Das Bitcoin-Netzwerk verstehen

Was ist Bitcoin? Was sich wie eine einfache Frage anhört, entpuppt sich als eine harte Nuss und lässt sich nicht so leicht beantworten. Während die philosophische Seite dieser Frage immer diskutabel bleiben wird (obwohl wir im vorherigen Kapitel eine detaillierte Antwort vorgeschlagen haben), ist die technische Seite einfacher zu erläutern. Genau auf diese werden wir in diesem Artikel näher eingehen: Was ist das Bitcoin-Netzwerk und wie funktioniert es?

Bitcoin kann als ein globales Kassenbuch / Ledger / Hauptbuch gesehen werden: eine Datenbank, welche den Überblick über alle Kontostände behält - vereinfacht gesagt, wie viele Bitcoin-Einheiten jeder besitzt.

Diese Einheiten werden vom Bitcoin-Protokoll selbst ausgegeben. Es gibt keine zentrale Instanz, welche Bitcoin ausgibt, kontrolliert oder das Hauptbuch / den Ledger aktualisiert. Bitcoin ist vollständig dezentral.

Bitcoin ist eine digitale Aufzeichnung von Transaktionen, welche weltweit von einer großen Anzahl von Netzwerkteilnehmern genutzt wird. Als solches existiert das Bitcoin-Ledger nicht nur einmal, sondern tausende Male als identische, ständig aktualisierte Kopien, welche von diesen Teilnehmern gespeichert werden.

Sie denken wahrscheinlich, dass Bitcoins innerhalb dieses Netzwerks gesendet und empfangen werden können, eigentlich bewegen sich diese jedoch nicht. Wenn Bitcoins „gesendet“ oder „empfangen“ werden, aktualisiert sich lediglich die Verteilung auf den weltweit synchronisierten Bitcoin-Ledgern. Wird eine Transaktion durchgeführt, so werden die übertragenen Einheiten einfach vom Guthaben des Senders abgezogen und dem Guthaben des Empfängers hinzugefügt.

Der Besitz eines Bitcoin-Guthabens erfolgt durch die Kenntnis des entsprechenden privaten Schlüssels. Bitcoin-Einheiten, welche zu einem beliebigen Zeitpunkt mit einem privaten Schlüssel verknüpft sind, können „entsperrt“ oder „ausgegeben“ werden, indem der öffentliche und der private Schlüssel zusammen verwendet werden, um eine eindeutige digitale Signatur zu erstellen. Diese zeigt dem Bitcoin-Ledger, dass die Einheiten einer bestimmten öffentlichen Schlüsseladresse gutgeschrieben werden sollen.

Wenn also Bitcoin-Einheiten ausgegeben oder empfangen werden, erfolgt lediglich eine Aktualisierung des Bitcoin-Ledgers, die besagt, dass die entsprechenden Einheiten den Besitzer gewechselt haben und nun mit einer neuen öffentlichen Adresse verbunden sind.

Viele Gesichter

Mit diesem ersten Überblick im Hinterkopf können wir bereits zusammenfassen, dass Bitcoin ein digital verteiltes Hauptbuch / Ledger ist, welches ein globales Netzwerk bildet, und seinen eigenen Vermögenswert hat.

Es ist erwähnenswert, dass sich Bitcoin mit dem Großbuchstaben B auf das Netzwerk selbst bezieht, während Bitcoin mit dem Kleinbuchstaben b auf den Vermögenswert verweist. Daher kann man sagen, dass Bitcoin eine Datenbank, ein Transaktionsnetzwerk und gleichzeitig ein Vermögenswert darstellt.

Bitcoin wird oft mit traditionellen Zahlungsinfrastrukturen wie PayPal oder Visa verglichen. Es gibt zwar einige Ähnlichkeiten, aber der Vergleich ist grundlegend unzutreffend.

Bitcoin ist, genau wie Visa oder PayPal, ein eigenes Netzwerk, verfügt aber im Gegensatz zu diesen über einen eigenen Vermögenswert. Visa und PayPal bedienen sich an native Fiat-Währungen wie EUR oder US-Dollar, welche im eigenen Netzwerk als Geldersatz-Werteinheit fungieren.

Um den Vergleich fortzusetzen: Weder das Hauptbuch / Ledger von PayPal noch das von Visa ist dezentral. Ihre Datenbank wird von dem jeweiligen Unternehmen selbst kontrolliert und verwaltet. Eine Dezentralität liegt hier absolut nicht vor.

Der Unterschied mag für den ein oder anderen subtil erscheinen, ist aber von größter Bedeutung. Der anonyme Gründer von Bitcoin, Satoshi Nakamoto, hat die Begriffe klug und sorgfältig gewählt: Im Whitepaper von Bitcoin beschrieb er Bitcoin tatsächlich als ein elektronisches Peer-to-Peer-Cash-System.

Im Nachhinein hätte er wahrscheinlich den Begriff „Bargeld“ hervorheben sollen, da dieser eine fixe Bedeutung aufweist und einen bestimmten Aspekt innerhalb der Geldtheorie beschreibt: Bargeld wird als Basisgeld definiert und bezieht sich typischerweise auf den ursprünglichen Vermögenswert eines Netzwerks.

Die Einführung von Bitcoin als Bargeldsystem unterstreicht den grundlegenden Unterschied zu Zahlungsnetzwerken wie PayPal oder Visa, welche korrekterweise als Währungsnetzwerke bezeichnet werden sollten, da sie ein Geldersatz und nicht das Basisgeld selbst verwalten.

Da Bitcoin als Bargeldsystem mit eigenem Basiswert konzipiert wurde, kann Bitcoin mit z. B. Gold verglichen werden. Das Edelmetall wird ebenfalls als Basiswert angesehen, verfügt jedoch nicht über ein eigenes Transaktionsnetzwerk.

Bitcoin ist daher sowohl der Basiswert als auch der native Vermögenswert des eigenen Bitcoin-Netzwerks.

Mit diesen charakteristischen Merkmalen kann Bitcoin als eine Synthese betrachtet werden, welche die besten Eigenschaften aus allen Welten vereint.

Bitcoins dezentrale Buchhalter

Wir wissen jetzt, dass Bitcoin als eine Art „Goldgeld“ gesehen werden kann, welches in seinem eigenen Ledger-basierten Transaktionsnetzwerk lebt. Wenn jedoch niemand dieses Netzwerk kontrolliert, wie kann es dann Transaktionen korrekt implementieren und für eine saubere Buchhaltung sorgen? Anstelle einer einzelnen Einheit, welche diese Aufgabe übernimmt, fungieren eine Vielzahl von Netzwerkteilnehmern als dezentrale „Buchhalter“.

Die Miner

Die erste und bekannteste Kategorie von Teilnehmern am Bitcoin-Netzwerk sind die Miner. Ihre Aufgabe ist es, neue Transaktionen, welche Full-Nodes an das Bitcoin-Netzwerk übermitteln, zu Blöcken zusammenzufassen und sie der Bitcoin-Blockchain (oder anders gesagt, der Transaktionshistorie des Netzwerks) hinzuzufügen.

Auf diese Weise stellen sie sicher, dass das dezentrale Hauptbuch / Ledger ständig gepflegt wird und Transaktionen so kontinuierlich ausgeführt werden. Ohne Miner wäre eine Abwicklung von Transaktionen im Bitcoin Netzwerk nicht möglich.

Full-Nodes

Neben den Minern sind Full-Nodes eine weitere Kategorie von Netzwerkteilnehmern, welche für das Netzwerk von größter Bedeutung sind.

Ihre Aufgabe ist es, jede neu eingehende Transaktion zu verifizieren und zu validieren. Transaktionen werden mit den Regeln des Netzwerks abgeglichen und im Fall von Widersprüchen verworfen. Sollte alles in Ordnung sein, werden diese sogenannten Mempools hinzugefügt.

Der Mempool speichert anschließend von Full-Nodes validierte ausstehende Transaktionen, welche dann von den Minern eingesammelt und unwiderruflich zur Blockchain hinzugefügt werden.

Light-Nodes

Wie der Name vermuten lässt, sind Light-Nodes eine vereinfachte Version von Full-Nodes. Während jeder Full-Node eine vollständige Version der Bitcoin-Blockchain speichert, speichern Light-Nodes nur eine abgespeckte Version des Ledgers. Sie ermöglichen es jedem, Bitcoin-Transaktionen zu verifizieren. Dabei benötigen Sie nicht die umfangreichen Ressourcen einer Full-Node.

Durchsetzung der Konsensregeln

Wenn Miner und Nodes die dezentralen Buchhalter des Bitcoin-Netzwerks sind, wie wird dann sichergestellt, dass diese ihre Arbeit korrekt erledigen? Und wo liegt der Anreiz, dieser Arbeit nachzugehen?

Hier kommt der Konsensmechanismus der Blockchain ins Spiel, ein System, das im Fall von Bitcoin "Proof-of-Work" genannt wird.

Dieser Mechanismus bezieht im Grunde die verschiedenen Netzwerkteilnehmer in die Überprüfung der Arbeit der anderen ein, um sicherzustellen, dass sich alle an die geltenden Regeln halten.

Wie bereits erläutert, erhalten die Knotenpunkte die von den Bitcoin-Nutzern eingereichten Transaktionen und überprüfen, ob sie den Regeln des Netzwerks entsprechen.

Sobald dies geschehen ist, stehen die Miner im Wettbewerb miteinander, um jeden neuen Transaktionsblock in die Blockchain aufzunehmen. Dieser Wettbewerb besteht im Lösen eines komplexen mathematischen Problems, welches die Miner mithilfe spezieller Computerhardware zu lösen versuchen.

Derjenige, der die Aufgabe als Erster löst, darf den Block verarbeiten und an alle anderen Miner weiterleiten. Diese überprüfen wiederum die Richtigkeit der Lösung. Anschließend erhält der „Gewinner“ die damit verbundene Belohnung.

Die Belohnung für diese Arbeit und den damit verbundenen Energieaufwand besteht aus einer Blocksubvention und Transaktionsgebühren. Die Blocksubvention ist ein vorab festgelegter Betrag von BTC für jeden Block, den ein Miner zur Blockchain hinzufügen kann. Außerdem erhält der Schürfer eines Blocks alle Gebühren, welche von den Nutzern gezahlt wurden, die die Transaktionen innerhalb dieses Blocks durchgeführt haben. So wird ein Miner für seine dezentrale Buchhaltungsarbeit bezahlt.

Was ist mit den Full-Nodes? Sie werden in der Tat gar nicht bezahlt. Im Gegensatz zu Minern ist die Arbeit, welche sie verrichten, überhaupt nicht kostspielig. Die Validierung von Transaktionen ist eine vergleichsweise leichte Aufgabe und kann auf den meisten normalen Computern erledigt werden.

Full-Nodes haben jedoch den Vorteil, dass sie so etwas wie Bürger erster Klasse innerhalb des Bitcoin-Netzwerks darstellen. Sie sind diejenigen, welche die Blöcke und Transaktionen validieren, müssen so nicht auf andere Teilnehmer vertrauen, und können alles, was im Ledger passiert, direkt selbst verifizieren. Dies ist eine durchaus erwünschte Eigenschaft, weshalb Full-Nodes sowohl von Minern als auch von privaten Bitcoin-Nutzern betrieben werden. Sie alle beteiligen sich aktiv an der Durchsetzung der Konsensregeln des Bitcoin-Netzwerks und erhöhen so die Qualität des Netzwerks.

Sie sollten nun ein besseres Verständnis zur Funktionsweise von Bitcoin und dem Bitcoin-Netzwerk haben. Das nächste Kapitel befasst sich mit dem mit Spannung erwarteten Bitcoin Halving.