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Wie funktioniert eine Blockchain? Teil 2: Blöcke
Eine Blockchain kann am besten als eine Art Online-Tabellenkalkulation verstanden werden, die sich online ('in der Cloud') befindet. 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 "unten" hinzufügen dürfen. Sie können also Dinge ändern, aber die Vergangenheit bleibt immer bestehen. Eine Blockchain ist daher sehr transparent.
Aber lassen Sie uns am 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 vorab festgelegten Anzahl von 'Nullen' beginnen. Wie im vorherigen Artikel erläutert, ‘beweisen’ Sie damit, dass Sie eine bestimmte Menge an Rechenarbeit aufgewendet haben, als Sie den Block erstellt haben. Dies verhindert, wie wir letztes Mal gesehen haben, dass eine Person die Kontrolle über eine Blockchain vollständig übernehmen kann.
Um den Fingerabdruck mit der vorgeschriebenen Anzahl von Nullen beginnen zu lassen, müssen wir für eine Vielzahl von Blockvarianten 'versuchen', ob der Fingerabdruck den Anforderungen entspricht. Um dies tun zu können, fügen wir dem Inhalt des Blocks eine (sonst ungenutzte) Zahl hinzu: den Nonce. Den Nonce variieren Sie solange, bis der Fingerabdruck des Blocks mit der vorgeschriebenen Anzahl von Nullen beginnt.
Die 'double spend'
Die Blockchain ist eine Kette von Blöcken - die Kette kann immer nur mit einem Block verlängert werden. Es ist natürlich möglich, dass jemand gleichzeitig mit jemand anderem einen neuen Block berechnet hat. Diese Blöcke könnten sich widersprechen: Der eine enthält beispielsweise eine Transaktion, bei der Geld an Person A ausgegeben wird, und der andere Block könnte eine Transaktion enthalten, bei der Geld an Person B ausgegeben wird. Natürlich kann nur eine der Transaktionen aufrechterhalten bleiben. Wie löst die Blockchain dieses Problem?
In einer Blockchain 'gewinnt' letztendlich die längste Kette. Wenn es Ihnen also gelingt, als Erster einen Block zu erstellen, der auf einem anderen Block folgt, ist die Wahrscheinlichkeit größer, dass dieser Block letztendlich Teil der 'längsten' Kette wird. Das folgende Beispiel zeigt das. Die Blöcke 006406 und 006274 werden gleichzeitig erstellt. Da mehr Blöcke auf Block 006406 folgen, wird dieser Block letztendlich Teil der längsten Kette.
Dieses Prinzip hilft auch dabei, Änderungen in alten Blöcken zu verhindern. Wenn die Blöcke Geldtransaktionen enthalten, möchten Sie natürlich nicht, dass einmal ausgegebenes Geld zurückgenommen 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 anzupassen, dass er genau denselben Fingerabdruck hat wie der alte Block). Was möglich ist, ist den Block erneut hinzuzufügen und zusätzlich die nachfolgenden vier Blöcke erneut zu berechnen, um eine längere Kette als die aktuelle zu schaffen.
Um insgesamt fünf Blöcke zu minen, müssen fünf Mal ein guter Fingerabdruck gefunden werden. Je länger die Kette ist, desto schwieriger wird es also. Vergleichen Sie dies mit den russischen Matroschka-Puppen: Wenn Sie die innerste Puppe ersetzen möchten, müssen Sie alle nacheinander auseinandernehmen und wieder zusammenfügen.
In der Zwischenzeit sind die anderen Teilnehmer natürlich immer noch damit beschäftigt, die längste Kette (in der die unerwünschte Transaktion enthalten ist) zu verlängern. Um schneller als die anderen zu sein, benötigen Sie signifikant mehr Rechenleistung (genauer gesagt benötigen Sie eine 'Mehrheit' von >50% der Gesamt-Rechenleistung des Netzwerks!).
Dank der Blockchain kann historische Information also nicht geändert werden, und Geld kann nur einmal ausgegeben werden, aufgrund der benötigten Mehrheit an Rechenleistung. Klug durchdacht!