Wie die Blockchain Bitcoin ermöglicht

2009 startete Bitcoin als erste digitale Währung, die ohne Banken auskommt. Möglich ist das dank moderner Verschlüsselungsverfahren. Im Zentrum steht dabei die Blockchain, eine offene und dezentral organisierte Buchhaltung. Wir zeigen, wie eine Überweisung im Bitcoin-Netzwerk funktioniert.

Wer mit Bitcoin zahlen will, braucht ein Bitcoin-Konto. Mit Hilfe einer speziellen Software, einer App zum Beispiel, kann jeder auf einem Smartphone oder einem Computer ein Konto anlegen. Im Gegensatz zum Internet-Banking muss man dabei weder Name noch Adresse angeben. Ein Bitcoin-Konto besteht nämlich bloss aus zwei Teilen: Einer Kontonummer und einem geheimen Code, der dazu passt.

Kontonummer und Code werden von der Software zufällig generiert.

Geld überweisen

Habe ich ein Konto mit Bitcoin, die ich jemandem abgekauft habe, kann ich Geld überweisen. Ich tippe dazu den Betrag in die App ein und die Kontonummer des Empfängers. Im Hintergrund erstellt die App eine Überweisung und unterzeichnet diese mit meiner digitalen Unterschrift.

Eine digitale Unterschrift kann mehr als die herkömmliche auf Papier. Man kann damit eindeutig beweisen, dass nur ich der Unterzeichnende einer Überweisung sein kann. Und: Man kann auch überprüfen, was ich unterschrieben habe. Niemand kann also nachträglich Empfänger oder Betrag abändern.

Das ist wichtig für die Sicherheit, denn die App schickt eine Kopie meiner Überweisung an alle Bitcoin-Minen. Die Minen sind die digitalen Buchhalter im Bitcoin-Netzwerk.

Transaktion verarbeiten

Alle Minen verfügen über eine Kopie der kompletten Buchhaltung. Darin enthalten sind alle Transaktionen, seit die Währung am 3. Januar 2009 in Betrieb ging.

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Blockchain im «Rendez-vous»

Blockchain im «Rendez-vous»

Das Mittagsmagazin «Rendez-vous» widmet eine ganze Woche lang dem Thema Blockchain – vom 3. Oktober bis 7. Oktober jeweils um 12.30 Uhr auf Radio SRF 1 und SRF 4 News.

Bekommen nun die Minen den Auftrag, Geld von meinem Konto auf ein anderes zu überweisen, so macht jede Mine das gleiche: Sie kontrolliert, ob meine digitale Unterschrift auf der Überweisung gültig ist und ob ich genügend Geld auf meinem Konto habe.

Alle 10 Minuten legen die Minen die gültigen Transaktionen in einem neuen sogenannten Block ab – bildlich gesprochen: Sie legen die Überweisungen in eine Kiste (Block) und verbinden diese über eine Kette (Chain) mit der vorangehenden Kiste. Dann versiegeln sie beides.

Dieses Siegel kann man sich als transparenten Deckel vorstellen. Der hat verschiedene Vorteile: Durch das Glas kann man zwar immer noch alle Überweisungen in der Kiste lesen, doch manipulieren kann man sie nicht, denn dazu müsste man ja das Glas zerstören. Weil auch die Kette zur nächsten Kiste durch das Glas versiegelt ist, kann niemand eine Kiste austauschen oder verschwinden lassen. Auch dazu müsste man das Glas einschlagen.

Alle 10 Minuten ein gigantisches Wettrennen

Von den vielen tausend Minen kann jeweils nur eine die Kiste – den Block – versiegeln. Alle Minen arbeiten zwar eng zusammen – etwa, indem sie sich Überweisungen über das Netzwerk zusenden. Doch geht es darum, wer den aktuellen Block abschliessen kann, liefern sich die Minen alle 10 Minuten ein gnadenloses Rennen.

Denn bevor man einen Block abschliessen kann, muss noch etwas ganz spezielles in die Kiste zu den Überweisungen: Eine magische Zahl, die genau zum Block passt. Das Problem: Diese Zahl lässt sich nur durch pröbeln finden. Den Minen bleibt nichts anderes übrig, als Aber-Milliarden Zahlen zufällig auszuwählen und dann nachzurechnen, ob eine passt. Das ist unglaublich aufwendig und verschlingt viel mehr Strom als das eigentliche Führen der Buchhaltung.

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Wie funktioniert Blockchain?

Wie funktioniert Blockchain?

Die dem Bitcoin zugrunde liegende Technologie gilt als revolutionär. Die Grafik zeigt, wie sie funktioniert.

Doch für die Minen lohnt sich der Aufwand. Wer nämlich als erster die passende Zahl findet, wird fürstlich entschädigt – aktuell mit 12,5 Bitcoin, etwas mehr als 7'000 Franken. Der Gewinner des Rennens darf dann als einziger den neuen Block abschliessen. Eine Kopie des Blockes schickt er dann an die anderen Minen und signalisiert damit, dass das Rennen vorbei ist.

Sobald die anderen Minen den neuen Block bekommen, brechen sie die Rechnerei ab, überprüfen den neuen Block und hängen ihn dann an den letzten in der Kette - den letzten in der Blockchain. So ist sichergestellt, dass die Buchhaltung in allen Minen immer auf dem neusten Stand ist.

Ich rechne, also bin ich

Die Suche nach der magischen Zahl dient nicht der Buchhaltung, sondern einem anderen Zweck: Jede Mine muss damit nachweisen, über welche Rechenleistung ihre Computer verfügen – eine wichtige Eigenschaft, wenn es darum geht, einen Konflikt zu schlichten.

Denn kommt es zu Unstimmigkeiten zwischen den Minen – etwa wegen einer Kommunikations-Panne oder weil jemand betrügen will – so stimmen die Minen ab, welchen Block sie als gültig erachten. Nicht jede Stimme hat dabei gleich viel Gewicht. Wer schneller Rechnen kann, hat mehr Einfluss. So will man verhindern, dass jemand mit vielen billigen Computern sich die Mehrheit der Stimmen kaufen und so die Buchhaltung zu seinen Gunsten manipulieren kann.

Mit der Kombination aus Blockchain und dem Nachweis der Rechenleistung hat der ominöse Erfinder der digitalen Währung Bitcoin, Satoshi Nakamoto, die Quadratur des Zirkels vollbracht: Eine offene, dezentrale Buchhaltung, in die alle Einblick haben – und die trotzdem niemand manipulieren kann.

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