Wie funktioniert Blockchain? Eine Blockchain Erklärung, die jeder versteht

Wir wissen mittlerweile, was eine Blockchain ist, nämlich eine chronologische Aneinanderreihung von Blöcken, die digitale Informationen beinhalten. In diesem Teil der Blockchain Erklärung wollen wir uns anschauen, wie diese Technologie tatsächlich funktioniert. Das bedeutet konkret, das wir darüber sprechen werden, was ein Node und was ein Konsensalgorithmus ist.

So funktioniert Blockchain

Im vorigen Kapitel unserer Blockchain Erklärung haben wir darüber gesprochen, dass eine Blockchain aus zahlreichen einzelnen Blöcken besteht, die Daten aufzeichnen. Das bedeutet, dass diese Daten irgendwo auch abgespeichert werden müssen, damit sie jederzeit abrufbar sind. Genau hier kommen die Nodes ins Spiel. Später sprechen wir dann noch darüber, wie wichtig der Konsensalgorithmus ist, doch gehen wir der Reihe nach.

Was ist ein Node?

Du kannst einen Node mit einem kleinen Server vergleichen, auf dem Daten der Blockchain gespeichert und wieder aufgerufen werden können. Um das zu gewährleisten, sind alle Nodes miteinander verbunden und tauschen sich ständig untereinander über die neuesten Informationen auf der Blockchain aus. Dadurch wird sichergestellt, dass alle Nodes auch auf dem neuesten Stand sind.

Die Nodes stellen zudem sicher, dass alles auch seine Richtigkeit hat. Soll beispielsweise ein neuer Block mit Transaktionen der Blockchain hinzugefügt werden, überträgt ein Node alle darin enthaltenden Daten an alle anderen Nodes der Blockchain. Dadurch wird die Gültigkeit der Daten in dem neuen Block verifiziert und darauf aufbauend entweder akzeptiert oder ablehnt. Dadurch verhindern die Nodes, dass der Blockchain falsche Daten hinzugefügt werden, die einen Fehler im ganzen System auslösen könnten.

Akzeptiert ein Node einen neuen Block und die darin enthaltenen Daten, fügt er ihn zu den anderen Blöcken hinzu, die er bereits abgespeichert hat.

Im Fall von Kryptowährungen speichern Nodes also Transaktionsblöcke beziehungsweise die Transaktionshistorie. Anschließend übertragen und verbreiten sie diese Transaktionshistorie an andere Nodes, die sie mit der Blockchain synchronisieren oder aktualisieren müssen.

Umso zahlreicher und verteilter die Nodes, desto dezentraler die Blockchain

Einen Node einer öffentlichen Blockchain kann theoretisch jeder auf der Welt betreiben, der dafür die nötigen technischen Voraussetzungen erfüllt. Umso mehr Nodes in einem Netzwerk sind und je verstreuter sie auf der ganzen Welt lokalisiert sind, desto dezentraler ist die Blockchain.

Dezentralität bedeutet in diesem Kontext mehr Sicherheit. Denn durch ein dezentrales Netzwerk mit vielen Nodes gibt es keinen sogenannten Single Point of Failure. Fällt ein Node aus, tangiert das die Blockchain nur wenig. Denn kein einzelner Node besitzt kritische Informationen, die den anderen nicht bekannt sind. In anderen Worten bietet die Blockchain keinen zentralen Angriffspunkt.

Damit haben wir also gelernt, was ein Node ist und was er tut. Was wir aber noch nicht wissen, ist, woher sie wissen, welche Blöcke sie der Blockchain hinzufügen dürfen und welche nicht. Genau hier kommen wir auf das zweite Thema unserer Blockchain Erklärung zu sprechen: den Konsensalgorithmus.

Konsensalgorithmen

Konsensalgorithmen sind Protokolle, welche die Regeln einer Blockchain festlegen und an die sich jeder halten muss. Ihre Funktion erklärt sich auch aus dem Wort selbst.

Ein “Algorithmus” ist nämlich nichts anderes als eine eindeutige Handlungsvorschrift zur Lösung eines Problems oder einer Klasse von Problemen. Ein “Konsens” charakterisiert eine übereinstimmende Meinung mehrerer Parteien zu einer bestimmten Frage, ohne dass ein offener Widerspruch existiert. Ein Konsensalgorithmus ist also folgerichtig ein eindeutiges Regelwerk, welches garantiert, dass alle Nodes sich über die Richtigkeit eines Datenwerts einig sind.

Für ein verteiltes System, wie es Blockchains aufgrund ihres dezentralen Charakters sind, ist das von großer Bedeutung. Denn hier existiert keine zentrale Autorität. Es muss also ein automatisiertes Regelwerk existieren, das sicherstellt, dass alle Teilnehmer sich darüber einig sind, was die eine Wahrheit ist. Denn dieser erreichte Konsens stellt sicher, dass es nur eine einzige und widerspruchsfreie Version der Blockchain gibt.

Zusammenfassung

Fassen wir das Ganze also noch einmal in anderen Worten zusammen. Ein Konsensalgorithmus ist ein Verfahren, mit dessen Hilfe ohne eine zentrale Autorität eine Einigkeit darüber geschlossen werden kann, wie genau der aktuelle Stand der Blockchain aussieht. Das beinhaltet die gesamte Transaktionshistorie. Auf diese Weise sorgt ein Konsensalgorithmus für die Zuverlässigkeit der Daten auf einer Blockchain und schafft Vertrauen zwischen unbekannten Parteien in einem dezentralisierten Netzwerk.

Im Wesentlichen stellen Nodes mit Hilfe des Konsensalgorithmus sicher, dass jeder neue Block, welcher der Blockchain hinzugefügt wird, die einzige Version der Wahrheit ist, auf die sich alle Nodes der Blockchain geeinigt haben und zukünftig beziehen werden.

Um diese Einigung zu erzielen, gibt es verschiedene Methoden, also verschiedene Konsensalgorithmen, von denen eine Blockchain Gebrauch machen kann. Im Folgenden werden wir noch separiert die zwei gängigsten Konsensalgorithmen anschauen. Diese sind Proof of Work und Proof of Stake.

Proof of Work ist dabei der gängigste Konsensalgorithmus bei Kryptowährungen. Daher wollen wir damit auch im nächsten Kapitel beginnen.

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