Was ist eine Blockchain und wie gewährleistet sie die Unveränderlichkeit der Daten?

Blockchain-Technologie verstehen

1. Eine Blockchain ist ein dezentrales digitales Hauptbuch, das Transaktionen über mehrere Computer hinweg so aufzeichnet, dass die registrierten Transaktionen nicht nachträglich geändert werden können. Diese Technologie bildet das Rückgrat der meisten Kryptowährungen, einschließlich Bitcoin und Ethereum. Jeder Block in der Kette enthält eine Liste von Transaktionen und wird nach Abschluss in linearer, chronologischer Reihenfolge zur Kette hinzugefügt.

2. Die Struktur einer Blockchain basiert auf kryptografischem Hashing. Jeder Block enthält einen eindeutigen Hash, der basierend auf dem Inhalt des Blocks, einschließlich des Hashs des vorherigen Blocks, generiert wird. Dadurch entsteht eine sichere Verbindung zwischen den Blöcken, was es äußerst schwierig macht, Teile der Kette unbemerkt zu ändern.

3. Knoten innerhalb des Netzwerks verwalten Kopien der Blockchain und validieren neue Blöcke durch Konsensmechanismen wie Proof of Work (PoW) oder Proof of Stake (PoS). Diese Protokolle stellen die Einigkeit der Teilnehmer über die Gültigkeit von Transaktionen sicher und verhindern betrügerische Aktivitäten.

4. Da kein einzelnes Unternehmen die gesamte Blockchain kontrolliert, widersteht das System Zensur und zentralen Fehlerquellen. Diese verteilte Natur erhöht die Transparenz und das Vertrauen zwischen Benutzern, die sich möglicherweise nicht direkt kennen oder ihnen nicht vertrauen.

5. Die Unveränderlichkeit von Daten in einer Blockchain ergibt sich aus der Kombination von kryptografischem Hashing, Dezentralisierung und Konsensregeln, wodurch unbefugte Änderungen praktisch unmöglich sind, ohne den Großteil des Netzwerks zu kontrollieren.

Wie kryptografisches Hashing Daten sichert

1. Jeder Block verwendet eine kryptografische Hash-Funktion – üblicherweise SHA-256 in Bitcoin –, um aus variablen Eingabedaten eine Ausgabe fester Größe zu generieren. Selbst eine geringfügige Änderung der Eingabe führt zu einem völlig anderen Hash, einer Eigenschaft, die als Lawineneffekt bekannt ist.

2. Wenn ein neuer Block erstellt wird, enthält er den Hash des vorherigen Blocks und bildet so eine Kette. Wenn jemand versucht, eine vergangene Transaktion zu ändern, würde sich der Hash dieses Blocks ändern und alle nachfolgenden Blöcke ungültig machen.

3. Um einen Block erfolgreich zu manipulieren, müsste ein Angreifer die Hashes für jeden folgenden Block neu berechnen, was insbesondere in großen, etablierten Blockchains eine enorme Rechenleistung erfordert.

4. Dieser Verkettungsmechanismus stellt sicher, dass eine Änderung der Daten, sobald sie in einen Block geschrieben und vom Netzwerk bestätigt wurden, rechenintensiv wird und von ehrlichen Knoten leicht erkannt werden kann.

5. Darüber hinaus wird zum Signieren von Transaktionen eine Public-Key-Kryptografie verwendet, um sicherzustellen, dass nur der rechtmäßige Besitzer einer Kryptowährungs-Wallet Übertragungen autorisieren kann, was die Sicherheit und Integrität weiter erhöht.

Die Rolle von Konsensmechanismen

1. Konsensmechanismen sind Protokolle, die es verteilten Netzwerken ermöglichen, sich über den Zustand der Blockchain zu einigen. Bei Proof of Work konkurrieren Miner um die Lösung komplexer mathematischer Rätsel. Der erste, der sie löst, fügt einen neuen Block hinzu und erhält eine Belohnung.

2. Proof of Stake wählt Validatoren auf der Grundlage der Anzahl der Münzen aus, die sie besitzen und bereit sind, als Sicherheit zu „stecken“. Dies reduziert den Energieverbrauch im Vergleich zu PoW und gewährleistet gleichzeitig die Sicherheit vor böswilligen Akteuren.

3. Diese Mechanismen machen es für Angreifer wirtschaftlich untragbar, die Blockchain zu manipulieren. Beispielsweise würde die Durchführung eines 51-Prozent-Angriffs, bei dem ein Unternehmen die Kontrolle über den Großteil der Mining-Leistung erlangt, enorme finanzielle Investitionen erfordern und nur geringe Erträge bringen.

4. Sobald eine Transaktion in einem Block enthalten ist und mehrere zusätzliche Blöcke darauf aufgebaut werden, nimmt die Wahrscheinlichkeit einer Umkehrung rapide ab. Dieses Konzept wird als Bestätigungen bezeichnet. Mehr Bestätigungen bedeuten ein höheres Vertrauen in die Dauerhaftigkeit der Transaktion.

5. Konsensregeln erzwingen Unveränderlichkeit, indem sie eine überwältigende Zustimmung erfordern, bevor eine Änderung akzeptiert werden kann, wodurch historische Daten effektiv fixiert werden.

Häufig gestellte Fragen

Was passiert, wenn zwei Blöcke gleichzeitig abgebaut werden? In Fällen, in denen zwei Miner gleichzeitig gültige Blöcke produzieren, teilt sich das Netzwerk vorübergehend in zwei Ketten. Miner bauen weiterhin auf der Version auf, die sie zuerst erhalten. Letztendlich setzt sich die Kette mit mehr angesammelter Arbeit (länger oder schwerer) durch und der andere Zweig wird aufgegeben. Transaktionen aus dem verworfenen Block kehren in den Pool zurück, wenn sie nicht bestätigt werden.

Können Daten jemals aus einer Blockchain entfernt werden? Nein, Daten können nicht aus einer Blockchain entfernt werden, sobald sie validiert und in einen Block eingebettet wurden. Das Gestaltungsprinzip der Unveränderlichkeit verhindert eine Löschung. Versuche, Daten zu löschen, würden die kryptografischen Verbindungen zerstören und vom Netzwerk abgelehnt werden.

Sind private Blockchains auch unveränderlich? Private Blockchains können Unveränderlichkeit bieten, allerdings in geringerem Maße als öffentliche. Da der Zugriff durch eine zentrale Behörde eingeschränkt und kontrolliert wird, haben Administratoren unter bestimmten Bedingungen möglicherweise die Möglichkeit, das Hauptbuch zu ändern oder zurückzusetzen, wodurch das Maß an vertrauenswürdiger Sicherheit in öffentlichen Systemen verringert wird.

Wie hängen intelligente Verträge mit der Unveränderlichkeit der Blockchain zusammen? Smart Contracts sind selbstausführende Programme, die auf einer Blockchain gespeichert sind. Ihr Code- und Ausführungsverlauf wird nach der Bereitstellung dauerhaft. Alle durch einen Smart Contract hervorgerufenen Ergebnisse oder Zustandsänderungen werden unveränderlich aufgezeichnet, um Transparenz zu gewährleisten und rückwirkende Änderungen der Vertragslogik oder -ergebnisse zu verhindern.