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--- faecher:informatik:oberstufe:kryptographie:blockchain:start [23.10.2024 08:19] – Marco Kuemmel
+++ faecher:informatik:oberstufe:kryptographie:blockchain:start [12.02.2025 07:36] (aktuell) – [Wie funktioniert die Blockchain? Am Beispiel von Bitcoin!] Marco Kuemmel
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 Mit der Veröffentlichung von Bitcoin im Jahr 2009, der ersten und bekanntesten Cryptowährung, wurde gleichzeitig auch die neue Technologie "Blockchain" veröffentlicht((Whitepaper und Forschung zu Blockchains gab es schon länger, aber erst mit Bitcoin entstand die erste sinnvoll nutzbare Blockchain, die daraufhin große Verbreitung fand.)). Blockchains können auch für andere Dinge verwendet werden (siehe Ende des Artikels), hier soll die Funktionsweise aber am Beispiel von Bitcoin gezeigt werden.
-Wenn es um Finanzsysteme geht, dann geht es in erster Linie um Vertrauen: Man muss Banken vertrauen, dass das eigene Geld dort gut aufgehoben ist und dass Buchungen korrekt vermerkt sind. Mit Blockchain-basierten Cryptowährungen wird dieser Punkt eliminiert. Denn anstatt fremden Menschen zu vertrauen, muss man nur noch den mathematischen, kryptographischen Hashfunktionen trauen!
+Wenn es um Finanzsysteme geht, dann geht es in erster Linie um Vertrauen: Man muss Banken vertrauen, dass das eigene Geld dort gut aufgehoben ist und dass Buchungen korrekt vermerkt sind. Mit Blockchain-basierten Cryptowährungen wird dieser Punkt eliminiert. Denn anstatt fremden Menschen zu vertrauen, muss man hauptsächlich noch den mathematischen, kryptographischen Hashfunktionen trauen!
 ===== Aufbau =====
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 Um genau solche 51%-Angriffe abzuwehren wird bei Bitcoin das **Proof-of-Work**-Verfahren eingesetzt. Ein neuer Block gilt nicht einfach direkt als valide, sobald die Hashes wie oben gezeigt berechnet sind. Vielmehr war das obere Bild noch nicht vollständig, denn im Header versteckt sich noch ein weiterer Wert, der in die Berechnung der Headerhashes einfließt: Die **Nonce** (number used once). Diese ist eine natürliche Zahl, die einen ganz bestimmten Wert besitzen muss.
-Sobald ein neuer Block entsteht, machen sich hundertausende Bitcoin-Mining-Rechner weltweit daran, den Headerhash immer wieder neu zu berechnen. Dabei verändern sie jedesmal den Wert der Nonce um 1 und probieren damit alle möglichen Nonce-Werte durch. Ziel ist es, einen **Headerhash** zu erhalten, **der mit einer bestimmten Anzahl an 0en beginnt**. Wie viele 0en nötig sind, das wird regelmäßig im weltweiten Blockchain-Netzwerk so angepasst, dass die durchschnittliche Berechnung des korrekten Hashes (**weltweit!**) 10 Minuten benötigt - dies ist auch als //Difficulty// bekannt. Der erste Rechner, der die korrekte Nonce und damit den korrekten Hash gefunden hat, bekommt eine Belohnung in Form von Bitcoin. Erst wenn 51% der Rechner diesen Hash bestätigt haben gilt er weltweit als fertig berechnet und anerkannt.
+Sobald ein neuer Block entsteht, machen sich hunderttausende Bitcoin-Mining-Rechner weltweit daran, den Headerhash immer wieder neu zu berechnen. Dabei verändern sie jedes Mal den Wert der Nonce um 1 und probieren damit alle möglichen Nonce-Werte durch. Ziel ist es, einen **Headerhash** zu erhalten, **der mit einer bestimmten Anzahl an 0en beginnt**. Wie viele 0en nötig sind, das wird regelmäßig im weltweiten Blockchain-Netzwerk so angepasst, dass die durchschnittliche Berechnung des korrekten Hashes (**weltweit!**) 10 Minuten benötigt - dies ist auch als //Difficulty// bekannt. Der erste Rechner, der die korrekte Nonce und damit den korrekten Hash gefunden hat, bekommt eine Belohnung in Form von Bitcoin. Erst wenn 51% der Rechner diesen Hash bestätigt haben, gilt er weltweit als fertig berechnet und anerkannt.
 Für Angreifer genügt es also nicht, die Werte und Hashes einfach nur neu zu berechnen. Vielmehr müssten sie durchschnittlich mehr als 51% der weltweiten Bitcoin-**Rechenkapazität** aufweisen, um einen eigenen, manipulierten Block vor allen anderen Rechnern korrekt zu berechnen und damit in die weltweite Blockchain einfliesen lassen zu können. Dies ist glücklicherweise kaum möglich.