Eine Blockchain ist ein gemeinsames Verzeichnis, das viele Computer synchron halten, ohne einen einzelnen Besitzer. Dieser Artikel erklärt mit einfachen Worten und echten Beispielen, wie sie aufgebaut ist, warum sich ihre Historie nur sehr schwer ändern lässt und was ein Smart Contract ist.
Sie können die Idee beim Lesen in Aktion sehen. Öffnen Sie die Live-Seite von Ethereum oder die Live-Seite von Bitcoin, und Sie sehen, wie nacheinander neue Blöcke erscheinen.
Die Grundidee: ein Verzeichnis, das viele Menschen führen
Stellen Sie sich ein Notizbuch vor, das jede jemals in einem Netzwerk getätigte Zahlung auflistet. Stellen Sie sich nun vor, dass Tausende Menschen je eine identische Kopie halten und neue Seiten nur hinzugefügt werden, wenn die meisten von ihnen zustimmen. Das ist der Kern einer Blockchain.
Das Verzeichnis ist öffentlich. Jeder kann es lesen und prüfen. Niemand muss einer Bank oder einem Unternehmen vertrauen, dass es die Bücher führt, denn die Regeln des Netzwerks und die Kopien vieler Teilnehmer erledigen diese Aufgabe.
Blöcke: Seiten voller Transaktionen
Eine Transaktion ist eine Anweisung, zum Beispiel „sende 20 USDC von Alice an Bob“. Transaktionen werden zu Gruppen zusammengefasst, die Blöcke heißen. Ein Block ist wie eine Seite im Verzeichnis.
Jeder Block hat eine Blockhöhe (block height), also seine Position in der Chain. Der erste Block hat die Höhe 0, der nächste die Höhe 1 und so weiter. Blöcke entstehen in einem regelmäßigen Rhythmus, der vom Netzwerk abhängt:
- Bitcoin erzeugt etwa alle 10 Minuten einen Block.
- Ethereum erzeugt alle 12 Sekunden einen Block.
- Solana erzeugt etwa alle 400 Millisekunden einen neuen Slot.
Auf ChainMonitor wird jeder Block als Kachel dargestellt, die zeigt, wie voll er ist und welche Gebühren er bezahlt hat. Klicken Sie auf eine Kachel, um die enthaltenen Transaktionen zu sehen. Der Leitfaden Eine Transaktion lesen erklärt, was Sie dort finden.
Verkettete Hashes: warum die Kette eine Kette ist
Ein Hash ist ein kurzer Fingerabdruck von Daten. Eine Hash-Funktion verwandelt jede Eingabe in eine Zeichenfolge fester Länge. Dieselbe Eingabe ergibt immer denselben Hash. Ändern Sie einen Buchstaben der Eingabe, sieht der Hash völlig anders aus. Von einem Hash lässt sich nicht rückwärts auf die Daten schließen.
Jeder Block enthält den Hash des Blocks davor. Diese Verknüpfung macht ihn zu einer Kette.
- Block 100 enthält seine Transaktionen und den Hash von Block 99.
- Block 101 enthält seine eigenen Transaktionen und den Hash von Block 100.
- Block 102 enthält den Hash von Block 101 und so weiter.
Würde jemand eine Transaktion in Block 100 ändern, würde sich der Hash von Block 100 ändern. Block 101 würde dann auf einen Hash verweisen, der nicht mehr passt. Die Abweichung würde sofort auffallen, und auch jeder Block danach wäre kaputt.
Nodes: diejenigen, die die Kopien führen
Ein Node ist ein Computer, der die Netzwerk-Software ausführt, die Blockchain speichert und die Regeln prüft. Trifft ein neuer Block ein, prüft ihn jeder Node unabhängig. Verstößt ein Block gegen eine Regel, etwa indem er nicht existierende Coins ausgibt, lehnen ehrliche Nodes ihn ab.
Manche Nodes helfen auch dabei, Blöcke zu erzeugen. Andere lesen und prüfen nur. Wenn Sie eine Wallet nutzen, spricht sie meist über einen RPC-Endpunkt mit einem Node, eine Webadresse, die Fragen beantwortet wie „Wie hoch ist mein Guthaben?“. Öffentliche Endpunkte können Sie auf der RPC-Status-Seite vergleichen.
Konsens: wie sich alle einigen
Bei Tausenden Kopien braucht das Netzwerk einen Weg, sich zu einigen, welcher Block als Nächstes kommt. Dieser Einigungsprozess heißt Konsens (consensus). Es gibt zwei Hauptarten.
Proof of Work
Beim Proof of Work (PoW, Arbeitsnachweis) konkurrieren Teilnehmer, die Miner genannt werden, darum, ein schwieriges Rätsel zu lösen. Das Rätsel lässt sich nur lösen, indem man eine riesige Zahl von Versuchen unternimmt, was Strom und Rechenzeit kostet. Der Gewinner fügt den nächsten Block hinzu und erhält eine Belohnung. Bitcoin nutzt Proof of Work.
Betrug ist teuer. Um die Historie umzuschreiben, müsste ein Angreifer die Arbeit für den alten Block und alle Blöcke danach wiederholen, und zwar schneller als der Rest des Netzwerks zusammen.
Proof of Stake
Beim Proof of Stake (PoS, Einsatznachweis) hinterlegen Teilnehmer, die Validatoren heißen, Coins als Einsatz, genannt Stake. Das Netzwerk wählt Validatoren aus, die Blöcke vorschlagen und genehmigen. Validatoren, die die Regeln befolgen, verdienen Belohnungen. Validatoren, die sie brechen, können einen Teil ihres Einsatzes verlieren. Ethereum und Solana nutzen Proof of Stake.
Auch hier ist Betrug teuer, aber die Kosten bestehen im Einsatz statt im Strom.
Warum niemand die Historie unbemerkt ändern kann
Drei Dinge wirken zusammen:
- Hash-Verknüpfungen. Wer einen alten Block ändert, zerstört jeden späteren Block.
- Viele Kopien. Wer ändern will, müsste die Mehrheit der Kopien ändern, nicht nur eine.
- Kosten. Bei Proof of Work braucht ein Angreifer enorme Rechenleistung. Bei Proof of Stake braucht er einen riesigen Einsatz, der vernichtet werden könnte.
Das bedeutet nicht, dass das System Magie ist. Es bedeutet, dass sich die Historie schwerer ändern lässt, je mehr Blöcke darübergesetzt werden. Deshalb warten Börsen und Apps auf mehrere Bestätigungen, bevor sie eine Zahlung als endgültig behandeln. Details finden Sie unter Finalität und Bestätigungen.
Zwei Arten, Guthaben zu führen: Konten und UTXOs
Netzwerke halten „wem was gehört“ auf eine von zwei Arten fest.
Kontomodell. Ethereum, Arbitrum, Base, Optimism, Polygon und Solana funktionieren wie ein Bankbuch. Jede Adresse hat ein Guthaben, und eine Transaktion zieht von einem Guthaben ab und addiert zu einem anderen.
UTXO-Modell. Bitcoin funktioniert eher wie Bargeld. Ein UTXO (unspent transaction output, nicht ausgegebener Transaktions-Output) ist ein münzartiges Stück, das nur einmal ausgegeben werden kann. Eine Zahlung nutzt einen oder mehrere UTXOs als Inputs und erzeugt neue als Outputs, meist einschließlich „Wechselgeld“, das an den Absender zurückgeht. Ihr Bitcoin-Guthaben ist die Summe der UTXOs, die Sie ausgeben können.
Keines der Modelle ist in jeder Hinsicht besser. Es sind verschiedene Designs mit unterschiedlichen Abwägungen.
Was ist ein Smart Contract?
Ein Smart Contract ist ein kleines Programm, das auf einer Blockchain gespeichert ist. Es läuft genau wie geschrieben, wenn ihm jemand eine Transaktion sendet. Es kann Token halten, Regeln befolgen und Ergebnisse an andere Contracts senden. Niemand kann den Code eines eingesetzten Contracts ändern, es sei denn, der Code selbst erlaubt Upgrades.
Beispiele: ein Contract, der einen Token gegen einen anderen tauscht, ein Contract, der Geld gegen Sicherheiten verleiht, oder der Contract, der den USDC-Token definiert. Ethereum und die darauf aufgebauten Chains führen Contracts mit der EVM (Ethereum Virtual Machine) aus. Solana hat ein eigenes Contract-System, in dem Programme nach einem anderen Design laufen. Bitcoin unterstützt nur einfache Skripte.
Einen Contract auszuführen kostet eine Gebühr namens Gas. Wie sie berechnet wird, steht unter Gas und Gebühren.
Ein Smart Contract ist nur so gut wie sein Code. Ein Fehler in einem Contract kann Geld kosten, und eine Transaktion lässt sich nicht rückgängig machen, sobald sie final ist.
Wie es weitergeht
Wie verschiedene Netzwerke zueinander stehen, lesen Sie unter Layer 1, Layer 2 und Layer 3 erklärt. Wie Sie Ihr eigenes Geld verwahren, lernen Sie unter Wallets und Schlüssel. Für kurze Definitionen nutzen Sie das Glossar.
Häufig gestellte Fragen
Ist eine Blockchain dasselbe wie Bitcoin?
Nein. Bitcoin ist eine Blockchain und die erste, die weithin genutzt wurde. Eine Blockchain ist die zugrunde liegende Technologie. Ethereum, Solana und viele andere sind eigene Blockchains mit eigenen Regeln.
Kann eine Blockchain gehackt oder verändert werden?
Alte Blöcke eines großen Netzwerks umzuschreiben ist extrem teuer und ist bei den größten nicht vorgekommen. Die meisten Verluste entstehen anderswo: durch gestohlene Schlüssel, Betrug oder Fehler in Smart Contracts und Apps, die darauf aufbauen.
Wer kontrolliert eine Blockchain?
Kein einzelner Besitzer kontrolliert eine öffentliche Blockchain. Die Regeln legt die Software fest, die Nodes ausführen, und Änderungen brauchen breite Zustimmung unter Entwicklern, Validatoren oder Minern und Nutzern. Das ist absichtlich langsamer als die Entscheidung eines Unternehmens.
Was ist der Unterschied zwischen einem Block und einer Transaktion?
Eine Transaktion ist eine Aktion, etwa eine Zahlung. Ein Block ist ein Bündel vieler Transaktionen, die gemeinsam zur Chain hinzugefügt werden.
Warum kosten Blockchain-Transaktionen eine Gebühr?
Gebühren bezahlen diejenigen, die das Netzwerk betreiben, und verhindern Spam. Blöcke haben begrenzten Platz, daher entscheiden Gebühren auch, wessen Transaktionen zuerst aufgenommen werden, wenn das Netzwerk ausgelastet ist.