Im folgenden Beitrag erläutert Nyc Burns anschaulich viele Merkmale von Bitcoin. In der Übersetzung habe ich versucht, einige Punkte noch klarer darzustellen und gelegentlich Erklärungen in eckigen Klammern hinzuzufügen. Für eine bessere Lesbarkeit wurden zudem Zwischentitel eingefügt. Die Übersetzung ist daher nur teilweise wortwörtlich, wobei der Titel dem Original entspricht.

Die grundlegende Funktionsweise von Bitcoin

Nyc Burns – 22. April 2024 | Gastbeitrag

Bitcoin ist einfach ein Netzwerk von Computern, die ein quelloffenes Protokoll ausführen, das den Zustand der Bitcoin-Blockchain validiert. Der Zustand der Blockchain stellt die Menge an Bitcoin in jedem Wallet im Netzwerk dar; dies wird auch als Ledger oder als Zustand des Ledgers bezeichnet. Menschen auf der ganzen Welt nutzen das Bitcoin-Netzwerk aus vielen verschiedenen Gründen. Zu den Hauptanwendungsweisen zählen das Transagieren oder Halten von Bitcoin, das Validieren des Ledger-Zustands oder das Mining von Bitcoin. Bevor wir in Bereiche wie Investitionsthesen, gesellschaftliche Auswirkungen oder die Erschließung natürlicher und menschlicher Ressourcen eintauchen, ist es hilfreich, die grundlegende Funktionsweise des Bitcoin-Netzwerks zu verstehen.

Die Funktionsweise der verteilten Ledger-Technologie

Bitcoin ist eine verteilte Ledger-Technologie, bei der Nodes – Computer, die die gesamte Blockchain-Geschichte speichern und die Einhaltung des Protokolls validieren – kontinuierlich den Zustand des Ledgers überprüfen, während neue Transaktionen nach endgültiger Abwicklung warten. Damit Transaktionen im Netzwerk abgewickelt werden können, müssen sie zu einem Block von Transaktionen hinzugefügt und im Cyberspace rechnerisch an die Blockchain „geschweißt“ werden; die Blockchain ist das Eigentumsregister. Dieser rechnerische Schweißprozess im Bitcoin-Netzwerk wird allgemein als Proof of Work, kurz PoW, oder Mining bezeichnet. Proof of Work bedeutet genau das, was der Name andeutet: Miner müssen ihre ehrliche Arbeit durch den Einsatz von Rechenleistung nachweisen.

Warum das Bitcoin-Netzwerk nutzen?

Doch warum sollte jemand dieses Netzwerk nutzen, das kontinuierlich das Eigentum an den einzelnen Einheiten, den Bitcoins oder deren Bruchteilen, den Satoshis oder Sats, überprüft? [kleinste Einheit von Bitcoin, 100 Millionen Sat gleich ein Bitcoin] Der Wert des Eigentumsrechts, unsere Beziehung zu Geld und dessen Einfluss auf unser wirtschaftliches Verständnis sowie die idealen Eigenschaften einer Währung gehen weit über den Rahmen dieses Textes hinaus. Wer sich noch nicht mit diesen Konzepten befasst hat, dem sei das Buch „The Bitcoin Standard“ von Saifedean Ammous empfohlen. Wer sich damit auskennt, weiß, dass die Schlussfolgerung lautet, dass Menschen dazu neigen, ihren wirtschaftlichen Wert in etwas mit dem höchsten Stock-to-Flow-Verhältnis zu speichern – was nun Bitcoin ist. [Das Stock-to-Flow-Verhältnis misst das Verhältnis zwischen dem vorhandenen Bestand („Stock“) eines Guts und dem jährlichen Zufluss („Flow“) neuer Einheiten. Ein höheres Stock-to-Flow-Verhältnis bedeutet größere Knappheit, da weniger neue Einheiten im Verhältnis zum Bestand hinzukommen.] Im Folgenden steht Bitcoin mit großem „B“ für das gesamte Netzwerk, während bitcoin mit kleinem „b“ den Vermögenswert beschreibt, den man besitzen kann.

Das Bitcoin-Protokoll legt fest, dass es insgesamt nur 21 Millionen Bitcoin geben wird und bestimmt auch den Ausgabeplan für neue Bitcoin. Interessanterweise erzwingt das Netzwerk dies, während es gleichzeitig über PoW (Proof of Work) neue Blöcke im Cyberspace an die Blockchain anfügt. Bitcoin-Miner sind speziell konzipierte Computer, die das Bitcoin-Protokoll ausführen, um Blöcke zur Blockchain hinzuzufügen. Sie tun dies jedoch nicht zum Spaß, sondern werden für das Hinzufügen eines Blocks zur Blockchain mit einer Belohnung entlohnt – der Blockbelohnung oder der Blockprämie. Es ist wichtig zu wissen, dass der Miner, der zuerst den richtigen Input findet, die Blockbelohnung erhält.

Übertragungen im Bitcoin-Netzwerk

[1.] Das Bitcoin-Protokoll legt fest, dass zur Übertragung von Bitcoin im Netzwerk eine Transaktion erstellt, [2.] in einen Block eingefügt [3.] und dieser Block anschließend über PoW ins Netzwerk gemined (geschürft) wird. [4.] Danach wird der Block durch die Nodes validiert und bei erfolgreicher Validierung als abgewickelt betrachtet. Der Bitcoin-Miner, der diesen Block ins Netzwerk gemined hat, erhält als Belohnung neu geschaffene Bitcoin. Im Jahr 2009, als das Bitcoin-Protokoll in Kraft trat, erhielt der Miner, der einen Block zur Blockchain hinzufügte, 50 Bitcoin pro Block. Man könnte denken, dass die Miner ihre Blockproduktion beschleunigen könnten, um durch effizientere Mining-Computer mehr Bitcoin zu verdienen. Das Protokoll jedoch regelt die Blockproduktionsrate durch eine Schwierigkeitsanpassung.

Der PoW-Mining-Prozess besteht darin, eine bestimmte Eingabe („Input“) zu finden, die durch komplexe Berechnungen eine festgelegte Zielvorgabe („Ausgabe“) erfüllt. Diese Zielvorgabe wird durch die Schwierigkeitsanpassung festgelegt. Der effektivste Weg, diesen Input zu finden, ist, möglichst viele Versuche (Hashes) in kurzer Zeit durchzuführen. Bitcoin-Mining-Computer sind in ihrer Effizienz bei diesem „Ratespiel“ stark verbessert worden; jedoch müssen Miner, um die Chance auf das Mining [Schürfen] des nächsten Blocks und die damit verbundene Belohnung zu erhöhen, mehr als nur einen Computer einsetzen. Je mehr Mining-Computer zum Netzwerk hinzukommen, desto höher wird die gesamte Rechenleistung. Diese zunehmende Leistung führt alle 2.016 Blöcke [ungefähr alle zwei Wochen] zu einer Schwierigkeitsanpassung nach oben oder unten, sodass weiterhin etwa alle zehn Minuten ein neuer Block zur Blockchain hinzugefügt wird.

Die Begrenzung der Bitcoin-Versorgung

Mit der Schwierigkeitsanpassung ist sichergestellt, dass etwa alle zehn Minuten ein Block produziert wird. Wie wird jedoch die Versorgung begrenzt, wenn alle zehn Minuten neue Bitcoin entstehen?

Das Bitcoin-Protokoll sieht auch das sogenannte „Halving“ vor – auch Halving-Zyklus genannt. Das Halving legt fest, dass alle 210.000 Blöcke die Blockbelohnung [für die Miner] halbiert wird. Als der Schöpfer von Bitcoin, Satoshi Nakamoto, Bitcoin ins Leben rief, betrug die Blockbelohnung 50 Bitcoin pro Block. Im Jahr 2012 sank diese Belohnung auf 25, dann 2016 auf 12,5, und zum Zeitpunkt des Schreibens befinden wir uns in der Epoche der 6,25 Bitcoin pro Block. Im Jahr 2024 wird die Blockbelohnung erneut halbiert und auf 3,125 Bitcoin sinken [ist inzwischen geschehen]. Schwierigkeitsanpassung und Halvings regulieren gemeinsam die Entstehung neuer Bitcoin, was letztendlich zu einem begrenzten Angebot führt.

Validierung von Blöcken

Ein entscheidendes Detail ist die Blockvalidierung. Bitcoin-Miner nutzen Energie und betreiben Mining-Computer, um den richtigen Input zuerst zu finden und einen Block zur Blockchain hinzuzufügen. Doch bevor sie die Blockbelohnung erhalten, muss der vorgeschlagene Block durch das gesamte global verteilte Netzwerk der Nodes als regelkonform validiert werden.

Einfach ausgedrückt, haben die Nodes ein Regelwerk, an das sich jeder Block halten muss. Falls nicht, wird er als ungültig abgelehnt. Während das Mining von Bitcoin via PoW erhebliche Ressourcen erfordert, ist die Validierung der Blockchain nahezu aufwandslos. Es gibt keine zentrale Kopie des Ledgers; jeder Node kann den Ledger-Zustand eigenständig validieren.

Sicherheitsbedenken: Ist Bitcoin hackbar?

Viele Menschen, die Bitcoin nicht verstehen, glauben, es könne in irgendeiner Weise gehackt werden. Doch ist Bitcoin wirklich anfällig für Hacks? Wie eingangs erwähnt, ist Bitcoin ein quelloffenes Protokoll, das jeder herunterladen und auf seinem Computer ausführen kann. Man kann das Protokoll befolgen und sogar Änderungen daran vornehmen, jedoch wird ein geändertes Protokoll nicht mehr dem Bitcoin-Protokoll entsprechen und vom Netzwerk abgelehnt. Das Bitcoin-Netzwerk ist ein Netzwerk individueller Computer, die dasselbe Protokoll ausführen und die Integrität des Netzwerks wahren wollen.

Eine andere Angriffsmöglichkeit [als ein Hack] wäre ein sogenannter 51%-Angriff, bei dem eine koordinierte Gruppe 51% oder mehr der Netzwerk-Hashrate kontrolliert. Die Hashrate ist die Anzahl der Berechnungen oder Versuche („Hashes“), die Miner innerhalb einer bestimmten Zeitspanne durchführen, um den richtigen Input zu finden. [Ein Hash ist das Ergebnis einer kryptografischen Berechnung und immer gleich lang, unabhängig von der Größe der Eingabedaten. Im Bitcoin-Netzwerk werden die Hashes durch den SHA-256-Algorithmus erzeugt, der jede beliebige Eingabe in eine 64 Zeichen lange (256-Bit) Zeichenfolge umwandelt.]

Der aktuelle Hashrate-Wert beträgt 588,05 Terahashes [Billionen Versuche] pro Sekunde. Im Jahr 2022 untersuchte der Bitcoin Mining Council seine Branche und stellte fest, dass die kombinierte Leistung von Amazon Web Services, Azure und Google Cloud weniger als 1% der Bitcoin-Rechenleistung ausmacht. Saifedean Ammous schreibt in „The Bitcoin Standard“:

„In der Theorie ist der 51%-Angriff technisch sehr machbar. In der Praxis sind die wirtschaftlichen Anreize jedoch stark gegen einen solchen Angriff ausgerichtet.“

Ein Protokoll ohne Vertrauen

Bitcoin ist ein weltweit zugängliches Protokoll, an dem jeder teilnehmen kann. Es ermöglicht Nutzern, eigenes Vermögen direkt im Netzwerk in Form von Bitcoin zu speichern. Da nur eine begrenzte Menge an Einheiten produziert wird und immer weniger neue Einheiten entstehen, bleibt der Wert jeder einzelnen Einheit [Bitcoin] im Verhältnis zur Gesamtmenge stabil – ein Beispiel für das hohe Stock-to-Flow-Verhältnis von Bitcoin. Durch kontinuierliche Aktualisierungen des Besitzstandes über Mining und die Validierung durch Nodes reguliert das Netzwerk sowohl die Produktion neuer Einheiten als auch die Einhaltung des Protokolls.

Es funktioniert dabei ohne Vertrauen in eine dritte Partei, da Bitcoin jedes Netzwerkmitglied als potenziell bösartig behandelt und sicherstellt, dass jeder Block die Regelkonformität erfüllt.

Fazit

Das Bitcoin-Netzwerk ist ein weltweit zugängliches Protokoll, das:

• es Nutzern ermöglicht, eigenes Vermögen direkt in Form von Bitcoin in einem System mit begrenzter Produktion zu speichern.
• durch die feste Gesamtmenge an Bitcoin den Wert jeder Einheit stabil im Verhältnis zur Gesamtmenge hält – ein Beispiel für das hohe Stock-to-Flow-Verhältnis von Bitcoin.
• die Bitcoin-Produktion durch dezentrales Mining und die Validierung durch Nodes streng reguliert.
• auf individuellen Anreizen basiert und ohne Vertrauen in Dritte funktioniert, da jedes Netzwerkmitglied potenziell als bösartig behandelt wird, um die Integrität des Netzwerks zu sichern.

Dieses Grundlagenwissen dient als Ausgangspunkt für das Verständnis der Funktionsweise von Bitcoin und lädt zu weiterer Erkundung ein.

NYC Burns: Folgt mir auf X (ehemals Twitter) – NycAndGriffShow

Quelle: Satoshi’s Journal

Anmerkung

Bitcoin ist ein transparentes Netzwerk, in dem alle Transaktionen dauerhaft nachvollziehbar bleiben. Es erfordert besondere Maßnahmen, um Transaktionen weitgehend zu anonymisieren. In der Vergangenheit wurden bereits einige Betrüger gefasst, die fälschlicherweise annahmen, dass Bitcoin vollständig anonym sei, und nicht lediglich pseudoanonym – das heißt, dass keine Namen direkt mit den Wallet-Adressen verknüpft sind (gilt jedoch nur für selbstgehostete Wallets, da Kunden bei zentralisierten Börsen natürlich bekannt sind).

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