass jede kleine Änderung der Eingabedaten eine drastisch andere Ausgabe erzeugen würde.
Lassen Sie uns dies mit SHA256 veranschaulichen, einer Funktion, die in Bitcoin verwendet wird. Wie Sie sehen können, führte die Änderung der Groß- und Kleinschreibung der Buchstaben zu einer dramatisch anderen Ausgabe. Hash-Funktionen sind auch Einwegfunktionen, da es rechnerisch nicht möglich ist, zu den Eingabedaten zurückzukehren, indem man die Hash-Ausgabe rückwärts analysiert.
Jeder Block innerhalb einer Blockchain enthält sicher den Hash des vorhergehenden Blocks, wodurch eine robuste Kette von Blöcken etabliert wird. Jeder, der einen Block ändern möchte, müsste alle nachfolgenden Blöcke modifizieren, eine Aufgabe, die nicht nur technisch herausfordernd, sondern auch äußerst kostspielig ist.
Ein weiteres in der Blockchain weit verbreitetes kryptografisches Verfahren ist die Public-Key-Kryptografie. Auch als asymmetrische Kryptografie bezeichnet, hilft sie, sichere und überprüfbare Transaktionen zwischen Benutzern zu etablieren.
So funktioniert es. Jeder Teilnehmer hat ein einzigartiges Schlüsselpaar: einen privaten Schlüssel, den er geheim hält, und einen öffentlichen Schlüssel, der offen geteilt wird. Wenn ein Benutzer eine Transaktion initiiert, signiert er sie mit seinem privaten Schlüssel, wodurch eine digitale Signatur entsteht.
Andere Benutzer im Netzwerk können dann die Authentizität der Transaktion überprüfen, indem sie den öffentlichen Schlüssel des Absenders auf die digitale Signatur anwenden. Dieser Ansatz gewährleistet sichere Transaktionen, da nur der legitime Besitzer des privaten Schlüssels eine Transaktion autorisieren kann und jeder die Signaturen mithilfe des öffentlichen Schlüssels überprüfen kann.
Was ist ein Konsensmechanismus?
Ein Konsensalgorithmus ist ein Mechanismus, der es Benutzern oder Maschinen ermöglicht, in einem verteilten Umfeld zu koordinieren. Er muss sicherstellen, dass alle Akteure im System sich auf eine einzige Wahrheit einigen können, selbst wenn einige Akteure ausfallen.
Konsensmechanismen stellen sicher, dass alle Knoten im Netzwerk die gleiche Kopie des Hauptbuchs haben, das einen Aufzeichnung aller Transaktionen enthält.
Wenn Zehntausende von Knoten eine Kopie der Daten der Blockchain aufbewahren, können schnell einige Herausforderungen auftauchen, darunter Datenkonsistenz und böswillige Knoten. Um die Integrität der Blockchain zu gewährleisten, gibt es verschiedene Konsensmechanismen, die regeln, wie Netzwerknoten eine Einigung erzielen. Lassen Sie uns einen genaueren Blick auf die wichtigsten Konsensmechanismen werfen.
Arten von Konsensmechanismen
Was ist Proof of Work?
Proof of Work (PoW) ist ein Konsensmechanismus, der in vielen Blockchain-Netzwerken verwendet wird, um Transaktionen zu verifizieren und die Integrität der Blockchain aufrechtzuerhalten. Es ist der ursprüngliche Konsensmechanismus, der von Bitcoin verwendet wird.
In PoW konkurrieren Miner darum, ein komplexes mathematisches Problem zu lösen, um den nächsten Block zur Blockchain hinzuzufügen. In einem als Mining bekannten Prozess wird der erste Miner, der das Problem löst, mit Kryptowährung belohnt.
Miner müssen leistungsstarke Computer verwenden, um mathematische Probleme zu lösen, neue Münzen zu minen und das Netzwerk zu sichern. Deshalb erfordert der Mining-Prozess erhebliche Ressourcen (Rechenleistung und Energie).
Was ist Proof of Stake?
Proof of Stake (PoS) ist ein Konsensmechanismus, der entwickelt wurde, um einige der Nachteile von Proof of Work (PoW) zu beheben. In einem PoS-System werden anstelle von Minern, die darum konkurrieren, komplexe mathematische Probleme zu lösen, um Transaktionen zu validieren und neue Blöcke zur Blockchain hinzuzufügen, Validatoren basierend auf der Menge an Kryptowährung ausgewählt, die sie im Netzwerk "einsetzen".
Der Einsatz stellt die Menge an Krypto dar, die von Validatoren als Sicherheit gehalten wird. In der Regel werden PoS-Validatoren zufällig ausgewählt, um neue Blöcke zu erstellen und Transaktionen basierend auf der Größe ihres Einsatzes zu validieren. Sie werden mit Transaktionsgebühren für die Erstellung neuer Blöcke belohnt und als Anreiz, im besten Interesse des Netzwerks zu handeln. Wenn sie böswillig handeln, riskieren sie, ihre eingesetzte Kryptowährung zu verlieren.
Andere beliebte Konsensmechanismen
Proof of Work und Proof of Stake sind die häufigsten Konsensalgorithmen, aber es gibt viele andere Arten. Einige sind Hybride, die Elemente beider Systeme kombinieren, während andere völlig unterschiedliche Methoden darstellen.
Zum Beispiel ist Delegated Proof of Stake (DPoS) ähnlich wie PoS, aber anstelle von allen Validatoren, die berechtigt sind, neue Blöcke zu erstellen, wählen Tokeninhaber eine kleinere Gruppe von Delegierten, die dies in ihrem Namen tun.
Im Gegensatz dazu werden bei Proof of Authority (PoA) Validatoren durch ihren Ruf oder ihre Identität identifiziert, anstatt durch die Menge an Kryptowährung, die sie halten. Validatoren werden basierend auf ihrer Vertrauenswürdigkeit ausgewählt und können aus dem Netzwerk entfernt werden, wenn sie böswillig handeln.
Was sind die verschiedenen Arten von Blockchain-Netzwerken?
Öffentliche Blockchain
Eine öffentliche Blockchain ist ein dezentrales Netzwerk, das für jeden offen ist, der teilnehmen möchte. Diese Netzwerke sind typischerweise Open-Source, transparent und genehmigungsfrei, was bedeutet, dass jeder darauf zugreifen und sie nutzen kann. Bitcoin und Ethereum sind Beispiele für öffentliche Blockchains.
Private Blockchain
Eine private Blockchain, wie der Name schon sagt, ist ein Blockchain-Netzwerk, das nicht für die Öffentlichkeit zugänglich ist. Private Blockchains werden typischerweise von einer einzelnen Entität, wie einem Unternehmen, betrieben und für interne Zwecke und Anwendungsfälle verwendet.
Private Blockchains sind genehmigungsbasierte Umgebungen mit festgelegten Regeln, die bestimmen, wer die Kette sehen und schreiben kann. Sie sind keine dezentralen Systeme, da es eine klare Hierarchie der Kontrolle gibt. Sie können jedoch verteilt sein, da viele Knoten eine Kopie der Kette auf ihren Maschinen führen.
Konsortial-Blockchain
Eine Konsortial-Blockchain ist eine hybride Form aus öffentlichen und privaten Blockchains. In einer Konsortial-Blockchain schließen sich mehrere Organisationen zusammen, um ein gemeinsames Blockchain-Netzwerk zu schaffen, das gemeinsam verwaltet und regiert wird. Diese Netzwerke können je nach Bedarf der Konsortialmitglieder entweder offen oder geschlossen sein.
Anstatt eines offenen Systems, in dem jeder Blöcke validieren kann, oder eines geschlossenen Systems, in dem nur eine einzelne Entität Blockproduzenten benennt, sieht eine Konsortialkette eine Handvoll gleichberechtigter Parteien als Validatoren vor.
Die Regeln des Systems sind flexibel: Die Sichtbarkeit der Kette kann auf Validatoren beschränkt, autorisierten Personen sichtbar oder für alle sichtbar sein. Wenn die Validatoren einen Konsens erzielen können, können Änderungen leicht implementiert werden. Was die Funktionsweise der Blockchain betrifft, so wird das System keine Probleme haben, wenn eine bestimmte Schwelle dieser Parteien ehrlich handelt.
Wofür wird Blockchain verwendet?
Obwohl die Blockchain-Technologie noch in den Kinderschuhen steckt, hat sie bereits Anwendungsfälle in vielen verschiedenen Branchen. Einige der häufigsten aktuellen Anwendungen der Blockchain-Technologie sind:
1. Kryptowährungen
Die Blockchain-Technologie wurde entwickelt, um die Schaffung von Kryptowährungen zu unterstützen, die Blockchain als sicheres und dezentrales Hauptbuch zur Aufzeichnung von Transaktionen nutzen.
Während traditionelle grenzüberschreitende Transaktionen Vermittler und hohe Gebühren beinhalten, ermöglicht Blockchain schnellere, kostengünstigere und transparentere internationale Überweisungen. Abgesehen von ihrer Eigenschaft als Wertspeicher verwenden viele Bitcoin und andere Kryptowährungen für globale Überweisungen.
2. Smart Contracts
Smart Contracts sind selbstausführende Verträge, die programmiert werden können, um automatisch auszuführen, wenn bestimmte Bedingungen erfüllt sind. Die Blockchain-Technologie ermöglicht die Erstellung und Ausführung von Smart Contracts auf sichere und dezentrale Weise.
Eine der beliebtesten Anwendungen von Smart Contracts sind dezentrale Anwendungen (DApps) und Organisationen (DAOs), die einen großen Teil der dezentralen Finanzierungsplattformen (DeFi) ausmachen. DeFi-Plattformen nutzen Blockchain, um finanzielle Dienstleistungen wie Kreditvergabe, -aufnahme und -handel ohne traditionelle Institutionen anzubieten. Dies demokratisiert den Zugang zu Finanzinstrumenten.
3. Tokenisierung
Reale Vermögenswerte (RWA) wie Immobilien, Aktien oder Kunst können tokenisiert werden (in digitale Tokens auf einer Blockchain umgewandelt). Dies kann die Liquidität verbessern und den Zugang zu Investitionsmöglichkeiten erweitern.
4. Digitale Identität
Blockchain kann verwendet werden, um sichere und manipulationssichere digitale Identitäten zu erstellen, die zur Verifizierung persönlicher Informationen und anderer sensibler Daten verwendet werden können. Dies könnte zunehmend wichtig werden, da immer mehr unserer persönlichen Informationen und Vermögenswerte online verlagert werden.
5. Wahlen
Durch die Bereitstellung eines dezentralen, manipulationssicheren Hauptbuchs aller abgegebenen Stimmen kann die Blockchain-Technologie verwendet werden, um ein sicheres und transparentes Wahlsystem zu schaffen, das die Möglichkeit von Wählerbetrug ausschließt und die Integrität des Wahlprozesses gewährleistet.
6. Lieferkettenmanagement
Blockchain-Technologie kann verwendet werden, um ein Hauptbuch aller Transaktionen innerhalb einer Lieferkette zu erstellen. Jede Transaktion (oder Gruppe von Transaktionen) kann als Block auf der Blockchain aufgezeichnet werden, wodurch ein unveränderliches und transparentes Protokoll des gesamten Lieferkettenprozesses entsteht.
Schlussfolgerungen
Blockchain-Technologie bietet eine sichere und transparente Möglichkeit, Transaktionen aufzuzeichnen und Daten zu speichern. Es ist eine Technologie, die Branchen revolutioniert, indem sie ein neues Maß an Vertrauen und Sicherheit in die digitale Welt bringt.
Ob durch die Ermöglichung von Peer-to-Peer-Transaktionen, die Schaffung neuer Formen digitaler Vermögenswerte oder die Förderung dezentraler Anwendungen, eröffnet die Blockchain-Technologie eine Welt voller Möglichkeiten. Da sich die Technologie weiterentwickelt und eine breitere Akzeptanz findet, können wir in den kommenden Jahren mit innovativeren und transformierenden Anwendungsfällen rechnen.
Weiterführende Literatur
Was ist Kryptowährung und wie funktioniert sie?
Was ist ein Stablecoin?
Was ist Kryptowährungs-Mining und wie funktioniert es?
Haftungsausschluss: Dieser Inhalt wird Ihnen auf einer „wie er ist“-Basis zu allgemeinen Informationen und Bildungszwecken präsentiert, ohne jegliche Art von Darstellung oder Gewährleistung. Er sollte nicht als finanzielle, rechtliche oder andere professionelle Beratung ausgelegt werden, noch ist er dazu gedacht, den Kauf eines bestimmten Produkts oder einer bestimmten Dienstleistung zu empfehlen. Sie sollten Ihren eigenen Rat von geeigneten Fachberatern einholen. Wenn der Artikel von einem Drittanbieter verfasst wurde, beachten Sie bitte, dass die darin geäußerten Ansichten dem Drittanbieter gehören und nicht unbedingt die von Binance Academy widerspiegeln. Bitte lesen Sie hier unseren vollständigen Haftungsausschluss für weitere Details. Die Preise digitaler Vermögenswerte können volatil sein. Der Wert Ihrer Investition kann sinken oder steigen und Sie erhalten möglicherweise nicht den investierten Betrag zurück. Sie sind allein verantwortlich für Ihre Investitionsentscheidungen und Binance Academy haftet nicht für Verluste, die Ihnen entstehen könnten. Dieses Material sollte nicht als finanzielle, rechtliche oder andere professionelle Beratung ausgelegt werden. Für weitere Informationen siehe unsere Nutzungsbedingungen und Risiko-Warnung.
