Was ist ein Hash in Blockchain? (Eine einfache Erklärung)

Was ist eine Hash-Funktion?

1. Eine Hash-Funktion ist ein mathematischer Algorithmus, der eine Eingabe beliebiger Größe entgegennimmt und eine Ausgabezeichenfolge fester Länge erzeugt.

2. Diese als Hash bezeichnete Ausgabe erscheint völlig zufällig, selbst wenn sich die Eingabe nur um ein Zeichen ändert.

3. Hash-Funktionen sind deterministisch – die gleiche Eingabe liefert immer den gleichen Hash, egal wie oft er berechnet wird.

4. Sie sind unidirektional konzipiert: Es ist rechnerisch nicht möglich, die ursprüngliche Eingabe aus ihrem Hash zurückzuentwickeln.

5. Selbst eine geringfügige Änderung der Quelldaten führt zu einem dramatisch anderen Hash – eine Eigenschaft, die als Lawineneffekt bezeichnet wird.

Wie Hashes Blockchain-Blöcke sichern

1. Jeder Block in einer Blockchain enthält Transaktionsdaten, einen Zeitstempel, eine Nonce und den Hash des vorherigen Blocks.

2. Durch die Einbeziehung des Hash des vorherigen Blocks entsteht eine kryptografische Kette – eine Änderung eines Blocks würde alle nachfolgenden Hashes ungültig machen.

3. Miner müssen eine gültige Nonce finden, sodass der resultierende Block-Hash die Anforderungen an die Netzwerkschwierigkeit erfüllt, ein Prozess, der als Proof-of-Work bezeichnet wird.

4. Nach der Bestätigung wird der Hash des Blocks zu einem permanenten, manipulationssicheren Fingerabdruck, der an seinen genauen Inhalt und seine Position in der Kette gebunden ist.

5. Jeder Versuch, historische Daten zu ändern, erzwingt eine Neuberechnung des Hashs jedes folgenden Blocks – eine Aufgabe, die einen Mehrheitskonsens im Netzwerk und eine immense Rechenleistung erfordert.

Gängige Hash-Algorithmen in Kryptowährungen

1. Bitcoin verwendet SHA-256, ein Mitglied der von der NSA entwickelten Secure Hash Algorithm 2-Familie.

2. Ethereum stützte sich ursprünglich auf Ethash, eine speicherfeste Variante, die der ASIC-Dominanz widerstehen sollte.

3. Litecoin verwendet Scrypt, das den Schwerpunkt auf die Speichernutzung gegenüber der Rohberechnung legt, um das GPU-Mining zu begünstigen.

4. Cardano nutzt Blake2b, das aufgrund seiner Geschwindigkeit, Sicherheit und Widerstandsfähigkeit gegen Seitenkanalangriffe ausgewählt wurde.

5. Solana integriert Keccak-256 für bestimmte Signaturüberprüfungen, obwohl seine primäre Konsensschicht SHA-256-Derivate verwendet.

Hashes und Wallet-Adressen

1. Öffentliche Schlüssel werden mit RIPEMD-160 nach SHA-256 gehasht, um Bitcoin Adressen zu generieren – eine kürzere, besser verwaltbare Kennung.

2. Ethereum-Adressen werden aus den letzten 20 Bytes des Keccak-256-Hashs des öffentlichen Schlüssels abgeleitet und dann im Hexadezimalformat codiert.

3. Adressprüfsummen wie EIP-55 in Ethereum wenden zusätzliche Hashing-Ebenen an, um Tippfehler bei Übertragungen zu erkennen.

4. Hierarchical Deterministic (HD) Wallets nutzen Hash-basierte Ableitungspfade, um mehrere Adressen aus einer einzigen Seed-Phrase zu generieren.

5. Die irreversible Natur des Hashing stellt sicher, dass private Schlüssel nicht aus Wallet-Adressen oder Transaktions-Hashes abgeleitet werden können.

Häufig gestellte Fragen

F: Können zwei verschiedene Eingaben denselben Hash erzeugen? A: Ja, aber nur theoretisch – Kollisionen sind mit modernen Algorithmen wie SHA-256 astronomisch unwahrscheinlich. Für die Hash-Funktion von Bitcoin wurde keine praktische Kollision nachgewiesen.

F: Ist eine Transaktions-ID dasselbe wie ein Hash? A: Ja – eine Transaktions-ID (TXID) ist der Double-SHA-256-Hash der serialisierten Transaktionsdaten, der als unveränderlicher Identifikator in der Kette dient.

F: Warum zeigen einige Block-Explorer unterschiedliche Hash-Formate an? A: Hashes können aufgrund von Endianness-Konventionen umgekehrt erscheinen – Bitcoin zeigt Hashes intern in Little-Endian-Bytereihenfolge an, während die meisten Schnittstellen sie zur besseren Lesbarkeit in Big-Endian rendern.

F: Verbraucht Hashing viel Energie? A: Der Hashing-Vorgang selbst ist leichtgewichtig; Allerdings führt die für das Proof-of-Work-Mining erforderliche wiederholte Ausführung – Milliarden Versuche pro Sekunde – zu einem hohen Strombedarf im gesamten Netzwerk.