• Soufian El Hamli

Warum Bitcoin schnell zum heißesten Trend des Jahres 2021 wurde?

Aktualisiert: 11. Juli

Teil 3/3: Mining und Proof of Work



Um zu verhindern, dass Blockchains Transaktionen verfälschen – etwa indem sie bereits gültige Transaktionen in der Blockchain verändern und dann alle nachfolgenden Transaktionen und Block-Hashes neu berechnen – muss ein sogenannter Proof-of-Work zur Verifizierung neuer Blöcke erbracht werden.


Dabei werden bestimmte Anforderungen an den Hashwert des neuen Blocks gestellt, die erfüllt sein müssen, damit dieser als gültiger Block erkannt und an das Ende der Blockchain angehängt wird. Eine Anforderung könnte beispielsweise sein, dass der Block-Hash mit 4 Nullen beginnen muss. Die aktuellen Anforderungen an das Hashing sind flexibel und hängen von der Gesamtleistung des Bitcoin-Netzwerks ab: Unter Ausnutzung der vollen Rechenleistung aller Nutzer sind es durchschnittlich etwa 10 Minuten für eine neue Hash-Berechnung. Blöcke, die den aktuell geltenden Anforderungen entsprechen. Das bedeutet, dass nach der Ausführung einer Bitcoin-Transaktion durchschnittlich 10 Minuten für die Validierung benötigt werden (da sie nur innerhalb eines neuen Blocks an die Blockchain angehängt werden kann, bevor sie als gültig gilt).


Um den Hash eines neuen Blocks zu finden, der diese Anforderung erfüllt, wird ein spezielles Feld mit einer Zahl, Nonce genannt, in den neuen Block eingefügt und der Hash des Blocks berechnet. Es erhöht die Zufallszahl weiter und berechnet den Hash neu, bis es eine Zufallszahl findet, die verwendet werden kann, um einen Hash zu berechnen, der die Anforderungen erfüllt. Sobald ein passender Hash berechnet wurde, ist der Proof of Work (Suchen einer Zufallszahl zum Berechnen eines passenden Hash) abgeschlossen. Auch die gefundene Nonce wird als Arbeitsnachweis im Block aufbewahrt und veröffentlicht. Alle anderen Benutzer können jetzt neu veröffentlichte Hashes einfach einsehen.


Berechnen Sie die Blöcke selbst (haben Sie die richtige Nonce gefunden) und prüfen Sie, ob sie die Anforderung wirklich erfüllt.


Abbildung 3 zeigt ein Beispiel für vier Blöcke aus der Blockchain.

Als Anreiz, an der Validierung von Transaktionen und der Berechnung neuer Block-Hashes teilzunehmen, können alle Benutzer vorab eine Art „Kredittransaktion“ in ihre eigenen neuen Blöcke einfügen, bevor sie versuchen, die Hashes abzugleichen, um den gesamten Block zu berechnen. verstopft. In diesem Punkt können sie sich mit einer bestimmten Menge an Bitcoin (derzeit: 6,25) Punkte geben. Die erste Person, die es geschafft hat, einen passenden Hash für ihren eigenen neuen Block zu berechnen, den Block somit an das Ende der Blockchain anzuhängen und damit gültig zu werden, hat diese neuen Blöcke erfolgreich aus den Guthabentransaktionen Bitcoins „geschürft“ und kann sie weiter verwenden Transaktionen. Alle anderen Benutzer, die ebenfalls auf ihrem eigenen Block gerechnet haben, aber nicht schnell genug sind, verwerfen ihn jetzt, verifizieren den neu angehängten Block und bauen dann ihren eigenen neuen Block aus der neuen, noch zu verifizierenden Transaktion, während sie versuchen, a zu berechnen passender Hash. Dieser ständige Wettbewerb um das Mining unter allen Nutzern führt dazu, dass neue Bitcoin-Transaktionen kontinuierlich in Blöcken validiert, an die Blockchain angehängt und somit gültig werden.


Bitcoin-Sicherheit


Aufgrund des verwendeten kryptografischen Verfahrens ist die Blockchain sehr sicher gegen Manipulationen: Solange die verwendete kryptografische Hash-Funktion und die verwendete PKI sicher sind, sind nach aktuellem Forschungsstand alle Transaktionen geschützt. Jegliche Anpassungen des Bitcoin-Protokolls unterliegen immer der Zustimmung oder Ablehnung durch eine Mehrheit der Benutzer.


Manchmal ist unklar, wer zuerst einen neuen gültigen Block erstellt hat: Wenn zwei Benutzer gleichzeitig neue Blöcke mit übereinstimmenden Hashes veröffentlichen, spaltet sich die Blockchain. Dadurch entstehen zwei Blockchain-Enden, an denen neue Blöcke angehängt werden können. Welches Ende sich letztendlich als „echtes“ Ende der Blockchain etabliert, bleibt dem Nutzer überlassen: Das längere Ende, das schneller neue gültige Blöcke anhängt, gewinnt mit der Zeit. Sobald die Entscheidung getroffen ist, werden alle zuvor berechneten Blöcke am kürzeren Ende der Blockchain ungültig. Die darin enthaltenen Transaktionen müssen dann im neuen Block erneut verifiziert werden.


Angriffsszenarien, wie beispielsweise der sogenannte 51%-Angriff, bei dem der Angreifer mehr als 50% der Gesamtleistung des Bitcoin-Netzwerks kontrolliert, stellen keine besonders große Bedrohung für die Integrität der Blockchain und der darin enthaltenen gültigen Transaktionen dar : Jede nachfolgende Änderung einer Transaktion führt zu einer Änderung des entsprechenden Blocks der Blockchain (weil sich sein Hash-Wert ändert) und aller nachfolgenden Blöcke (weil jeder von ihnen den Hash-Wert des vorherigen Blocks enthält). Daher muss für den Block mit der geänderten Transaktion und alle nachfolgenden Blöcke erneut ein Proof-of-Work erbracht werden, was zu viel Rechenaufwand für einen brauchbaren Angriff bedeutet.


Fazit:


Insgesamt bleibt Bitcoin die größte und beliebteste Kryptowährung, und ihre Nutzer müssen sich aufgrund des beschriebenen Verschlüsselungsmechanismus keine Sorgen um die Sicherheit ihrer Bitcoins machen – solange sie ihre Wallets mit ihren Private Keys nicht verlieren, denn das ist die Möglichkeit, auch Ihre eigenen Bitcoins zu verlieren. Genau das passierte zum Beispiel dem Briten James Howells im Jahr 2013, als er eine Festplatte mit 7.500 Bitcoin-Geldbörsen wegwarf…


zum ersten Teil


zum zweiten Teil


Links:


Mining und Proof of Work von The Morpheus:

https://www.youtube.com/watch?v=qiJ5vI9I5U8

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