Wie werden Transaktionen auf einer Blockchain validiert?

Transaktionen auf einer Blockchain werden durch einen dezentralen Konsensmechanismus validiert, der Authentizität, Sicherheit und Unveränderlichkeit gewährleistet, ohne auf eine zentrale Autorität angewiesen zu sein.

Konsensmechanismen bei der Blockchain-Validierung

1. Proof of Work (PoW) erfordert, dass Miner komplexe kryptografische Rätsel lösen, um Transaktionen zu validieren und neue Blöcke zu erstellen. Der erste Miner, der das Rätsel löst, sendet den Block zur Überprüfung durch andere Knoten an das Netzwerk.

2. Proof of Stake (PoS) wählt Validatoren basierend auf der Anzahl der Token aus, die sie besitzen und bereit sind, als Sicherheit zu „staken“. Validatoren schlagen neue Blöcke vor und stimmen darüber ab, wobei die Stimmrechte proportional zu ihrem Anteil sind.

3. Delegated Proof of Stake (DPoS) ermöglicht es Token-Inhabern, für eine kleine Anzahl von Delegierten zu stimmen, die für die Validierung von Transaktionen verantwortlich sind. Diese Methode erhöht die Transaktionsgeschwindigkeit, verringert jedoch die Dezentralisierung geringfügig.

4. Andere Mechanismen wie die praktische byzantinische Fehlertoleranz (PBFT) oder gerichtete azyklische Graphen (DAGs) werden in bestimmten Blockchains verwendet, um die Validierung hinsichtlich Skalierbarkeit und Geschwindigkeit zu optimieren und gleichzeitig die Sicherheit aufrechtzuerhalten.

5. Jedes Konsensmodell erzwingt Regeln, die Doppelausgaben verhindern und sicherstellen, dass nur gültige Transaktionen zum unveränderlichen Hauptbuch hinzugefügt werden.

Rolle von Knoten bei der Transaktionsüberprüfung

1. Vollständige Knoten laden eine vollständige Kopie der Blockchain herunter und speichern sie. Dabei überprüfen sie unabhängig jede Transaktion anhand von Netzwerkregeln wie digitalen Signaturen und Eingabegültigkeit.

2. Wenn ein Benutzer eine Transaktion initiiert, wird diese an das Peer-to-Peer-Netzwerk gesendet, wo Knoten prüfen, ob der Absender über ausreichend Guthaben verfügt und ob die Transaktionsstruktur korrekt ist.

3. Mempool oder Speicherpool ist der Ort, an dem unbestätigte Transaktionen warten, bevor sie von Minern oder Validatoren abgeholt werden. Knoten verwalten diesen Pool und lehnen jede Transaktion ab, die die Validierungsprüfungen nicht besteht.

4. Nach der Validierung durch die Knoten werden die Transaktionen in Kandidatenblöcke gruppiert. In PoW-Systemen konkurrieren Miner darum, diese Blöcke hinzuzufügen. In PoS werden Validatoren algorithmisch ausgewählt.

5. Sobald ein Block hinzugefügt wird, aktualisieren alle Knoten ihre Kopie des Ledgers und stellen so die globale Konsistenz im gesamten Netzwerk sicher.

Kryptografische Sicherheit und Unveränderlichkeit

1. Jede Transaktion wird durch Public-Key-Kryptographie gesichert. Benutzer signieren Transaktionen mit ihren privaten Schlüsseln und das Netzwerk überprüft die Signatur mithilfe des entsprechenden öffentlichen Schlüssels.

2. Hash-Funktionen verknüpfen jeden Block mit dem vorherigen und bilden eine Kette. Das Ändern einer Transaktion würde die Neuberechnung aller nachfolgenden Block-Hashes erfordern, was in großen Netzwerken rechnerisch nicht möglich ist.

3. Aufgrund der dezentralen Natur der Blockchain kontrolliert keine einzelne Instanz den Validierungsprozess, was Manipulationen äußerst schwierig macht.

4. Zeitstempel und Blockbestätigungstiefe erhöhen die Sicherheit weiter – jeder zusätzliche Block zusätzlich zu einer bestätigten Transaktion erhöht deren Widerstand gegen eine Umkehrung.

5. Intelligente Verträge auf Plattformen wie Ethereum führen programmierbare Logik in die Transaktionsvalidierung ein und erzwingen automatisch Bedingungen ohne Eingreifen Dritter.

Häufig gestellte Fragen

Was passiert, wenn zwei widersprüchliche Transaktionen gleichzeitig gesendet werden? Das Netzwerk akzeptiert die Transaktion, die in der längsten gültigen Kette enthalten ist. Der andere wird aus dem Mempool gelöscht oder wird aufgrund verbrauchter Eingaben ungültig.

Wie lange dauert die Transaktionsvalidierung? Es variiert je nach Blockchain. Bitcoin beträgt durchschnittlich 10 Minuten pro Block, Ethereum liegt zwischen 12 und 15 Sekunden, während Ketten mit hohem Durchsatz die Bestätigung in weniger als einer Sekunde erreichen können.

Kann eine validierte Transaktion rückgängig gemacht werden? Nein. Sobald eine Transaktion bestätigt und unter mehreren Blöcken verborgen ist, müsste für die Umkehrung einer Transaktion über 51 % der Rechen- oder Einsatzleistung des Netzwerks kontrolliert werden – ein Angriff, der kostspielig und leicht erkennbar ist.

Wer bezahlt die Transaktionsvalidierung? Benutzer zahlen Transaktionsgebühren, die von Minern oder Validatoren als Anreiz erhoben werden, Transaktionen zu priorisieren und in neue Blöcke aufzunehmen.