Von den Ursprüngen zur Moderne: Historischer Wandel mit der Sprache der Zahlen

von | 8. Jul 2023

In diesem Artikel werden wir uns die Unterschiede zwischen Digitalisierung, Kryptographie und Blockchain-Technik anschauen und wie alles zusammenhängt.

Beginnen wir mit der Digitalisierung, die ursprünglich für das Konvertieren analoger Daten in eine digitale Form stand und immer noch steht. Alte Kassetten oder VHS-Videobänder in mp3 oder mp4. Gängige Formate, die wir heute fast täglich benutzen.

Fester Bestandteil der Digitalisierung ist das Binärsystem. Auch wenn es im Matrix-Code der Filmreihe Matrix auch andere Zahlen und Buchstaben gab, wurde es dort doch sehr eindrucksvoll ins Bild gesetzt

Bildquelle: WallpaperSafari

Die Filmreihe ist schon eine ganze Weile her, ist in ihren Aussagen aber noch lange nicht altmodisch. Eher ist die Frage, in wieweit wir uns mit virtuellen Realitäten und Metaversen in diese Richtung bewegen. Ein ganz anderes Feld, was die Digitalisierung betrifft, zusätzlich zur Umwandlung von analog zu digital.

Gehen wir einen Schritt zurück und schauen uns einmal kleine Teile der Geschichte des Binärsystems an.

Binärsystem: Einsen und Nullen, alles was zählt

Die Nutzung oder Beschäftigung mit dem Binärsystem aus Einsen und Nullen hat schon sehr früh begonnen, allerdings noch nicht mit dem Hintergrund der Umwandlung von Analog zu Digital, geschweige denn als Basissystem für Computer.

Bildquelle: I Ging Orakel

Im I Ging, auch bekannt als ‚Buch der Wandlungen‘, können die Trigramme mit ihren kurzen und langen Strichen als Binärsystem angesehen werden.

Das I Ging ist ein antikes chinesisches Textwerk, das vermutlich zwischen dem 10. und dem 4. Jahrhundert v. Chr. entstanden ist, wobei einige Teile möglicherweise noch älter sind.

Die Trigramme sind dabei als Vorläufer des Binärsystems anzusehen, da sie keine Zahlen oder Buchstaben repräsentieren. Aber sie scheinen im Aufbau Gottfried Wilhelm Leibniz inspiriert zu haben.

Für Leibniz sind die Null und die Eins die Basis göttlicher Schöpfung

Die Jahrhunderte vergingen, bis Gottfried Wilhelm Leibniz in einem Brief an Herzog Rudolph August vom 12. Januar 1697 erstmals seine Idee zum „Dualsystem“ beschreibt. Leibniz zeigte darin auf, wie alle Zahlen in das Binärsystem, das er als Dualsystem bezeichnete, umgeschrieben werden können. Leibniz schien dabei das I Ging zu kennen.

Er setze das Binärsystem in einen Gottesbezug und schrieb im Brief an Herzog August das Folgende, wobei ich versucht habe, alles in einer heute verständlichen Sprache umzuformulieren.

Dann sagte Gott: „Es werde Licht“, und es wurde Licht. Und das passt umso besser, weil die leere Tiefe und die dunkle Ödnis zur Null und zum Nichts gehören, während der Geist Gottes mit seinem Licht zur allmächtigen Eins gehört.

Bei den Worten für das Motto des Unterfangens habe ich einige Zeit überlegt und schließlich beschlossen, diesen Vers zu benutzen:

2,3,4,5 etc. 0

„Alles wird aus dem Nichts abgeleitet“

„Eins genügt“,

weil dieser klar andeutet, was mit dem gesamten Sinnbild gemeint ist und warum es als Bild der Schöpfung gilt.

Leibniz Binary

Die Aussage ist für uns in unserer Zeit sehr interessant, da die Grundlage für künstliche Intelligenzen auch das Binärsystem darstellt. So hatte sich das Leibniz bestimmt nicht vorgestellt.

ENIAC, ein Geheimprojekt während des zweiten Weltkriegs

Bildquelle: GEO

Machen wir einen weiteren Sprung in der Zeit und gehen wir in die Zeit des zweiten Weltkriegs. In dieser Zeit wurde der „ENIAC“ (Electronic Numerical Integrator and Computer) in den USA geheim entwickelt. Er gilt oft als der erste allgemein programmierbare, vollelektronische Computer.

ENIAC verwendete digitale Logikschaltungen und konnte komplexe Berechnungen durchführen, war jedoch noch sehr groß und teuer, wie auf dem Bild gut zu erkennen ist.

Digitalisierung heute

Inzwischen dient der Begriff der Digitalisierung zumeist als Oberbegriff einer industriegeschichtlichen Umwandlung. Dabei wird oft auch das Wort ‚digitale Transformation‘ benutzt.

Begonnen hat es in Deutsch mit der EDV, der elektronischen Datenverarbeitung, wobei ich diese Abkürzung schon sehr lange nicht mehr gehört habe.

Die Digitalisierung breitet sich praktisch in alle Lebensbereiche aus, von Messenger-Diensten, wie z.B. Telegram, über das Abspeichern von Daten in einer Cloud, bis zu den immer stärker werdenden Techniken, wie der künstlichen Intelligenz und virtuellen Realitäten.

Gehen wir über zum Begriff der Kryptographie, also der Verschlüsselung von Daten.

Die Kryptographie kannte man schon in Sparta

Die Kryptographie in ihrer heutigen Form und die Blockchain-Technik sind als Teile der Digitalisierung anzusehen.

Wie das Binärsystem reicht auch die Kryptographie weit zurück. Ein interessantes Beispiel ist dabei die Skytale von Sparta.

Bildquelle: Wikipedia

Die Skytale von Sparta (griech.: „scytale“; Stock, Stab) ist das älteste (5. Jh. v. Chr.) bekannte militärische Verschlüsselungsverfahren und basiert auf einem Stock mit einem bestimmten Durchmesser, auf den ein Lederstreifen wendelförmig gewickelt wurde.

Dann wurde die Nachricht quer über den Stab auf das Leder geschrieben.

Nach dem Abwickeln waren dann alle Buchstaben durcheinander und konnten erst wieder gelesen werden, wenn sie um einen Stab mit dem richtigen Durchmesser gewickelt wurden.

Kryptographie.de

Machen wir gleich wieder einen Zeitsprung, hin zu Hashwerten, Hashfunktionen und digitalen Signaturen.

Hashwerte und digitale Signaturen

Wichtig für die Kryptographie, die für die Blockchain-Technologie ein wichtiges Element darstellt, sind Hashwerte und -funktionen und digitale Signaturen.

Hashfunktionen

Hashfunktionen machen aus Eingaben, die verschieden groß sein können, jeweils feste Größen an Ausgabedaten, den Hashwert. Ein Beispiel: Im folgenden Bild ist links zu sehen, dass der Text verschieden lang und auch sonst etwas verschieden ist. Der Ausgabewert rechts im Bild ist aber immer gleich lang und selbst bei der Änderung von nur einem Wort oder Buchstaben, sieht er komplett anders aus (nur eben gleich lang).

Bildquelle: Hackingtutorials by Xeus

Es handelt sich dabei um Einwegfunktionen, d.h., es ist extrem schwierig (wenn nicht unmöglich), die ursprüngliche Eingabe aus dem erzeugten Hash-Wert zu rekonstruieren.

Jede kleine Änderung in der Eingabe führt zu einer großen Änderung im Ausgabe-Hash, ein Phänomen, das als ‚Avalanche-Effekt‘ bekannt ist.

Hash-Funktionen werden in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet (nicht nur bei Blockchains), oft, um sicherzustellen, dass Daten nicht verändert werden können, bzw. wurden.

Digitale Signaturen

Digitale Signaturen sind ein Mechanismus zur Überprüfung der Authentizität und Integrität einer Nachricht. Es ist das Konzept, wie wir es von Wallets kennen (den Link zum Beitrag über Wallets findet sich unten).

Digitale Signaturen verwenden den privaten Schlüssel, um eine Signatur zu erzeugen, die dann mit dem öffentlichen Schlüssel verifiziert werden kann.

In vielen Anwendungsfällen, wie z.B. bei Blockchains, arbeiten Hash-Funktionen und digitale Signaturen zusammen.

Blockchain-Technologie als Teil der Digitalisierung

Die Kryptographie ist fester Bestandteil der Blockchain-Technologie. Dabei wird die Kryptographie auch bei anderen Anwendungen verwendet, jedoch kenne ich keine Blockchain, die ohne Kryptographie auskommt.

Das Gebiet der Blockchains behandeln wir in diesem Beitrag etwas stiefmütterlich, da ich hierüber bereits einen Artikel geschrieben habe. Den Link dazu findet sich weiter unten.

Sehr kurz zusammengefasst kann gesagt werden: Eine Blockchain ist wie ein digitales Notizbuch, von dem es x dezentral verteilte Kopien gibt.

Begonnen hat alles 2009 mit Bitcoin. Inzwischen hat sich die Technik rasant weiter entwickelt und bietet immer neue Anwendungsgebiete, die weit über das Geld versenden hinaus gehen.

Zusammenfassung:

  • Die Digitalisierung bezeichnet unter anderem das Umwandeln von analogen zu digitalen Daten.
    Im Kontext des heutigen Sprachgebrauchs wird auch von der digitaler Transformation gesprochen, die inzwischen praktisch jeden unserer Lebensbereiche betrifft.

  • Die Kryptographie ist Teil der digitalen Transformation. Ohne sie wäre jede Übertragung von Daten für Jedermann lesbar.

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