Was ist eine Blockchain und wie funktioniert sie?

Im vergangenen Jahrzehnt ist die Blockchain zu einer viel diskutierten Technologie geworden, da sie eine neue Möglichkeit bietet, Transaktionen aufzuzeichnen und Daten sicher zu speichern. Viele Menschen denken nur an Blockchain, wenn sie an Kryptowährungen wie Bitcoin denken, aber diese bahnbrechende Technologie hat viele andere Einsatzmöglichkeiten außerhalb digitaler Währungen. Sie kann für Lieferkettenmanagement, Gesundheitswesen, Wahlsysteme und viele andere Dinge verwendet werden.

Da Unternehmen und Regierungen auf der ganzen Welt die Blockchain nutzen, um schwierige Probleme zu lösen und neue Chancen in unserer sich schnell verändernden digitalen Wirtschaft zu eröffnen, wird es immer wichtiger, sie zu verstehen.

Was ist eine Blockchain?

Eine Blockchain ist ein digitales Hauptbuch, das über ein Netzwerk von Computern verteilt ist und Transaktionen sicher aufzeichnet. Man kann sie sich als eine spezielle Form einer Datenbank vorstellen, die Daten in Blöcken speichert und dann Kryptographie verwendet, um diese Blöcke in einer Kette zu verbinden, die nicht gebrochen werden kann. Diese einfache Definition von Blockchain hilft auch anderen, die neu damit sind, zu verstehen, was sie ist.

Die Blockchain arbeitet auf einem dezentralen Netzwerk, und viele Menschen (genannt Nodes) speichern Kopien des Hauptbuchs. Eine Bank oder Regierung betreibt normalerweise typische Datenbanken, hier ist das jedoch nicht der Fall. Das bedeutet, dass keine einzelne Person die vollständige Kontrolle über die Daten hat. Dies macht das System offener und weniger anfällig für Hacking.

Das Beste an der Blockchain ist, dass sie Vertrauen schaffen kann, ohne dass eine vertrauenswürdige Person in der Mitte benötigt wird. In der Vergangenheit hätte Rita eine Bank gebraucht, um Paul Geld zu schicken und sicherzustellen, dass die Transaktion wahr ist. Mit Blockchain bestätigt das Netzwerk selbst die Transaktion durch ein Konsensverfahren. Das bedeutet, dass die Bank nicht benötigt wird, aber die Sicherheit bleibt erhalten und Betrug wird vermieden.

Wer hat die Blockchain erfunden?

Die Idee hinter der Blockchain-Technologie geht zurück auf die frühen 1990er Jahre, als der Informatiker Stuart Haber und der Physiker W. Scott Stornetta Wege entwickelten, digitale Dokumente unveränderbar zu machen, laut Kriptomat. Sie nutzten eine Kette von Blöcken, die kryptographisch gesichert waren, um zu verhindern, dass jemand Daten verändern konnte. Dies war der Beginn dessen, was schließlich zur Blockchain-Technologie werden sollte.

Aber eine unbekannte Person oder Gruppe unter dem Namen „Satoshi Nakamoto“ entwickelte 2008 die Blockchain so, wie wir sie heute kennen. Nakamoto schrieb ein Whitepaper mit dem Titel „Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System“, das ein dezentrales digitales Währungssystem auf Basis der Blockchain-Technologie beschrieb.

Die erste praktische Nutzung der Blockchain-Technologie erfolgte, als Bitcoin im Januar 2009 veröffentlicht wurde. Die Bitcoin-Blockchain diente als öffentliches Register für Kryptowährungstransaktionen und löste das wichtige Problem des „Double-Spending“, das in der Vergangenheit bei anderen digitalen Währungen aufgetreten war.

Seit dem Erscheinen von Bitcoin hat sich die Nutzung der Blockchain sprunghaft entwickelt. Vitalik Buterin schuf 2015 Ethereum, das die Möglichkeiten der Blockchain durch die Einführung von Smart Contracts erweiterte. Dies sind Verträge, die ihre Bedingungen automatisch ausführen, da diese direkt in den Code geschrieben sind. Diese neue Idee führte zu dezentralen Apps (DApps), dezentraler Finanzierung (DeFi) und Non-Fungible Tokens (NFTs) und zeigte, dass Blockchain mehr kann, als nur Zahlungen abzuwickeln. Da immer mehr Menschen Bitcoin nutzen, sind sogar große Unternehmen wie Riot Blockchain, das Bitcoin schürft, in der Branche bekannt geworden.

Wie funktioniert eine Blockchain?

Um zu verstehen, wie die Blockchain funktioniert, muss man mehrere miteinander verbundene Prozesse kennen, die zusammen ein System bilden, das sicher, transparent und nicht von einer einzigen Person kontrolliert ist.

Transaktionsaufzeichnung
Wenn jemand eine Transaktion startet, wie das Senden von Kryptowährung oder das Aufzeichnen von Daten, geht sie an alle Maschinen im Netzwerk, die Nodes genannt werden. Jeder Node prüft die Transaktion anhand von Regeln, um sicherzustellen, dass sie echt und gültig ist.

Blockbildung
Wie Seiten in einem Hauptbuch werden verifizierte Transaktionen zu einem Block zusammengefasst. Jeder Block enthält:

• Transaktionsdaten: Details über die Transfers oder Informationen, die aufgezeichnet werden
• Zeitstempel: Der genaue Zeitpunkt, zu dem der Block erstellt wurde
• Kryptographischer Hash: Ein mathematisches Programm verarbeitet die Daten des Blocks und erzeugt einen einzigartigen digitalen Fingerabdruck
• Hash des vorherigen Blocks: Dieser wichtige Teil verbindet jeden Block mit dem vorherigen und macht die „Kette“ in Blockchain

Konsensmechanismus
Alle im Netzwerk müssen durch einen Konsensmechanismus zustimmen, dass ein neuer Block gültig ist, bevor er zur Kette hinzugefügt wird. Die zwei häufigsten Mechanismen sind:

• Proof of Work (PoW): Wird von Bitcoin genutzt, erfordert von Minern das Lösen komplexer mathematischer Probleme. Der erste Miner, der das Puzzle löst, darf den Block hinzufügen und erhält eine Belohnung.
• Proof of Stake (PoS): Wählt Validatoren basierend darauf aus, wie viel Kryptowährung sie „staken“ oder als Sicherheit im Netzwerk halten. Ethereum und andere neuere Blockchains verwenden dieses Verfahren.

Verkettung
Nachdem alle zustimmen, dass der neue Block gültig ist, wird er zur Blockchain hinzugefügt und an alle Nodes im Netzwerk gesendet. Jeder neue Block verweist mithilfe kryptographischer Hashes auf den vorherigen und schafft so eine unzerbrechliche Kette.

Transparenz und Überprüfung
Blockchain-Explorer ermöglichen es jedem, Transaktionsdaten einzusehen, was den meisten Blockchains Transparenz verleiht. Während Transaktionsinformationen öffentlich sind, bleiben die Identitäten der Beteiligten meist pseudonym, was ihre Privatsphäre schützt, während sie dennoch zur Rechenschaft gezogen werden können.

Schlüsseleigenschaften der Blockchain

• Dezentralisierung: Anstatt von einer zentralen Autorität kontrolliert zu werden, ist die Kontrolle über ein Netzwerk von Teilnehmern verteilt.
• Unveränderlichkeit: Einmal bestätigte Daten können praktisch nicht mehr geändert werden.
• Transparenz: Alle können die gleichen Informationen sehen.
• Sicherheit: Starke Kryptographie schützt die Daten.
• Keine Mittelsmänner: Direkte Transaktionen ohne Banken oder Clearingstellen.
• Automatisierte Ausführung: Smart Contracts führen Vereinbarungen automatisch aus.

Arten von Blockchains

• Öffentliche Blockchains: Jeder kann teilnehmen (z. B. Bitcoin, Ethereum).
• Private Blockchains: Von einer Organisation kontrolliert, nur für Berechtigte.
• Konsortium-Blockchains: Von einer Gruppe von Organisationen gemeinsam betrieben.
• Permissioned Blockchains: Nur für zugelassene Teilnehmer zugänglich.

Wichtige Blockchain-Protokolle

Die wesentlichen Regeln, die bestimmen, wie ein Blockchain-Netzwerk funktioniert, werden Blockchain-Protokolle genannt. Sie beinhalten, wie Transaktionen validiert werden, wie Einigung erzielt wird und wie Daten gespeichert und strukturiert werden. Diese Protokolle sind das, was ein Blockchain-System funktionsfähig macht und wie es aussieht.

Blockchain-Protokolle sind wie die Verfassung eines Blockchain-Netzwerks. Sie legen die Regeln und Prozesse fest, die alle befolgen müssen. Es gibt viele verschiedene Blockchain-Netzwerke mit unterschiedlichen Eigenschaften, da verschiedene Protokolle entwickelt wurden, um unterschiedliche Ziele und Anwendungsfälle zu erfüllen.

• Bitcoin-Protokoll: Das erste Blockchain-Protokoll, das nur für Peer-to-Peer-Zahlungen entwickelt wurde. Es verwendet Proof of Work, um Einigung zu erzielen, und dreht sich hauptsächlich um sichere, dezentrale Geldtransfers.
• Ethereum-Protokoll: Ein Protokoll, das mehr kann als nur Smart Contracts und dezentrale Apps zu unterstützen. Um energieeffizienter und skalierbarer zu werden, hat Ethereum von Proof of Work auf Proof of Stake umgestellt.
• Solana-Protokoll: Entwickelt für Hochgeschwindigkeitstransaktionen und Skalierbarkeit. Die Solana-Blockchain kann Tausende von Transaktionen pro Sekunde verarbeiten und eignet sich daher gut für Anwendungen, die schnelle Verarbeitung benötigen.
• Hyperledger Fabric: Ein für Unternehmen entwickeltes Protokoll, das auf erlaubnisbasierten Netzwerken arbeitet und Modularität sowie Datenschutzfunktionen bietet, die für die geschäftliche Nutzung gut geeignet sind.
• Corda: Distributed-Ledger-Technologie ermöglicht es Unternehmen, sichere und private Transaktionen über erlaubnisbasierte Blockchain-Netzwerke durchzuführen. Sie erlaubt Firmen, Daten nur mit denjenigen zu teilen, die sie benötigen, was im Bankwesen, Gesundheitswesen und in Lieferketten-Szenarien hilfreich ist.
• Quorum: Ein Open-Source-Blockchain-Protokoll, das auf Ethereum aufbaut und für Unternehmen entwickelt wurde. Es ist besonders geeignet für Banken und andere Finanzinstitute, da es geheime Transaktionen, hohe Privatsphäre und schnellere Möglichkeiten zur Einigung erlaubt. Quorum nimmt die Flexibilität von Ethereum und fügt die Sicherheits- und Compliance-Funktionen hinzu, die Unternehmen benötigen.

Bitcoin vs Blockchain

Viele Menschen denken, dass Bitcoin und Blockchain dasselbe sind. Sie sind sich sehr ähnlich, jedoch haben sie unterschiedliche Verwendungen und Eigenschaften.

Bitcoin ist eine einzigartige Anwendung der Blockchain-Technologie. Es ist eine dezentrale digitale Währung, die es Menschen ermöglicht, Geld direkt zu senden und zu empfangen, ohne über einen Mittelsmann zu gehen. Bitcoin geht es hauptsächlich darum, die Probleme mit digitalen Zahlungen zu lösen, und es ist zu einem Wertspeicher wie digitales Gold geworden.

Bitcoin hat sein eigenes Blockchain-Netzwerk, das ein öffentliches Register aller Bitcoin-Transaktionen führt. Das Bitcoin-Netzwerk verwendet Proof of Work-Konsens und ist hauptsächlich für Geldtransfers gedacht.

Blockchain ist hingegen die Technologie, die Bitcoin zum Funktionieren bringt. Sie ist eine flexible Plattform, die für viele Dinge genutzt werden kann, die über Kryptowährungen hinausgehen, wie z. B. Lieferketten-Tracking, Überprüfung digitaler Identitäten, Smart Contracts und Datenspeicherung.

Bitcoin zeigte, wie Blockchain im Finanzwesen genutzt werden kann, aber die Technologie hat sich seitdem stark weiterentwickelt. Ethereum und andere moderne Blockchain-Plattformen können komplexe Apps ausführen, während Unternehmens-Blockchain-Lösungen Firmen dabei helfen, transparenter und effizienter zu arbeiten.

Blockchain-Technologie kann für viele Dinge genutzt werden, so wie E-Mail eine Möglichkeit ist, das Internet zu nutzen. Blockchain ist die Technologie, die dezentrale, vertrauenslose Systeme ermöglicht. Bitcoin ist eine spezifische Anwendung dieser Technologie, die sich auf digitale Zahlungen konzentriert.

Wofür wird Blockchain genutzt?

Blockchain-Technologie hat verändert, wie Organisationen arbeiten und wie Verbraucher digitale Technologien in vielen Bereichen nutzen. Diese verschiedenen Einsatzmöglichkeiten zeigen, dass sie mehr ist als nur für Kryptowährungen gedacht.

• Kryptowährungen und digitale Zahlungen
  Bitcoin und Ethereum sind zwei der bekanntesten digitalen Währungen, die Blockchain-Technologie nutzen. Blockchain macht internationale Zahlungen schneller und günstiger als traditionelle Bankensysteme. Sie bietet außerdem Finanzdienstleistungen für Menschen weltweit, die kein Bankkonto haben. Die meisten Menschen speichern ihre digitalen Vermögenswerte in einer Blockchain-Wallet, die ihnen einen sicheren Zugang zu ihren Kryptowährungsbeständen ermöglicht.
• Smart Contracts und Dezentralisierte Finanzen (DeFi)
  Smart Contracts führen Vereinbarungen automatisch aus, wenn bestimmte Bedingungen erfüllt sind, wodurch keine Mittelsmänner nötig sind. DeFi-Systeme nutzen diese Fähigkeit, um Dienste wie Kreditvergabe, Ausleihen und Handel ohne Banken oder andere traditionelle Finanzinstitute anzubieten.
• Lieferkettenmanagement
  Unternehmen wie Walmart und Pfizer nutzen Blockchain, um Dinge von ihrer Quelle bis zum Kunden nachzuverfolgen. Dies erleichtert es, den Ursprung von Verunreinigungen herauszufinden und die Echtheit von Produkten zu beweisen. Diese Transparenz erschwert Fälschungen und erhöht die Lebensmittelsicherheit.
• Gesundheitswesen und medizinische Aufzeichnungen
  Blockchain speichert medizinische Aufzeichnungen sicher und dauerhaft und ermöglicht es Patienten, zu entscheiden, wer ihre Daten sehen darf. Diese Technologie schützt die Privatsphäre, während sie den Austausch von Daten unter medizinischen Fachleuten erleichtert.
• Digitale Identität und Verifizierung
  Blockchain kann unveränderliche digitale Identitäten schaffen, was Identitätsdiebstahl erschwert und Verifizierung vereinfacht. Nutzer können ihre Identität nachweisen, wenn nötig, behalten aber die Kontrolle über ihre persönlichen Daten.
• Abstimmungen und Governance
  Abstimmungssysteme, die auf Blockchain basieren, können Wahlbetrug verhindern und transparente, überprüfbare Ergebnisse liefern. Einige Orte haben Blockchain bereits für Kommunalwahlen getestet, was zeigt, dass sie für demokratische Verfahren geeignet sein könnte.
• Immobilien und Eigentumsregister
  Blockchain kann zur Aufzeichnung von Eigentum genutzt werden, was dauerhafte, transparente Register schafft, Streitigkeiten beilegt und Eigentumsübertragungen erleichtert. Dies ist besonders nützlich in Regionen mit schwacher institutioneller Infrastruktur.
• Geistiges Eigentum und Urheberrechtsschutz
  Künstler und Schöpfer können Blockchain nutzen, um ihre Werke zu datieren und Eigentum zu belegen, was sie vor Urheberrechtsverletzungen schützt und gleichzeitig eine transparente Verteilung von Lizenzgebühren ermöglicht.
• Gaming und Non-Fungible Tokens (NFTs)
  Blockchain ermöglicht echten Besitz digitaler Gegenstände in Spielen und virtuellen Welten, während NFTs neue Marktplätze für digitale Kunst und Sammlerstücke geschaffen haben.
• Integration des Internet der Dinge (IoT)
  Blockchain kann Netzwerke von IoT-Geräten verwalten, sicherstellen, dass Geräte authentisch sind, und die Kommunikation zwischen vernetzten Geräten wie Smart Homes und industriellen Sensoren absichern.

Fazit

Blockchain-Technologie beeinflusst, wie wir einander online vertrauen, Daten speichern und miteinander kommunizieren. Ihre dezentralisierten, offenen und unveränderlichen Lösungen beseitigen viele Probleme zentralisierter Methoden und schaffen Raum für Innovation in allen Bereichen.

Blockchain hat bewiesen, dass sie für eine Vielzahl von Dingen eingesetzt werden kann – von Bitcoin bis hin zu Lieferkettenmanagement, Gesundheitswesen, Abstimmungen und mehr. Die Technologie eignet sich für Anwendungen, die Vertrauen und Verifizierung ohne zentrale Autorität erfordern, da sie dezentral, unveränderlich, transparent und sicher ist. Wer sich für Kryptowährungen, geschäftliche Technologien oder Technologietrends interessiert, kann durch das Verständnis von Blockchain besser nachvollziehen, wie sich digitale Interaktionen in Zukunft verändern werden.

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