Bitcoin: Jeder Block ein präziser Schritt.

Die Grundoperationen von Bitcoin

Nyc Burns – 22. April 2024

Bitcoin ist einfach ein Netzwerk von Computern, die ein Open-Source-Protokoll ausführen, das den Zustand der Bitcoin-Blockchain validiert. Der Zustand der Blockchain stellt die Menge an Bitcoin in jeder Wallet im Netzwerk dar; dies wird auch als Ledger oder Stand des Ledgers bezeichnet. Menschen auf der ganzen Welt nutzen das Bitcoin-Netzwerk aus verschiedenen Gründen, und dies sind die Hauptarten, wie sie dies tun können: Transaktionen oder das Halten von Bitcoin, Validierung des Ledgers oder Bitcoin-Mining. Bevor wir über die Investitionsthese oder die positiven gesellschaftlichen Auswirkungen nachdenken oder wie Bitcoin einst verlorene natürliche Ressourcen und menschliches Kapital freisetzt, ist es hilfreich, die grundlegende Funktionsweise des Bitcoin-Netzwerks zu verstehen.

Bitcoin ist eine verteilte Ledger-Technologie, bei der Knoten – Computer, die die gesamte Geschichte der Blockchain enthalten und die Einhaltung des Protokolls validieren – den Zustand des Ledgers kontinuierlich validieren, während neue Transaktionen auf ihre endgültige Abwicklung warten. Damit Transaktionen im Netzwerk abgewickelt werden können, müssen sie einem Block von Transaktionen hinzugefügt und rechnerisch im Cyberspace an die Blockchain angefügt werden; die Blockchain IST das Eigentumsregister. Dieser Prozess des rechnerischen Verbindens im Cyberspace im Bitcoin-Netzwerk ist allgemein als Proof of Work (PoW) oder kurz Mining bekannt. Proof of Work bedeutet genau das, was es sagt: Miner müssen ihre ehrliche Arbeit durch den Einsatz von Rechenleistung nachweisen.

Aber warum solltest du dieses Netzwerk nutzen wollen, das kontinuierlich das Eigentum an den einzelnen Einheiten, Bitcoin oder Bruchteilen von Einheiten, Satoshis oder Sats, validiert? Der Wert von Privateigentumsrechten, unsere Beziehung zum Geld, der Einfluss des Geldes auf unser Verständnis der wirtschaftlichen Realität um uns herum und die Eigenschaften eines Geldes müssen weit über den Rahmen dieses Schreibens hinaus optimiert werden. Wenn du dich mit diesen Konzepten noch nicht vertraut gemacht hast, empfehle ich dir dringend, „The Bitcoin Standard“ von Saifedean Ammous zu lesen; wenn du deine Hausaufgaben gemacht hast, weißt du, dass die Schlussfolgerung ist, dass Menschen ihr wirtschaftliches Wert in dem speichern, was das höchste Stock-to-Flow-Verhältnis hat – jetzt Bitcoin. Weiterhin repräsentiert Bitcoin mit einem großen „B“ das Netzwerk als Ganzes und Bitcoin mit einem kleinen „b“ die monetäre Einheit, die man besitzen kann.

Das Bitcoin-Protokoll schreibt vor, dass es insgesamt nur 21.000.000 Bitcoin geben wird und legt auch den Ausgabeplan für diese neuen Bitcoin fest. Interessanterweise erzwingt das Netzwerk diese Regeln gleichzeitig, während es neue Blöcke über PoW rechnerisch im Cyberspace an die Blockchain anfügt. Bitcoin-Miner sind Computer, die speziell dafür entwickelt wurden, das Bitcoin-Protokoll auszuführen, um Blöcke zur Blockchain hinzuzufügen. Sie tun dies jedoch nicht nur zum Spaß, sie werden mit einer Belohnung für das Hinzufügen eines Blocks zur Blockchain incentiviert; diese Belohnung ist die Blockbelohnung oder der Blockzuschuss. Es ist wichtig zu wissen, dass der Miner, der als Erster den richtigen Input findet, die Blockbelohnung erhält.

Das Bitcoin-Protokoll schreibt vor, dass, um Bitcoin im Netzwerk zu transferieren, zuerst eine Transaktion erstellt werden muss, diese Transaktion muss in einen Block eingefügt werden, dieser Block muss über PoW in das Netzwerk gemined werden, das Netzwerk der Knoten muss validieren, dass der Block den Netzwerkregeln entspricht, und wenn er vom Netzwerk der Knoten validiert wird, gilt er als abgewickelt. Der Bitcoin-Miner, der diesen Block in das Netzwerk gemined hat, erhält neu geschaffene Bitcoin als Belohnung, aber es gibt noch viel mehr dazu. Im Jahr 2009, als das Bitcoin-Protokoll in Kraft gesetzt wurde, erhielt der Miner, der einen Block zur Blockchain hinzufügte, 50 Bitcoin pro Block. Du könntest denken, dass die Bitcoin-Miner ihre Blockproduktion erhöhen würden, um mehr Bitcoin zu verdienen, indem sie ihre Mining-Computer beschleunigen und innovieren, aber das Protokoll schreibt eine Schwierigkeitsanpassung vor, die die Rate reguliert, mit der Blöcke zur Blockchain hinzugefügt werden.

Der innere Prozess des PoW-Minings besteht einfach darin, dass ein Computer rät, um den richtigen Input zu finden, der einen vorbestimmten Output erzeugt, wobei dieser Output durch die Schwierigkeitsanpassung bestimmt wird. Es gibt keinen besseren Weg, diesen Input zuerst zu finden, als zu raten oder so schnell wie möglich zu hashen. Bitcoin-Mining-Computer haben sich in diesem Ratespiel rasant weiterentwickelt; um jedoch die Wahrscheinlichkeit des Miners, den nächsten Block zu minen und somit die Belohnung zu verdienen, wirklich zu erhöhen, müssen sie ihren Betrieb auf viele mehr als nur einen Mining-Computer ausweiten. Im Prozess der Suche nach der Blockbelohnung kommt immer mehr Rechenleistung oder Hash-Leistung hinzu. Die Schwierigkeitsanpassung passt sich alle 2.016 zur Blockchain hinzugefügten Blöcke nach oben oder unten an, basierend auf der gesamten Rechenleistung des weltweit verteilten und dezentralisierten Bitcoin-Netzwerks, um sicherzustellen, dass etwa alle 10 Minuten ein Block zur Blockchain hinzugefügt wird. Je mehr Mining-Computer im Netzwerk aktiv sind, desto schwieriger wird es, den richtigen Input zu finden, der den vorbestimmten Output erzeugt.

Mit der Schwierigkeitsanpassung wissen wir, dass Blöcke ungefähr alle 10 Minuten produziert werden, und wir wissen auch, dass der erste Miner, der den richtigen Input findet, eine Blockbelohnung für die rechnerisch intensive Arbeit erhält. Wie wird also die Versorgung begrenzt, wenn alle 10 Minuten neue Bitcoin produziert werden? Das Bitcoin-Protokoll schreibt auch das sogenannte Halving vor; auch als Halving-Zyklus oder Halving-Epoche bezeichnet. Der Halving-Zyklus bestimmt, dass alle 210.000 zur Blockchain hinzugefügten Blöcke die Blockbelohnung um die Hälfte reduziert wird. Als der Schöpfer von Bitcoin, Satoshi Nakamoto, Bitcoin in Gang setzte, betrug die Blockbelohnung 50 Bitcoin pro Block. Im Jahr 2012 reduzierte sich diese Belohnung auf 25, dann erneut im Jahr 2016 auf 12,5, und zum Zeitpunkt dieses Schreibens befinden wir uns in der 6,25 Blockbelohnungsepoche – eine Epoche reicht vom Anfang bis zum Ende jedes 210.000-Block-Intervalls. In diesem Jahr 2024 wird sich die Blockbelohnung erneut um die Hälfte reduzieren auf nur noch 3,125 Bitcoin [ist bereits geschehen], die alle 10 Minuten produziert werden. Zusammen regulieren die Schwierigkeitsanpassung und der Halving-Zyklus die Produktion neuer Bitcoin, was zu einer begrenzten Versorgung führt.

Nun, es gibt ein sehr wichtiges Detail, das wir noch nicht behandelt haben, und das ist die Blockvalidierung. Bitcoin-Miner beschaffen Energie, betreiben Mining-Computer und können den richtigen Input zuerst finden, um einen Block zur Blockchain hinzuzufügen; aber bevor sie die Blockbelohnung erhalten können, muss der Block, den sie vorschlagen, zur Blockchain hinzuzufügen, zuerst vom gesamten weltweit verteilten Netzwerk von Knoten als protokollkonform validiert werden. Einfach ausgedrückt, Knoten haben ein Regelbuch, mit dem jeder Block übereinstimmen muss, und wenn dies nicht der Fall ist, wird er vom Netzwerk als ungültig abgelehnt. Hier ist wichtig zu beachten, dass das Mining von Bitcoin über PoW ressourcenintensive Arbeit erfordert, während die Validierung der Blockchain nahezu null ist. Es gibt keine zentrale Kopie des Ledgers. Jeder einzelne Knoten im Netzwerk kann für sich selbst den Zustand des Ledgers validieren. Um selbst einen Knoten zu betreiben, benötigst du einige Hardware, die heute ein paar hundert Dollar kosten kann, Strom, eine Internetverbindung und ein paar Stunden, um zu lernen, wie man ihn bedient.

Die meisten Menschen, die sich nicht damit beschäftigt haben, wie Bitcoin funktioniert, glauben, dass es irgendwie gehackt werden könnte. Wir würden uns selbst einen Bärendienst erweisen, wenn wir nicht fragen würden: „Könnte Bitcoin nicht wie andere Netzwerke, die wir in der Vergangenheit gesehen haben, gehackt werden?“ Wie im Eröffnungssatz dargelegt, ist Bitcoin ein Open-Source-Protokoll, das jeder herunterladen und auf seinem Computer ausführen kann, wodurch er dem Netzwerk beitritt. Sie können dem Protokoll folgen und sogar Änderungen am Protokoll vornehmen; jedoch wird ihr Protokoll nicht mehr mit dem Bitcoin-Protokoll übereinstimmen und daher vom Netzwerk abgelehnt. Dies wird auch ein neues Netzwerk mit dem alternativen Protokoll schaffen, zu dem diejenigen gehören, die sich entscheiden, beizutreten. Das Bitcoin-Netzwerk ist ein Netzwerk von individuellen Computern, die mit dem gleichen Satz von Protokollen arbeiten und diese Protokolle schützen wollen, da die betreibenden Knotenpunkte ein Interesse an der Integrität des Netzwerks haben.

Eine andere Möglichkeit, wie jemand versuchen könnte, Bitcoin zu „hacken“, könnte ein versuchter 51%-Angriff sein. Dabei handelt es sich um einen koordinierten Versuch, die Kontrolle über 51% oder mehr der Hash-Rate des Netzwerks zu erlangen. Die Hash-Rate ist die Gesamtzahl der Vermutungen oder Hashes, die die Miner in einem bestimmten Zeitraum durchführen, während sie versuchen, die richtige Eingabe zu finden. Die aktuelle Hash-Rate beträgt 588,05 Terahashes pro Sekunde oder 588.053.367.738.149.500.000 Hashes pro Sekunde, oder fünfhundertachtundachtzig Trillionen, dreiundfünfzig Billiarden, dreihundertsiebenundsechzig Billionen, siebenhundertachtunddreißig Milliarden, einhundertneunundvierzig Millionen, fünfhunderttausend Hashes pro Sekunde. Im Jahr 2022 führte der Bitcoin Mining Council eine Untersuchung über ihre Branche durch und eines ihrer überraschendsten Ergebnisse war: „Die kombinierte Leistung von Amazon Web Services, Azure (Microsoft) und Google Cloud würde weniger als 1% von Bitcoin betragen.“ Saifedean Ammous schreibt in seinem Buch „Der Bitcoin-Standard“: „Theoretisch ist der 51%-Angriff technisch sehr machbar. Aber in der Praxis sind die wirtschaftlichen Anreize stark dagegen ausgerichtet.“ Das Bitcoin-Netzwerk ist das rechnerisch leistungsfähigste Netzwerk in der Geschichte der Menschheit; aufgrund seines Wachstums in der Akzeptanz kann es nicht mehr durch einen 51%-Angriff übertroffen werden. Dies sind nur einige kurze Überlegungen zu Strategien, wie man Bitcoin untergraben könnte, und wenn man tiefer mit intellektueller Ehrlichkeit schaut, findet man nur eine stärkere Überzeugung in der Schlussfolgerung, dass Bitcoin nicht hackbar ist.

Bitcoin ist ein global verfügbares Protokoll, dem jeder beitreten kann. Dieses Netzwerk ermöglicht es den Teilnehmern, wirtschaftliche Werte in einem Netzwerk zu speichern, das immer weniger von jeder einzelnen Einheit produziert und dadurch den Wert jeder Einheit im Vergleich zum Ganzen aufrechterhält; dies veranschaulicht das hohe Stock-to-Flow-Verhältnis von Bitcoin. Im Prozess der kontinuierlichen Aktualisierung von Besitzverhältnissen durch Bitcoin-Mining und Knotenvalidierung reguliert das Netzwerk die Bitcoin-Produktion und die Einhaltung des Netzwerkprotokolls. All dies geschieht ohne Vertrauen in eine andere Partei. Tatsächlich behandelt das Bitcoin-Protokoll jeden Akteur im Netzwerk als potenziellen schlechten Akteur. Deshalb muss jeder einzelne Knoten im Netzwerk jeden Block, der zur Kette hinzugefügt wird, als konform validieren, und deshalb konkurrieren die Bitcoin-Miner mit Hash-Leistung, um den nächsten Block im Cyberspace rechnerisch an die Kette zu schmieden. Dies ist ein Netzwerk, bei dem jeder Akteur durch Eigeninteresse das Netzwerk stärkt und seine eigenen Bitcoin schützt.

Abschließend steht das Bitcoin-Netzwerk als ein weltweit zugängliches Protokoll, das Einzelpersonen die Möglichkeit bietet, wirtschaftliche Werte in einem System zu speichern, das durch eine abnehmende Produktion von Einheiten gekennzeichnet ist und damit das hohe Stock-to-Flow-Verhältnis von Bitcoin veranschaulicht. Durch die dezentralen Prozesse des Minings und der Knotenvalidierung reguliert das Netzwerk akribisch die Bitcoin-Produktion und die Einhaltung des Protokolls. Auf den Prinzipien individueller Anreize und ohne Vertrauen betrieben, behandelt Bitcoin jeden Teilnehmer als potenziellen schlechten Akteur und stellt so die Integrität des Netzwerks sicher. Diese Untersuchung dient als grundlegendes Verständnis der Betriebsdynamik von Bitcoin und lädt zu weiteren Nachforschungen in seinem sich entwickelnden Ökosystem ein. Ich hoffe, dass dieser Beitrag über den Betrieb des Bitcoin-Netzwerks auf Ihrer Reise zum Verständnis von Bitcoin hilfreich ist.

Ich bin keineswegs ein Experte in jedem Detail, aber ich habe seit einigen Jahren fleißig studiert und fühle mich in den hier behandelten Konzepten sicher. Wenn ich etwas übersehen habe, lasse es mich bitte wissen, damit wir alle etwas lernen können!

Dies ist ein Gastbeitrag von NYC Burns. Die geäußerten Meinungen sind ausschließlich ihre eigenen und spiegeln nicht unbedingt die Ansichten von Satoshi’s Journal wider.

Quelle: Satoshi’s Journal

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