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01. Was ist Blockchain und Bitcoin?

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Was ist Blockchain und Bitcoin?

Stell dir vor, du hast ein digitales Kassenbuch, das sicher und transparent ist, und jeder auf der Welt kann es einsehen. Dieses Kassenbuch wird kontinuierlich aktualisiert, und jede Transaktion ist dauerhaft gespeichert und durch mathematische Formeln gesichert. Das ist die Blockchain-Technologie. Sie revolutioniert die Art und Weise, wie wir über Daten und Transaktionen im digitalen Zeitalter nachdenken.

Blockchain Quiz

Welche der folgenden Aussagen beschreibt die Blockchain-Technologie am besten?

Wie funktioniert die Blockchain?

Die Blockchain besteht aus einer Kette von Blöcken, die Informationen über Transaktionen enthalten. Jeder Block wird durch Kryptografie gesichert, und sobald er gefüllt ist, wird er an die Kette angehängt. Was diese Technologie so besonders macht, ist, dass sie dezentralisiert ist. Dies bedeutet, dass niemand die Blockchain allein kontrollieren kann – jeder, der am Netzwerk teilnimmt, hat eine Kopie des Kassenbuchs.

Jede Transaktion, die in die Blockchain aufgenommen wird, wird von den Teilnehmern im Netzwerk validiert. Dies erfolgt durch einen Prozess, der als Mining bekannt ist, und er erfordert das Lösen komplexer mathematischer Probleme. Dadurch wird jede Transaktion gesichert und jeder Block „versiegelt“.

Proof of Work (PoW) – Grundlagen verstehen

Proof of Work ist ein Konsensmechanismus, der die Sicherheit und Dezentralisierung von Blockchain-Netzwerken gewährleistet.

Was ist Proof of Work?

Proof of Work ist ein Verfahren, bei dem Computer komplexe mathematische Rätsel lösen müssen, um neue Blöcke zur Blockchain hinzuzufügen. Dieser Prozess wird als “Mining” bezeichnet.

➕ Grundlegende Eigenschaften von PoW
  • Hoher Energieverbrauch
  • Maximale Sicherheit
  • Dezentrale Validierung
  • Wettbewerbsbasiertes Mining

Testen Sie Ihr Wissen

Was ist der Hauptzweck von Proof of Work?

Sicherstellung der Netzwerksicherheit durch rechenintensive Aufgaben
Schnelle Transaktionsgeschwindigkeit ermöglichen
Energieverbrauch minimieren

Was ist ein Hash?

Ein Hash ist ein wesentlicher Bestandteil der Blockchain. Er funktioniert wie ein digitaler Fingerabdruck für jede Transaktion. Ein Hash ist eine lange Zeichenkette aus Zahlen und Buchstaben, die mithilfe einer speziellen Rechenfunktion erzeugt wird. Jedes kleinste Detail, das an den Transaktionen eines Blocks geändert wird, verändert den Hash vollständig, was jede Manipulation sofort sichtbar macht.

Eigenschaften eines Hashes

Frage: Was sind die wichtigsten Eigenschaften eines Hash-Wertes?

  • Determinismus: Gleiche Eingabe erzeugt immer den gleichen Hash
  • Einwegfunktion: Vom Hash kann man nicht auf die Originaldaten schließen
  • Lawinenartige Ausbreitung: Kleine Änderungen der Eingabe führen zu komplett anderen Hashes
  • Kollisionsresistenz: Es ist sehr unwahrscheinlich, zwei verschiedene Eingaben mit gleichem Hash zu finden

Hash-Demo

Geben Sie einen Text ein und sehen Sie den resultierenden Hash:

MD5-Hash:

–

Frage: Wo werden Hashes im Alltag eingesetzt?

  • Passwort-Speicherung in Datenbanken
  • Digitale Signaturen
  • Überprüfung der Datenintegrität bei Downloads
  • Blockchain und Kryptowährungen

Dezentralisierung

Dezentralisierung: Die Basis der Blockchain

In einem dezentralisierten System wie der Blockchain hat jeder Teilnehmer Zugriff auf das Kassenbuch und kann Transaktionen überprüfen.

Was bedeutet Dezentralisierung?

+

Dezentralisierung bedeutet, dass keine einzelne Instanz die vollständige Kontrolle hat. Stattdessen wird die Kontrolle auf viele Teilnehmer verteilt. Im Gegensatz zu traditionellen Systemen gibt es:

  • Keine zentrale Autorität
  • Verteilte Verantwortung
  • Gemeinsame Kontrolle

Vorteile der Dezentralisierung

+
  • Erhöhte Sicherheit durch verteilte Kontrolle
  • Kein Single Point of Failure
  • Transparenz durch öffentliche Überprüfbarkeit
  • Unabhängigkeit von zentralen Institutionen

Teste dein Wissen!

Was ist der Hauptvorteil eines dezentralisierten Systems?

Blockchain Forks

Blockchain Forks: Was passiert, wenn sich Blockchains teilen?

Blockchains sind nicht immer statisch. Manchmal kommt es zu Forks (Abspaltungen), bei denen sich eine Blockchain teilt. Dies passiert, wenn sich das Netzwerk über eine Änderung im Protokoll nicht einig ist.

Soft Fork

Eine Soft Fork ist eine Änderung des Protokolls, die rückwärtskompatibel ist. Das bedeutet, dass die neuen Regeln von den Knoten (Nodes), die das Update nicht ausführen, akzeptiert werden können. Ein Beispiel ist das Taproot-Upgrade von Bitcoin, das neue Funktionen eingeführt hat, ohne das alte System zu stören.

Hard Fork

Eine Hard Fork ist eine größere Veränderung, bei der das Netzwerk sich dauerhaft teilt. Dies passiert, wenn einige Teilnehmer des Netzwerks die neuen Regeln nicht akzeptieren und sich entscheiden, bei der alten Version zu bleiben. Ein bekanntes Beispiel ist die Abspaltung von Ethereum zu Ethereum Classic nach dem DAO-Hack.

Teste dein Wissen!

Welche Art von Fork ist rückwärtskompatibel?

Soft Fork
Hard Fork

Kryptowallets

Kryptowallets: Wie sicherst du deine Kryptowährungen?

Um Kryptowährungen wie Bitcoin oder Ether zu speichern, benötigst du eine Krypto-Wallet. Diese Wallets gibt es in zwei Hauptformen:

Hard Wallets (Cold Wallets)

Physische Geräte, die offline arbeiten und dadurch sehr sicher sind. Ideal für die langfristige Aufbewahrung.

Soft Wallets (Hot Wallets)

Online Wallets als App oder Browser-Erweiterung. Praktisch für den täglichen Gebrauch.

Schlüsselkonzepte

Öffentlicher Schlüssel

Wie deine Bankkontonummer – kann geteilt werden

Privater Schlüssel

Wie dein Tresorschlüssel – streng geheim halten!

Wichtig:

Der Verlust des privaten Schlüssels bedeutet den Verlust des Zugriffs auf dein Vermögen. Bewahre ihn sicher auf!

Oracles

Oracles: Der Brückenschlag zwischen Blockchain und der realen Welt

Ein Oracle ist ein entscheidender Teil von Smart Contracts, da es externe Daten in die Blockchain bringt. Zum Beispiel könnte ein Smart Contract, der eine Versicherung für Landwirte bietet, Informationen über das Wetter benötigen. Ein Oracle liefert diese Daten und sorgt dafür, dass der Vertrag korrekt ausgeführt wird.

Arten von Oracles

Liefern digitale Informationen wie Aktienkurse oder Wetterdaten. Diese sind besonders wichtig für DeFi-Anwendungen und automatisierte Handelssysteme.

Interagieren mit der physischen Welt durch Sensoren und andere IoT-Geräte. Besonders wichtig für Supply-Chain-Management und industrielle Anwendungen.

Sammeln Daten von mehreren Quellen und erreichen Konsens, um die Zuverlässigkeit zu erhöhen. Dies verhindert Manipulation und erhöht die Datensicherheit.

Konsensmechanismen: Wie funktionieren sie?

Konsensmechanismen sind die Methoden, die Blockchains verwenden, um sicherzustellen, dass alle Transaktionen im Netzwerk korrekt und vertrauenswürdig sind. Es gibt verschiedene Arten von Konsensmechanismen, von denen die bekanntesten Proof of Work (PoW) und Proof of Stake (PoS) sind. Hier ist eine Übersicht über die häufigsten Konsensmechanismen, ihre Funktionsweise und einige Beispiele:

Konsensmechanismen:

Konsensmechanismus Beschreibung Beispiele
Proof of Work (PoW) Miner lösen komplexe mathematische Probleme, um Transaktionen zu validieren und neue Blöcke zu erstellen. Der erste Miner, der das Problem löst, fügt den Block zur Blockchain hinzu und erhält eine Belohnung. Bitcoin, Litecoin
Proof of Stake (PoS) Statt zu minen, „staken“ Validatoren eine bestimmte Menge an Coins als Sicherheit, um Transaktionen zu validieren. Validatoren werden basierend auf ihrer gestakten Menge ausgewählt. Ethereum (nach dem Wechsel zu PoS), Cardano
Delegated Proof of Stake (DPoS) Koinhaber wählen Delegierte, die Transaktionen im Namen der Nutzer validieren. Es handelt sich um eine demokratischere Version von PoS. EOS, TRON
Proof of Authority (PoA) Ein Konsensmechanismus, bei dem vorab genehmigte Validatoren aufgrund ihres Rufs Blöcke validieren. Es ist ein eher zentralisierter Ansatz. VeChain, xDai
Proof of Space (PoSpace) Teilnehmer stellen Speicherplatz zur Verfügung, um Transaktionen zu validieren. Es wird weniger auf Rechenleistung gesetzt, sondern auf die Menge des verfügbaren Speicherplatzes. Chia
Proof of Burn (PoB) Teilnehmer „verbrennen“ (senden Coins an eine unspendbare Adresse), um das Recht zu erhalten, Blöcke zu schreiben. Je mehr Coins verbrannt werden, desto höher ist die Chance, Blöcke hinzuzufügen. Slimcoin

Erläuterungen:

  1. Proof of Work (PoW): Miner müssen komplizierte Rechenaufgaben lösen, um Blöcke zu verifizieren. Der erste, der das Problem löst, fügt den Block hinzu und erhält eine Belohnung in Form von Coins (z.B. Bitcoin).
  2. Proof of Stake (PoS): Statt Rechenleistung werden gestakte Coins verwendet, um Blöcke zu validieren. Validatoren werden basierend auf der Menge an gestakten Coins ausgewählt.
  3. Delegated Proof of Stake (DPoS): In dieser Version von PoS wählen die Nutzer Delegierte, die Transaktionen für das Netzwerk validieren.
  4. Proof of Authority (PoA): Vertrauenswürdige Entitäten (Validatoren) werden ausgewählt, um Blöcke zu validieren. Dies ist ein zentralisierter Mechanismus.
  5. Proof of Space (PoSpace): Speicherplatz wird genutzt, um Blöcke zu validieren. Die Teilnehmer müssen Speicherplatz für das Netzwerk bereitstellen.
  6. Proof of Burn (PoB): Teilnehmer verbrennen Coins, um das Recht zu erhalten, Blöcke zur Blockchain hinzuzufügen.

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