Blockchain einfach erklärt (mit U-Bahn-Wagen)

Sie haben gesehen, wie diese Technologie für Währungen, Sammlerstücke und Memes eingesetzt wird, aber um Bitcoin, Ethereum und NFTs und sogar Doge zu verstehen, müssen wir zuerst verstehen, worauf sie basieren: eine Blockchain.

Beginnen wir damit, das Konzept eines Ledgers zu verstehen.

Traditionelle Ledger

Ledger dienen seit Tausenden von Jahren dazu, den Überblick über Konten und Transaktionen zu behalten. Sei es die Gerstenproduktion im alten Mesopotamien oder der Besitz von Eigentum, der Besitz von Menschen.

Ein Hauptbuch protokolliert im Wesentlichen Transaktionen zusammen mit anderen Details wie Betrag, Datum und der Person, die sie überprüft oder autorisiert hat. Normalerweise in Form einer Unterschrift.

Schon damals gab es einige grundlegende Sicherheitsmechanismen: Tinte kann nicht einfach gelöscht werden, Seiten und Einträge waren chronologisch, sodass neue Einträge nicht gefälscht werden konnten.

Jahrelang waren Bücher, die an sicheren Orten aufbewahrt wurden und einer vertrauenswürdigen Person gehörten. Im Grunde hast du darauf vertraut, dass der Besitzer des Hauptbuches nicht betrügt, keine falschen Einträge hinzufügt oder Seiten herausreißt.

Es gibt hier also einige Begriffe, um ein gutes Buch zu führen. Unterschriften um zu überprüfen, ob die Transaktionen echt waren. Vertrauen in demjenigen, der das Hauptbuch führt.

Das unterscheidet sich nicht allzu sehr von unserem derzeitigen System. Während ich wische, um in die U-Bahn zu gelangen, im Handumdrehen:

1. Das MTA-Gateway erkennt einen eindeutigen Code auf meiner Karte und sendet die Informationen an ihre Bank.

2. Die Bank nutzt das MasterCard-Netzwerk, um mit meiner Bank, der Bank of America, zu sprechen.

3. Die Bank of America überprüft ihr Hauptbuch, um zu bestätigen, dass ich Geld zur Zahlung habe.

4. Die Bank sendet über das MasterCard-Netzwerk eine Bestätigung an die MTA-Bank zurück.

5. Die MTA-Bank bestätigt dem Gateway, dass alles gut gelaufen ist, und ich darf rüber.

Jede Bank führt ein Hauptbuch für jeden ihrer Kunden. Einen Einblick in dieses Hauptbuch erhalten Sie, wenn Sie Ihre Kontoauszüge erhalten.

Als Kontoinhaber signieren oder verifizieren Sie diese Transaktionen, indem Sie Ihre Karte verwenden, bei der es sich um eine Art Passwort handelt... oder indem Sie Ihr eigentliches Passwort für das Online-Banking verwenden.

Wir stellen uns das als Wechsel von Rechnungen vor, als Bewegung von physischem Geld... aber in der heutigen Zeit bewegt sich kein physisches Geld von einem Konto auf das andere. Nur ein riesiges Hauptbuch, in dem alles verzeichnet ist. Zahlen, die zu Konten hinzugefügt und von ihnen abgezogen werden.

Jetzt ist das Hauptbuch Ihrer Bank ein sogenanntes zentrales Hauptbuch. Es gehört der Bank of America, sie sind die Einzigen, die es ändern können... und es ist ihre Aufgabe, es zu verwalten, sicherzustellen, dass es nicht manipuliert oder gelöscht wird. Sie VERTRAUEN im Wesentlichen darauf, dass Ihre Bank den Überblick über das Hauptbuch behält.

Aber sie haben die volle Kontrolle über das Hauptbuch, sodass die Möglichkeit besteht, dass die Bank einen Fehler macht oder sogar schließt.

Die erste Blockchain (einfach erklärt)

Bitcoin wurde von einer anonymen Person oder Gruppe konzipiert, die sich als Satoshi Nakamoto identifizierte. Ein Teil des Mythos rund um Bitcoin ist, dass wir immer noch nicht wissen, wer diese Person ist, und das macht es cooler. Komm schon, ist das nicht super cool?

Wie dem auch sei, er, sie, sie... haben im Wesentlichen eine Reihe von Konzepten, Technologien — wie Kryptografie — zusammengebracht... und geschrieben ein Whitepaper, das 2009 veröffentlicht wurde. Das war mitten im Crash des Immobilienmarktes, was unweigerlich zu einer Welle des Misstrauens gegenüber dem Bankensystem führte.

In diesem Whitepaper bot diese vorgeschlagene Kryptowährung theoretische Lösungen für viele Probleme mit zentralisierten Bankgeschäften. Die Gebühren für das Senden von Geld oder die Annahme von Zahlungen, das Vertrauensproblem mit Banken und sogar die Fähigkeit der Zentralbank, auf der Grundlage politischer Entscheidungen neues Geld zu drucken.

Bitcoin als Währung, mit der Dinge bezahlt werden können... ist also auf einer Blockchain aufgebaut. Und die Blockchain ist im Wesentlichen ein Hauptbuch, genau wie das, das Banken führen.

Wir werden das Bitcoin-Beispiel verwenden, weil es die erste erfolgreiche Implementierung einer Blockchain war und weil es die Kryptowährung war, die alles ausgelöst hat.

Das Bitcoin-Ledger, wiederum dieses Dokument, das jede einzelne Transaktion verfolgt... hängt nicht von einer einzelnen Entität, einem Server oder einem Buch ab: Es ist vielmehr verteilt. Es wurde so konzipiert, dass mehrere Computer zusammenarbeiten können. Jeder von ihnen hat eine gespeicherte Kopie des Ledgers und verfügt über ein kreatives und extrem sicheres System, das sicherstellt, dass keiner von ihnen die Daten manipulieren kann.

Dieses Ledger ist also nicht nur eine Liste von Transaktionen... stattdessen ist es in Blöcke unterteilt, was eine clevere Methode war, die Satoshi herausgefunden hat, damit das funktioniert. Jeder Block enthält eine Reihe von Transaktionen.

Immer wenn Sie Geld an jemanden senden, der die Blockchain verwendet, fügen Sie dem Hauptbuch im Wesentlichen einen Eintrag hinzu, der besagt, dass ein bestimmter Wert von einem Konto auf das andere übertragen wurde.

Im traditionellen Bankwesen ist die Bank selbst die einzige Instanz, die dem Ledger einen Eintrag hinzufügen kann, IHR Ledger; aber in einer Blockchain kann das jeder tun, wodurch es kostenlos ist... und die Technologie nutzt ein unglaubliches System, um extrem sicher zu sein und sicherzustellen, dass alle Transaktionen echt sind.

In einer Blockchain werden Transaktionen also in Blöcke gruppiert. Speziell bei Bitcoin ist jeder Block etwa 1 MB groß, was bedeutet, dass er ungefähr 2.400 Transaktionen speichern kann.

Eine Transaktion ist wiederum ein Protokoll oder ein Datensatz, der besagt, dass ein bestimmter Betrag von einem Konto auf das andere übertragen wurde. Genau wie bei Ihren Kreditkartentransaktionen muss das Ursprungskonto über genügend Guthaben verfügen, damit eine Transaktion gültig ist, und der Datensatz muss vom Kontoinhaber unterzeichnet werden, um zu überprüfen, ob er echt ist.

Wenn nun Transaktionen zwischen Konten getätigt werden, werden sie an alle Computer im Netzwerk gesendet und jeder Computer im Netzwerk beginnt, sie in einem neuen Block zu gruppieren.

Schauen wir uns also an, wie ein neuer Block erstellt wird. Das erste, was die Computer tun, ist, den Code des letzten Blocks im Netzwerk abzurufen. Auf diese Weise wissen wir, dass sie miteinander verbunden sind, sodass wir eine Kette erhalten.

Sobald die Computer im Netzwerk Transaktionen empfangen, beginnen sie, sie in diesem laufenden Block aufzulisten. Sobald der Block fertig ist, senden sie ihn an den Rest des Netzwerks, sodass sie nicht auf den vorherigen Block verweisen, sondern auf diesen neuen, neuesten Block in der Blockchain.

Wenn es nun einfach wäre, einen Block zu erstellen, könnten verschiedene Computer mehrere Blöcke gleichzeitig erstellen, sie übertragen, und die Blockchain würde sich verzweigen: Es gäbe keine Möglichkeit zu wissen, welcher der Forks folgen sollte.

Das Erstellen eines neuen Blocks musste also vom Design her schwierig sein. So wie jede Transaktion vom Absender des Geldes verifiziert werden muss, muss jeder Block vom Ersteller mit einem Prozess verifiziert werden, der absichtlich sehr schwierig ist. Das Erstellen eines Blocks muss bewusst schwierig sein, sodass jeweils nur ein Block erstellt wird.

Bei Bitcoin erfolgt dies mit einem System namens Proof of Work.

Arbeits- und Bergbaunachweis

Wenn also der gerade laufende Block beginnt, sich mit Transaktionen zu füllen, versucht der Computer, der diesen Block erstellt, automatisch, ein Rätsel zu lösen. An dieser Stelle kommt die Kryptografie ins Spiel.

Auch hier möchte das Netzwerk, dass dieser Computer oder irgendein Computer im Netzwerk... gIch muss viel arbeiten, um einen Block zu erstellen. Wir wollen aber auch nicht, dass andere Computer diese Arbeit machen müssen, um diesen Block zu überprüfen, um sicherzustellen, dass er gültig ist.

Dazu wird eine Kryptografieformel verwendet. Im Fall von Bitcoin ist es eine Funktion namens SHA256, die für eine Reihe anderer Dinge verwendet wird. Ihr Browser verwendet es jetzt, um eine Verbindung zu dieser Website herzustellen. Technisch gesehen wird es eine Hash-Funktion genannt.

Wenn Sie also die Informationen in diesem in Bearbeitung befindlichen Block — alles, was darin enthalten ist: die Nummer des Blocks dahinter, jede Transaktion, jede — nehmen und sie durch eine SHA256-Formel ausführen, wird eine Zahl angezeigt.

Diese Zahl ist unvorhersehbar und zufällig. Sie besteht aus Einsen und Nullen und ist 256 Zeichen lang. Wenn Sie einen Wert innerhalb des Blocks ändern, wird eine neue Zahl erzeugt, nicht nur mit einer anderen Ziffer, sondern mit allen 256 Ziffern. Da die Zahl nicht vorhersehbar ist, könnte dir das Ändern von etwas eine von Milliarden von Möglichkeiten bieten. Nur wirklich fortgeschrittenes mathematisches Zeug, obwohl es für einen Computer sehr einfach zu berechnen ist.

Um also einen Block zu erstellen und zu beweisen, dass es nicht einfach war, muss der Computer, der den Block erstellt, einen Weg finden, sodass das Ergebnis dieser Operation mit 30 Nullen beginnt. Das heißt, am Ende aller übrigen Daten im Block wird eine Zahl angehängt, sodass das Ergebnis des SHA mit 30 Nullen beginnt.

Und hier ist der Trick: Sie können nichts tun, um diese Zahl umgekehrt zu berechnen. Wir können die Formel des SHA256 kennen, aber sie kann nicht rückentwickelt werden. Zumindest hat es niemand gelöst und es ist unwahrscheinlich, dass es jemand tun wird. Die einzige Möglichkeit, diese Zusatzzahl zu finden, besteht darin, eine und dann eine andere und dann eine weitere auszuprobieren, bis Sie eine finden, die Ihnen die 30 Nullen gibt.

Im Durchschnitt müssen Sie etwa eine Milliarde Zahlen testen, um ein Ergebnis zu erhalten. Und das ist eine Menge Arbeit, selbst für einen Computer — weil es so viele unvorhersehbare Optionen gibt, dass es fast so ist, als würde man im Lotto gewinnen, wenn man die richtige Zahl hat. Der Plan hier war, dass ein Computer ein paar Minuten brauchen sollte, um das zu lösen.

Warum sollte nun jemand seinen Computer ausbrennen, um Transaktionen zu protokollieren, Zufallszahlen ausprobieren, um eine Zufallszahl zu finden, um diese Formel zu vervollständigen?

Denn wenn du einen Block erstellst, hat das noch einen weiteren Vorteil: Du kannst Geld für dich selbst verdienen. Denke daran, das ist ein Ledger, kein Gelddrucker. Das Hauptbuch zeichnet Transaktionen zwischen Konten auf. Wenn also alle Konten auf Null stehen, woher kommen dann die Werte, die die Konten füllen?

Wenn Sie Geld von einem Konto überweisen, das nicht über das entsprechende Guthaben verfügt, lehnt das Netzwerk die Übersetzung ab. Woher kommen also die Münzen?

Jede Transaktion, die neues Geld generiert, wird absichtlich abgelehnt. Bis auf einen.

Der Ersteller eines Blocks kann für sich selbst eine Belohnung hinzufügen: Er erstellt neue Münzen in den Geldvorrat und überweist sie auf sein Konto. Das nennt man Belohnung und das ist der Grund, warum dieser Prozess, den wir gerade beschrieben haben, MINING heißt.

Computer verrichten im Wesentlichen sich wiederholende, langweilige, grundlegende Arbeiten, um eine magische Zahl zu finden, die eine Belohnung hat.

Sobald der Block erstellt ist, wird er an das Netzwerk gesendet. Sobald die Hälfte der Computer im Netzwerk ihn übernommen, zu ihrer eigenen Kopie der Blockchain hinzugefügt und mit dem Mining des nächsten Blocks begonnen hat, gilt dieser Block als „bestätigt“ und ist für alle möglichen Zwecke unveränderlich.

Denken Sie daran, dass jeder Block den Hash des vorherigen Blocks enthält. Das heißt, wenn jemand versuchen würde, etwas in einem Block zu ändern, der vor Tagen erstellt wurde, würde dies bedeuten, dass sich der Hash dieses Blocks ändern würde, was den Hash des nächsten und des nächsten Blocks ändern würde. Alle Blöcke müssten neu berechnet werden.

Das ist der Hauptgrund, warum eine Blockchain eine so vertrauenswürdige Methode zum Speichern von Daten ist.

Skalierung

Satoshi sagte natürlich voraus, dass Computer mit der Zeit immer fortschrittlicher werden würden oder dass mehr Menschen dem Netzwerk beitreten würden und dass mehr Computer gleichzeitig versuchen würden, dieses Rätsel zu lösen.

Wenn das Netzwerk wächst, wird der Schwierigkeitsgrad automatisch angepasst, indem die Anzahl der Nullen geändert wird, die auf dem Proof of Work erforderlich sind. Je mehr Nullen, desto schwieriger ist es, die Zahl zu finden.

Ein weiterer wichtiger Unterschied besteht darin, dass die Anzahl der Münzen, die erstellt werden, begrenzt ist. Das Hauptbuch begann mit einem Saldo von 0 für alle. In den ersten Blöcken betrug die Belohnung für das Lösen des Rätsels 50 Bitcoin. Jede einzelne Münze, die heute im Umlauf ist, wurde auf diese Weise hergestellt: Sie wurde von einem Minenarbeiter abgebaut und dann verkauft oder an eine andere Person übertragen.

Sie können sich tatsächlich den ersten Block in der Bitcoin-Blockchain ansehen. Er zeigt auf den vorherigen Block, der Block 0 ist, er hat keine Transaktionen, weil ihn noch niemand benutzt hat, und er hatte einen Preis von 50 BTC für den Miner, der ihn gefunden hat.

Die Belohnung für das Finden eines Blocks nimmt mit der Zeit ab. Im Moment sind es 6,25 BTC pro erstelltem Block, was bedeutet, dass bis 2140 alle erlaubten Bitcoins abgebaut sein werden und keine neuen erzeugt werden können: Inflation ist nicht möglich. Das Angebot ist auf 21.000.000 Coins begrenzt.

Ganz am Anfang würde niemand etwas bezahlen, um eine Einheit davon zu besitzen. Jemand beschloss, einen Ersatzcomputer an meinen anzuschließen, verschwendete eine Menge Strom im Austausch für nichts. Zahlen auf einem Bildschirm oder technisch gesehen Zahlen in einem Hauptbuch.

Aber als die Leute anfingen, dem System ZU VERTRAUEN, begannen sie, den Zahlen in diesem Ledger einen Wert zuzuweisen. Wert aus der realen Welt. Wert des Dollars, wenn man eine Kontonummer bei Bitcoin hat.

In den ersten Jahren waren das Cent pro Dollar, aber wie Sie wahrscheinlich wissen, ist ein Bitcoin jetzt etwa 30.000$ wert.

Dies ist in hohem Maße ein Spiel von Angebot und Nachfrage, wie die Börse. Die Leute messen diesen Dingen Wert bei und bezahlen andere Leute, denen sie gehören. Wenn das Vertrauen der Menschen in das System steigt, steigt der Wert.

Der Bergbau ist ebenfalls zu einem profitablen Geschäft geworden, aber nicht so rentabel, wie Sie vielleicht denken. Die Belohnung für die Suche nach einem Block beträgt heute 6,25 BTC, was zum aktuellen Wechselkurs nicht weit von 200.000$ entfernt ist. Die Herausforderung besteht darin, dass das Netzwerk so groß ist, dass Ihre Chancen, die Lösung des Rätsels mit Ihrem alten Laptop zu finden, gegen Null gehen.

Die Bitcoin-Mining-Industrie sieht so aus. Tausende Computer testen Werte, um eine Lösung für das Rätsel zu finden. Wenn Sie dies beispielsweise in den USA tun, würden Sie Geld verlieren — weil Ihre Stromrechnung und die Kosten für die Computer nicht durch die Belohnungen ausgeglichen würden, die Sie erhalten könnten.

Aufgrund des natürlich kalten Wetters und der günstigen geothermischen Energie wird in Island viel Bergbau betrieben.

Probleme mit der Bitcoin-Blockchain

Es gibt jedoch einige Probleme, die Satoshi nicht angesprochen hat.

Erstens ist es dieser Stromverbrauch. 0,55% des weltweiten Stromverbrauchs werden jetzt für das Bitcoin-Mining verwendet. Vieles davon passiert in Ländern, in denen Energie nicht aus sauberen Quellen stammt, was einen erheblichen Beitrag zu unseren Treibhausgasemissionen leistet.

Das Schlimmste daran ist, dass dies Computer sind, die dumme Operationen ausführen. Wir testen eine Milliarde Zahlen, um eine zu finden, die funktioniert.

Mehr auf der technischen Seite gibt es ein Problem der Skalierbarkeit. Wenn Sie die Größe des Blocks berücksichtigen und wie schwierig es ist, einen zu finden, werden Sie feststellen, dass die Blockchain auf etwa 2.400 Transaktionen alle 10 Minuten begrenzt ist. Zum Vergleich: Visa kann etwa 1.700 Transaktionen pro Sekunde verarbeiten, wodurch dein Swipe am Drehkreuz sehr schnell ist, im Gegensatz zu Bitcoin, bei dem es Minuten oder sogar Stunden dauern kann, eine Transaktion zu bestätigen.

Ein weiteres Problem sind Spekulationen. Wer sagt, wie viel ein Bitcoin wert ist? Der Markt bestimmt das, genau wie bei jeder anderen Währung... aber der Preis von Bitcoin ist so instabil, so volatil, dass er nicht wirklich als Währung verwendet werden kann. Innerhalb weniger Wochen stieg er von 60.000$ auf 30.000$ pro Bitcoin.

Bei Verwendung als Währung müssten sich die Preise von Waren und Dienstleistungen ändern, um diese Schwankungen auszugleichen. Sogar die Maschinen, die speziell für das Bitcoin-Mining entwickelt wurden, werden in Fiat-Währungen verkauft.

Um eine Währung zu werden und für Zahlungen verwendet zu werden, muss Bitcoin also einen stabileren Preis haben. Als Währung macht es keinen Sinn, wenn sich ihre Kaufkraft innerhalb weniger Wochen halbieren kann. Außerdem muss das Netzwerk viel mehr Transaktionen pro Sekunde unterstützen.

Andere Leute verteidigen das Potenzial von Bitcoins als Wertaufbewahrungsmittel, wie Gold. Gold ist das traditionellste Wertaufbewahrungsmittel: Es gibt nur ein begrenztes Angebot an Gold auf dem Planeten und es gibt Probleme wie Sicherheit. Bitcoin ist potenziell sicherer als das, aber auch hier gilt: Solange die Preisvolatilität nicht gelöst ist, kann es nicht wirklich so werden.

Die Realität ist, dass Bitcoin heute hauptsächlich ein spekulativer Vermögenswert ist. Eines, das viele Leute für die seltsame Wahrscheinlichkeit kaufen, dass der Preis steigt: Es ist eine Art Wette und ein Glücksspiel.

Aber in diesem Video ging es nicht um Bitcoin, es ging um die Blockchain — und das ist wahrscheinlich der wichtigste, potenziell höhere Teil davon.

Nur was Währungen angeht, war die Bitcoin-Blockchain die erste, die an Popularität gewann... aber es gibt auch andere Blockchains wie Litecoin oder Dogecoin. Es handelt sich um völlig separate Blockchains mit einem anderen Hauptbuch und eigenen Regeln und Algorithmen.

Die Tatsache, dass sich das Bitcoin-Blockchain-Blockchain als erfolgreich erwies, die Tatsache, dass die Leute es angenommen und angefangen haben, es zu verwenden, und der Wert, der diesen Münzen zugewiesen wurde, eröffnete eine ganze Welt von Entwicklern und Kryptografen, die beschlossen, ihre Computer zu minen, Anwendungen auf der Blockchain zu entwickeln oder neue Varianten der Technologie zu erfinden, die für andere Zwecke verwendet werden könnten.

Zwei fantastische Beispiele dafür sind Smart Contracts und NFTs. Lassen Sie uns wissen, ob wir diese behandeln sollen.