Wie geht eine Blockchain mit der Datenspeicherung um?

Blockchain-Datenstruktur verstehen

1. Eine Blockchain speichert Daten in aufeinanderfolgenden Blöcken, von denen jeder eine Liste von Transaktionen oder Datensätzen enthält. Diese Blöcke werden mithilfe kryptografischer Hashes miteinander verbunden und bilden eine unveränderliche Kette.

2. Jeder Block enthält einen Verweis auf den Hash des vorherigen Blocks, um sicherzustellen, dass jede Änderung in einem vorherigen Block alle nachfolgenden Blöcke ungültig machen würde. Dieses Design erzwingt die Datenintegrität im gesamten Netzwerk.

3. Der dezentrale Charakter der Blockchain bedeutet, dass Kopien des Hauptbuchs über mehrere Knoten hinweg verwaltet werden. Keine einzelne Instanz kontrolliert den gesamten Datensatz, wodurch das Risiko von Manipulationen und zentralen Fehlerquellen verringert wird.

4. Transaktionen werden nach der Validierung durch Konsensmechanismen wie Proof of Work oder Proof of Stake in Blöcke gruppiert. Sobald sie bestätigt sind, werden sie Teil der dauerhaften Aufzeichnung.

5. Die Unveränderlichkeit von Daten ist eines der Kernmerkmale der Blockchain-Speicherung – einmal aufgezeichnete Informationen können nicht unbemerkt geändert werden.

Distributed-Ledger-Technologie und Knotenbeteiligung

1. Jeder teilnehmende Knoten in einem Blockchain-Netzwerk verfügt über eine vollständige oder teilweise Kopie des Ledgers. Vollständige Knoten speichern den gesamten Transaktionsverlauf und erhöhen so die Transparenz und Vertrauenslosigkeit.

2. Wenn neue Daten hinzugefügt werden, werden diese über das Peer-to-Peer-Netzwerk übertragen. Knoten validieren die Informationen unabhängig, bevor sie sie an ihre lokale Kopie der Blockchain anhängen.

3. Konsensalgorithmen stellen eine Einigung zwischen den Knoten darüber sicher, welche Transaktionen gültig sind und in welcher Reihenfolge sie aufgezeichnet werden sollen, und verhindern so Doppelausgaben und betrügerische Eingaben.

4. In öffentlichen Blockchains wie Bitcoin oder Ethereum kann jeder einen Knoten betreiben und auf den gesamten Transaktionsverlauf zugreifen, was eine offene Verifizierung und Überprüfbarkeit fördert.

5. Die durch verteilte Speicherung bereitgestellte Redundanz macht die Blockchain äußerst widerstandsfähig gegen Datenverlust und Zensurversuche.

On-Chain- und Off-Chain-Speicherlösungen

1. On-Chain-Speicher bezieht sich auf das Speichern von Daten direkt innerhalb der Blöcke der Blockchain. Diese Methode garantiert Sicherheit und Dauerhaftigkeit, ist jedoch mit hohen Kosten und Skalierbarkeitseinschränkungen verbunden.

2. Aufgrund von Größenbeschränkungen und Gasgebühren in Netzwerken wie Ethereum ist die Speicherung großer Dateien direkt in der Kette unpraktisch. Daher nutzen viele Anwendungen Off-Chain-Lösungen für Massendaten.

3. Bei der Off-Chain-Speicherung werden Daten in externen Systemen wie IPFS (InterPlanetary File System) gespeichert, während nur ein kryptografischer Hash der Datei auf der Blockchain gespeichert wird.

4. Dieser hybride Ansatz ermöglicht die Überprüfung der Datenauthentizität durch den On-Chain-Hash, selbst wenn sich der tatsächliche Inhalt woanders befindet. Es bringt Effizienz und Überprüfbarkeit in Einklang.

5. Durch die Verankerung von Off-Chain-Daten mit On-Chain-Hashes bewahren Blockchain-Systeme das Vertrauen, ohne die Leistung zu beeinträchtigen.

Intelligente Verträge und Staatsverwaltung

1. Auf Plattformen wie Ethereum sind Smart Contracts selbstausführende Programme, die in der Blockchain gespeichert sind. Ihr Code und Status werden auf allen Knoten repliziert, die dieselbe Logik ausführen.

2. Bei jedem Aufruf einer Vertragsfunktion werden die resultierenden Zustandsänderungen im Zustandsversuch der Blockchain aufgezeichnet – einer Datenstruktur, die Kontostände und Vertragsspeicherung verfolgt.

3. Zustandsdaten wachsen mit der Zeit, da mehr Interaktionen stattfinden, was zum Aufblähen der Blockchain beiträgt. Um diese Expansion zu bewältigen, wurden Beschneidungstechniken und staatliche Mietmodelle vorgeschlagen.

4. Ausführungsumgebungen wie die Ethereum Virtual Machine sorgen für deterministische Ergebnisse, sodass jeder Knoten bei der Verarbeitung von Vertragsaufrufen zum gleichen Ergebnis kommt.

5. Eine konsistente Zustandsreplikation über Knoten hinweg gewährleistet Zuverlässigkeit und beseitigt Diskrepanzen im dezentralen Anwendungsverhalten.

Häufig gestellte Fragen

Was hindert jemanden daran, Daten in einem abgeschlossenen Block zu ändern? Kryptografisches Hashing und Konsensregeln machen Änderungen nahezu unmöglich. Das Ändern eines Datenelements würde eine Neuberechnung des Hash dieses Blocks und jedes nachfolgenden Blocks erfordern und in den meisten Fällen die Kontrolle über den Großteil der Rechenleistung des Netzwerks erlangen.

Kann Blockchain zum Speichern von Dateien wie Bildern oder Videos verwendet werden? Technisch gesehen ja, aber es ist ineffizient und teuer. Die meisten Projekte speichern nur den Hash der Datei in der Kette, während die eigentliche Datei in dezentralen Speichernetzwerken wie IPFS oder Arweave gehostet wird.

Wie synchronisieren Knoten Daten im gesamten Netzwerk? Knoten kommunizieren über ein Peer-to-Peer-Protokoll und fordern fehlende Blöcke oder Transaktionen von Peers an. Wenn ein neuer Block abgebaut wird, breitet er sich durch das Netzwerk aus und jeder Knoten validiert ihn und hängt ihn an seine lokale Kette an.

Sind alle Blockchain-Daten öffentlich zugänglich? In öffentlichen Blockchains sind Transaktionsdaten transparent und für jedermann einsehbar. Private oder autorisierte Blockchains beschränken den Zugriff jedoch nur auf autorisierte Teilnehmer und bieten bei Bedarf Vertraulichkeit.