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Wie funktioniert eine Blockchain? Teil 2: Blöcke
Grundsätzlich kann eine Blockchain am besten als eine Art Online-Tabellenkalkulation (in der Cloud) verstanden werden. Sie wird von mehreren Personen geteilt, die gleichzeitig darin arbeiten können, und alle Änderungen sind für alle sichtbar. Dies gilt auch für die Blockchain, bei der zusätzlich gilt, dass Sie nur Informationen am Ende hinzufügen dürfen. Sie können also Dinge ändern, aber die Vergangenheit bleibt immer bestehen. Eine Blockchain ist daher sehr transparent.
Aber lassen Sie uns zunächst beim Anfang beginnen: Wie sieht ein "Block" eigentlich aus? Ein Block enthält bestimmte nützliche Informationen, wie eine digitale Transaktion oder eine Vereinbarung zwischen zwei Parteien.
Um sicherzustellen, dass die Blockchain Ihren Block akzeptiert, muss der Hash (oder der digitale Fingerabdruck, siehe den vorherigen Artikel in dieser Serie) des Blocks mit einer vorher festgelegten Anzahl von "Nullen" beginnen. Wie im vorherigen Artikel erklärt, belegen Sie damit, dass Sie beim Erstellen des Blocks eine bestimmte Menge an Rechenleistung aufgewendet haben. Das verhindert, wie wir letztes Mal gesehen haben, dass eine Person die vollständige Kontrolle über eine Blockchain übernehmen kann.
Um den Fingerabdruck mit der erforderlichen Anzahl von Nullen zu beginnen, müssen wir eine große Anzahl von Varianten des Blocks durchgehen, um zu überprüfen, ob der Fingerabdruck die Anforderung erfüllt. Um dies zu ermöglichen, fügen wir dem Block eine (weiterhin ungenutzte) Zahl hinzu: die Nonce. Die Nonce wird solange variiert, bis der Fingerabdruck des Blocks mit der vorher festgelegten Anzahl von Nullen beginnt.
Das "Double Spend"-Problem
Die Blockchain ist eine Kette von Blöcken – die Kette kann immer nur um einen Block verlängert werden. Es ist natürlich möglich, dass jemand zur gleichen Zeit wie eine andere Person einen neuen Block berechnet hat. Diese Blöcke könnten sich widersprechen: Der eine enthält beispielsweise eine Transaktion, bei der Geld an Person A ausgegeben wird, während der andere Block eine Transaktion enthalten kann, bei der Geld an Person B ausgegeben wird. Natürlich kann nur eine der Transaktionen bestehen bleiben. Wie löst die Blockchain dieses Problem?
In einer Blockchain gewinnt am Ende die längere Kette. Wenn es Ihnen also gelingt, den ersten Block nach einem anderen Block zu erstellen, ist die Wahrscheinlichkeit größer, dass dieser Block letztendlich Teil der "längsten" Kette wird. Das folgende Beispiel zeigt dies. Die Blöcke 006406 und 006274 werden gleichzeitig erstellt. Da auf Block 006406 mehr Blöcke folgen, wird dieser Block letztendlich Teil der längsten Kette.
Dieses Prinzip hilft auch, Änderungen in alten Blöcken zu verhindern. Wenn die Blöcke Finanztransaktionen enthalten, möchten Sie natürlich nicht, dass einmal ausgegebenes Geld zurückgezogen wird!
Angenommen, ich möchte die Transaktion im Block '006406' ändern, was muss ich dann tun? Die Änderung der Transaktion führt dazu, dass sich der Block ändert, und damit auch der Fingerabdruck des Blocks (und wie bereits erwähnt, ist es unmöglich, den Block so zu ändern, dass er genau denselben Fingerabdruck wie der alte Block hat). Was möglich ist, ist den Block erneut hinzuzufügen und auch die darauf folgenden vier Blöcke erneut zu berechnen, um eine längere Kette als die aktuelle Kette zu erstellen.
Um fünf Blöcke insgesamt zu "minen", muss fünfmal ein geeigneter Fingerabdruck gefunden werden. Je länger die Kette, desto schwieriger wird das. Vergleichen Sie es mit den russischen Matrjoschka-Puppen: Möchten Sie die innerste Puppe ersetzen, müssen Sie alle nacheinander auseinandernehmen und wieder zusammenfügen.
In der Zwischenzeit sind die anderen Teilnehmer natürlich immer noch damit beschäftigt, die längere Kette (bei der die unerwünschte Transaktion Teil davon ist) zu verlängern. Um schneller zu sein als der Rest, benötigen Sie signifikant mehr Rechenleistung (genauer gesagt benötigen Sie eine "Mehrheit" von >50% der Gesamtrechenleistung des Netzwerks!).
Mit Hilfe der Blockchain ist historische Information also nicht änderbar, und Geld kann nur einmal ausgegeben werden, aufgrund der benötigten Mehrheit an Rechenleistung. Gut überlegt!