Freitag, November 17, 2017

Blockchain und Bitcoin

Blockchain als Basistechnologie in der Wirtschaft

In den letzten Jahren hat sich aus einer seltsamen Idee, wie man Daten verknüpfen kann, eine wichtige Technik für die datengetriebene Wirtschaft entwickelt. Man kann Verträge aber auch Geld auf eine neuartige Weise definieren.
Was steckt genau dahinter, ich will das mal hier erklären.

Der Wert von Bitcoins am 17. Nov. 2017 (Quelle: Bitcoin.com)

Eine feste Kette: Blockchain

Eine Kette in der realen Welt besteht aus Kettengliedern die untrennbar miteinander verknüpft sind. In der Informatik kann man eine derartige Kette auch aufbauen. Dort beginnt man mit einem ersten Kettenglied, was nichts anderes als ein Datenblock ist, das man mit einem zweiten Kettenglied, wieder ein Datenblock, verknüpft. 

Die Verbindung zwischen den Blöcken erfolgt über eine interessante mathematische Funktion, eine Hashfunktion. 

Was ist ein Hash?

Ein Hash ist eine Zahl, die aus einer anderen Zahl gebildet wird, ähnlich, wie man eine Quersumme von einer großen Zahl bilden kann. Für Blockchain wir der Hash Algorithmus SHA 256 verwendet, der weitaus mehr mögliche Ergebnisse liefert, als das Weltall Atome hat. Somit ist das zufällige Übereinstimmen von zwei Hashcodes praktisch unmöglich.
Ändert man die Ausgangszahl, aus der der Hash gebildet wird, so verändert sich auch der Hashcode in unvorhersehbarer Weise. Hierbei liegt die Betonung auf "unvorhersehbar", denn das wird später nochmal wichtig.

Ein Block


Ein Block in einer Blockchain ist eine größere Datei, etwa 1 MByte, in der Datensätze über wirtschaftlich relevante Vorgänge stehen, etwa:
Firma A überweist Firma B einen festen Betrag für die Lieferung von einem Produkt.
Sind etwa 1000 solche Vorgänge aufgesammelt, wird ein Block gebildet, der an die Kette angehängt wird.

Kettenglied einhängen

Das Einhängen des neuen Kettenglieds ist der spannende Prozess! Jetzt wird nämlich vom letzten Kettenglied der Hashcode genommen und zusammen mit dem neuem Kettenglied und einem freiem Datenfeld ein neuer Hashcode gebildet.
Dabei gibt es aber eine Besonderheit: Der neue Hashcode muss mit einer festen Zahl von Nullen beginnen. Da dies aber nicht vorhersehbar ist, kommt jetzt ein mühsamer Vorgang, das Mining, ins Spiel. 

Beim Mining versucht man das freie Datenfeld so lange zu ändern, bis zufällig am Anfang des Hashcodes die gewünschte Anzahl an Nullen steht. 
Aktuell müssen es mehr als 30 Nullen sein, so dass man Milliarden von Versuchen benötigt. Dafür gibt es inzwischen Rechenzentren (z.B. Genesis Mining), die nichts anderes als diese Rechenaufgabe auf Höchstleistungsprozessoren durchführen und dabei eine Menge (öko-) Strom verbrauchen. Die Menge entspricht dem Stromverbrauch des Landes Nigeria [1]

Ist die Rechnung erfolgreich, kann das nächste Kettenglied eingehängt werden. Jetzt wird die Kette an alle Miner verteilt, das sind tausende, und alle Rechnen weiter.
Mit der Zeit entsteht so eine sehr lange Kette, die man praktisch nicht ändern kann ohne all den Rechenaufwand nochmals zu haben und zugleich ist die Kette so gut im Internet verteilt, dass kein besonderes Backup nötig ist, da tausende von Kopien existieren. Aktuell hat etwa die Kette von Bitcoin eine Größe von 130 GByte.

Eine gute englische Einführung als Video

Wie Geld entsteht

Was genau in einer Kette steht ist nicht wichtig, aber man kann selbstverständlich auch die Zahlung von Geld in die Datensätze schreiben. Bei der Blockchain Bitcoin wird sogar eine eigene Währung, das Bitcoin, verwendet. Die digitalen Münzen Bitcoin werden an die Miner ausgezahlt, wenn sie erfolgreich einen Hash gefunden haben, eine Art Entlohnung für den Rechenaufwand und die Stromkosten. Diese Bitcoins können dann weiter getauscht werden oder auch von Teilnehmern in traditionelle Währungen, wie Dollar oder Euro getauscht werden. 

Ein Hype oder eine neue Welt?

Aktuell wird für ein Bitcoin etwa 7000 Euro gezahlt. Ein völlig fiktiver Wert, da es von keiner Zentralbank einen Anspruch auf Einlösung von Bitcoins gibt. Aber ähnlich wie bei Gold oder anderen Ersatzwährungen ist entscheidend ob ich einen Handelspartner finde, der den aktuellen Preis zu zahlen bereit ist.
Prinzipiell kann man alle tauschbaren Güter als Währung benutzen, sie müssen rar und schwer zu gewinnen sein. Beides ist bei Bitcoins gegeben, es gibt aus mathematischen Gründen nur 21.000.000 Bitcoins und das Berechnen des Hashcodes ist schwer.
Da die Anzahl der Bitcoins begrenzt ist, würde ihr Wert steigen, wenn der Welthandel auf diese Währung umsteigt. 
Eine Abschätzung: Das jährliche Weltbruttosozialprodukt liegt bei etwa 100.000 Milliarden Dollar. Will man das mit Bitcoins abbilden, wäre jedes Bitcoin 100.000.000.000.000 $ / 21.000.000 Bitcoin = 4,8 Mio.$ wert!
Damit ist natürlich noch viel "Luft" nach oben. 

Aber die Sache kann auch völlig anders ausgehen. Da Bitcoins ein anonymes Zahlungsmittel sind, wird diese Währung gerne für "illegale" Geschäfte genutzt, was dazu führt, dass einige Staaten, etwa China, die Nutzung verbieten. Würde sich diese Haltung der Staaten durchsetzen, wären die Bitcoins praktisch wertlos.

Wie die Sache ausgeht, weiß ich natürlich nicht, aber ich darf verraten, dass ich (aktuell) keine Bitcoins besitze.

Fazit


Auf jeden Fall ist die Blockchain Technologie sehr wichtig um im Internet zukünftig Geschäfte zu beglaubigen. Ob sich eine Währung, basierend auf dieser Technologie, durchsetzt, kann man noch nicht sagen, da sicherlich auch wieder neue, vielleicht noch überzeugendere Ideen geboren werden.


Zum Weiterlesen im Blog:



Hinweis: Die Darstellung ist sehr vereinfachend, da die verwendeten Datenstrukturen komplex und für das Prinzip nicht relevant sind. Der Wikipedia Beitrag ist für Interessierte, auch wegen der Quellen, nützlich: Blockchain

Quellen:
[1] Blockchains Use Massive Amounts of Energy—But There’s a Plan to Fix That, 2017
MIT Technology Review

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