Bitcoin Grundlagen
Ab hier erfährst du etwas mehr über den technischen Teil von Bitcoin. Wie funktioniert das ganze Konstrukt überhaupt und wieso es so sicher ist. Auch hier sind die Themen stark vereinfacht dargestellt.
- Bitcoin ist ein autarkes und geschlossenes Netzwerk.
- Bitcoin ist komplett Softwarebasiert.
- Es gibt keinen CEO oder Chef.
- Jeder ist seine eigene Bank.
- Bitcoin funktioniert durch den Anreiz, einen gültigen Block für die Blockchain zu finden. Der Anreiz ist neue Bitcoin.
- Die Blockchain ist eine Kette mit Blöcken, in welchen die Transaktionen der User geschrieben werden.
- Bitcoin arbeitet mit einer Vielzahl von kryptografischen Funktionen.
- Ein öffentlich einsehbares Kassenbuch (Transaktionen im Block) speichert alle Transaktionen. Jeder kann es einsehen.
- Eine Transaktion kann nicht rückgängig gemacht oder gelöscht werden.
- Es gibt maximal ca. 21.000.000 Bitcoin. Alle 10 Minuten werden davon eine feste Anzahl an Bitcoin zur Verfügung gestellt.
Es gibt mehrere Akteure im Bitcoin-Netzwerk. Z. B.:
- Nodes (Überprüfer)
- Miner (Ersteller)
- User (Benutzer)
Die Grundvoraussetzung ist allerdings nur der Miner. Ein Miner erstellt den Block mit allen Transaktionen, die getätigt werden. Dazu muss der Miner eine Alphanumerische Folge “erraten”, welche sich aus vielen verschiedenen Faktoren zusammensetzt. Im folgenden immer als “Zahl” genannt. Diese Zahl kann in etwa wie folgt aussehen:
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Errät ein Miner diese Zahl, darf er den Block “schreiben” und erhält dafür eine Belohnung in Bitcoin. Dieser Vorgang bildet die Blockchain und wird ca. alle 10 Minuten ausgeführt. In dieser sind alle Blöcke unwiderruflich aneinander gekettet.
Vergleichen kann man es mit Glückslosen auf der Kirmes – je mehr Lose man hat, desto höher die Wahrscheinlichkeit den Hauptpreis zu gewinnen. Bei Bitcoin ist der gültige Block der Hauptpreis. Die Belohnung ist neue Bitcoin. Um die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, benötigt man mehrere Mining-Geräte, welche nach einer gültigen “Zahl” suchen. Ganz leicht erklärt: Würfeln, bis die richtige Zahl kommt.
Eine Node bestätigt die Gültigkeit einer Transaktion. Möchte Alice an Bob Bitcoin senden, werden diese für gültig erklärt. Sind alle Angaben einer Transaktion gültig, wird diese durch die Nodes freigegeben. Erst dann kann der Miner diese Transaktion in einen Block schreiben. Jeder Miner ist zwar auch eine Node, könnte aber eine evtl. ungültige Transaktion schreiben. Es benötigt demnach viele Nodes dies zu verhindern. Dadurch entsteht ein riesiges Netzwerk an Nodes weltweit. Alle Nodes untereinander unterhalten sich und gleichen Transaktionen ab. Auf jeder Node läuft die Bitcoin Software.
Sie und ich sind die User. Wir interagieren mit dem Netzwerk, indem wir Bitcoin versenden oder empfangen. Alles wird auf der Blockchain festgehalten. Tätigen wir eine Transaktion im Netzwerk, bekommt diese erst die Nodes. Ist alles in Ordnung, geht diese weiter in einen “Wartebereich”. Die Miner müssen diesen Wartebereich mit Transaktionen abarbeiten. Transaktionen mit einer höheren Gebühr werden bevorzugt. Wird eine Transaktion in einen Block geschrieben, gilt sie als gültig und ausgeführt. Ähnlich einer klassischen Banküberweisung mit Euros.
Stellen Sie sich vor, Sie sind ihre eigene Bank. Sie sind der Eigentümer, Geschäftsführer und verwalten alle Konten der Bank. Ihnen gehört das Gebäude und alle Gelder auf den Konten(1). Sie sind auch Ihr eigener Kunde, Sie haben die Schlüssel zum Tresor und tätigen alle Bankgeschäfte. Es ist nahezu unmöglich, Ihre Bank auszurauben. Ihre Bank hält nur eine einzige Währung und kann auch nur mit anderen Banken interagieren, welche die gleiche Währung nutzen.
Eine Wallet ist eine Bank in Form eines USB-Sticks. Klingt kompliziert? Ist es aber nicht.
Vergleichen Sie die Wallet mit der Bank. Sie können jederzeit neue Kontonummern generieren, dort Bitcoin einzahlen oder ausgeben. Ebenso ist Ihre Wallet eine EC-Karte. Oder Sie zahlen per Handy ihren Kaffee. Ihre Wallet ist Ihr persönliches “Fort Knox”, niemand kann in ihre Bank eintreten oder gar eindringen. Sie alleine halten die Schlüssel zum Tresor. Jeder kann Ihren Kontostand sehen, ohne zu wissen, wer Sie bist. Es gibt ein Regelwerk, an das sich alle anderen Banken halten.
Eine Wallet ist eine Art USB-Stick. Sie wird einmalig angeschafft und kann nahezu unendlich viele Konten und Kontonummern erstellen. Sie ist Ihre Bank, IhrTresor und die EC-Karte. Es muss aber nicht immer eine Wallet in USB-Stick Form sein (Hardware Wallet). Es gibt auch andere Arten von Wallets, wie z.B. eine App auf deinem Smartphone oder im Internetbrowser. Hier gibt es verschiedene Lösungen:
- Mobile-Wallet (Schlüssel werden meist in einer Cloud gespeichert)
- Custodial Wallets – der Anbieter der Wallet hält Ihre Schlüssel zur Wallet
- Non Custodial Wallets – Du hast die Kontrolle über deine Schlüssel
- Hot Wallet
- die oben genannten Mobile-Wallets
- z.B. ein eigener Bitcoin Knoten in Form einer Full-Node (PC mit kompletter Blockchain)
- Cold Wallet
- Hardware Wallet in Form eines USB-Sticks
Die Sicherheit der einzelnen Wallets variiert. Am sichersten ist die Cold-Wallet da diese an einem frei gewählten sicheren Ort gelagert werden kann und im eigenen Privatbesitz ist. Die Wallet wird nur für Transaktionen angeschlossen. Hingegen ist eine Hot-Wallet immer mit dem Internet verbunden, was mehrere Risiken birgt, z.B. wäre ein Hack des Smartphones oder der Full-Node.
Eine Wallet speichert keine Bitcoin. Die Wallet speichert lediglich einen privaten Schlüssel, welcher den Zugriff auf deine Bitcoin ermöglicht. Mehr dazu in einem anderen Punkt. Man versendet zwar die Bitcoin, aber nicht auf die Wallet sonden an die Schlüssel zur Wallet.
Es gibt einen Grundsatz bei Bitcoin – Not Your Keys Not Your BitCoins. Zu Deutsch: Nicht deine Schlüssel nicht deine Bitcoins. Jede Transaktion auf der Bitcoin Blockchain wird mit Schlüsseln getätigt. Es gibt einen Privaten- und einen öffentlichen Schlüssel. Ein Seed ist eine lange Alphanumerische Kombination, aus der man den Privaten und einen öffentlichen Schlüssel ableiten kann. Um sich diese unhandliche Kombination nicht merken zu müssen, gibt es die Möglichkeit eines Seed-Phrases.
Ein Seed-Phrase bildet sich aus 12 – 24 Wörtern aus einer Liste. Z.B. ist die 976 das Wort “ketchup”. Reiht man nun 24 Wörter hintereinander hat man einen Seed, also eine Liste mit Wörtern.
Die Ableitungsreihenfolge ist Seed → private key → public key → public address.
Deine public address oder den public key kannst du gerne öffentlich teilen, deinen private key oder gar die Mnemonic Phrase solltst du jedoch nicht mit anderen teilen, da diese vollen Zugriff auf deine Bitcoin Bestände bekämen.
Quelle: Blocktrainer
Aus Ihren Privaten und öffentlichen Schlüssel lassen sich die Bitcoin-Adressen ableiten – die „Kontonummern“. Von und an diese „Kontonummern“ versenden oder empfangen Sie den Bitcoin-Bestand.
Beispiel:
Gerade hat ein Miner die „richtige Zahl“ gefunden und bekommt Bitcoin als Belohnung. Von den 21 Mio. Bitcoin darf er sich aktuell 6,25 Bitcoin auszahlen. Diese Bitcoin darf er sich selbst an eine Bitcoin-Adresse senden (Coinbase Transaktion). Möchte der Miner diese Bitcoin an jemanden senden, bekommt er die Bitcoin-Adresse des Empfängers und sendet ihm die Bitcoin. Dieser wiederum kann die Bitcoin an Sie senden.
Es wird immer eine Wallet mit einem Seed benötigt, um eine Bitcoin-Adresse zu generieren. Tatsächlich werden keine Bitcoin „versendet“. Im Kassenbuch wird ein Eintrag geschrieben, dass Ihre Bitcoin-Adresse X Bitcoin hat. Mit Ihrem Seed auf Ihrer Wallet bestätigen Sie, dass diese Adresse Ihnen gehört, denn jede Adresse ist einmalig.
Eines der bekanntesten Events ist das Halving. Ungefähr alle 4 Jahre wird die Inflation von Bitcoin halbiert. Konkret heißt das, dass die Miner ab dem Halving nur noch halb so viele Bitcoin als Belohnung bekommen. In der Bitcoin Software ist festgeschrieben, wann das passiert – alle 210.000 Blöcke. 210.000 Blöcke ergeben in etwa 4 Jahre: 210.000 ÷ 6 ÷ 24 ÷ 365 = ~ 4 (Blockhöhe ÷ Blöcke pro Stunde ÷ Tage ÷ Jahre)
Bitcoin Miner bekommen eine Belohnung in Form von Bitcoin, wenn sie die “schwierige Zahl” gefunden haben und den Block mit den Transaktionen “minen”. Stand 11/2023 sind das 6,25 Bitcoin alle 10 Minuten / pro Block. Täglich stellt das Netzwerk ca. 900 Bitcoin (1440 / 10 * 6,25 = 900) zur Verfügung.
Im Frühjahr 2024 bekommen Miner nur noch die Hälfte der aktuellen Belohnung – 3,125 Bitcoin pro Block. Eine Übersicht aller Halvings gibt es hier. Die Erkenntnis daraus ist, dass die Inflation immer zu einem festen Zeitpunkt sinkt. Bitcoin ist das einzige Asset der Welt, wo die Inflationsrate kontinuierlich und kontrolliert abnimmt. Da immer weniger neue Bitcoin auf den Markt kommen, werden immer weniger Bitcoin zum Kauf zur Verfügung stehen.
Miner und Nodes sichern das Netzwerk. Nodes durch das Verifizieren von Transaktionen, Miner durch das Minen der Blöcke.
Ein Bild sagt bekanntlich mehr als tausend Worte:
Die einzelnen Punkte sind Nodes im Netzwerk. Heißt, jede Node hat die exakt gleiche Kopie aller Bitcoin Transaktionen (Blockchain). Fallen mal einige dieser Nodes aus, ist das nicht weiter schlimm. Denn das gute ist: Jeder, Sie oder ich, können eine solche Node betreiben oder einfach die komplette Bitcoin Historie herunterladen. Ein PC oder Laptop kann als Node fungieren. Über “Peer-to-Peer” werden die Blockchain-Kopien an alle Teilnehmer im Netzwerk verteilt. Wussten Sie, dass es Bitcoin-Satelliten gibt? Diese teilen ebenfalls die Blockchain – sogar ohne Internet.
Der Begriff “Mining” ist eine Ableitung vom “Goldmining”. Im Englischen heißt “nach Gold schürfen” “Mining”. Findet ein Miner ein Nugget, hat er diesen gemined. Findet ein Bitcoin Miner eine bestimmte Zahl, darf er einen Block minen. Die Zahl bildet sich aus vielen Faktoren und ändert sich kontinuierlich. Es ist also pures Glück, wenn jemand diese Zahl errät. Um seine Chancen zu erhöhen, benötigt man mehr Power, ähnlich wie beim Auto: Will man schneller vorankommen, benötigt man mehr PS.
Ein Block wird ca. alle 10 Minuten “gemined”, so steht es im Bitcoin Protokoll, das ist fix. Eine zu erratene Zahl soll demnach so schwer sein, dass alle Mining Geräte es schaffen, diese Zahl in 10 Minuten zu erraten. Geht das schneller, wird die Zahl schwieriger (Difficulty Adjustment). Je schwieriger die Zahl, desto länger wird es brauchen, diese zu erraten. Da das Netzwerk wie ein Organismus ist, ändert sich die Teilnehmer bzw. die Anzahl der Mininggeräte. Mal mehr, mal weniger. Alle 2016 Blöcke (gefundene Zahlen) schaut die Bitcoin Software, wie lange es im Durchschnitt gedauert hat, diese Zahl zu finden. Alle ca. 14 Tage (2016 ÷ 6 ÷ 24) wird die Schwierigkeit der Zahl angepasst. Findet ein Miner diese Zahl, darf er den Block mit den Transaktionen minen. Dann geht das “Spiel” von vorne los.
Die Stärke des Netzwerks wird in “Hashrate” bemessen. Jedes Mining Gerät schafft eine Anzahl Hashes pro Sekunde zu berechnen. Ein Hash ist eine kryptografische Funktion. Über die Schwierigkeit der zu erratenden Zahl weiß die Software, wie viele Hashes pro Sekunde es benötigt, diese zu erraten. Davon lässt sich die Hashrate des Netzwerkes ableiten.
Es wäre für den Anfang zu kompliziert, das zu vertiefen. Je höher die “Hashrate”, desto größer und sicherer ist das Netzwerk.
Wichtig, gelesen zu haben:
- Hashrate
- Difficulty Adjustment
Was hat das jetzt mit der Sicherheit des Netzwerkes zu tun? Die Sicherheit ergibt sich aus der Unumkehrbarkeit eines Blocks. Ist ein Block gemined, kann das nur mit noch mehr Gesamt-Hashrate rückgängig oder geändert werden. Allerdings gilt das als sehr unwahrscheinlich bis nahezu unmöglich. Bei steigender Hashrate wird das Netzwerk noch sicherer. Es gibt viele Faktoren, wieso ein Angriff auf das Netzwerk sinnlos ist. Dazu gehört die Unwirtschaftlichkeit und der selbst zugefügte Schaden.
Für das Versenden von Bitcoin werden Gebühren berechnet, welche die Miner bekommen. Wie hoch die Gebühr ist, entscheidet der Sender selbst. Allerdings ist es eher unwahrscheinlich, dass ein Miner eine Transaktion mit geringen Gebühren einer mit höheren Gebühren vorzieht oder überhaupt berücksichtigt.
Nachdem eine Transaktion von den Nodes verifiziert wurde, kommt diese in den Mempool – der Wartebereich für alle Transaktionen. Hier kann man folgendes sehen:
- Alle Transaktionen in den einzelnen Blöcken von 1 bis heute
- Die ungefähren Gebühren für eine Transaktion
- Wann die eigene Transaktion durch die Miner bestätigt wird / wurde
Bevor Ihre Wallet die Transaktion ausführt, werden Ihnen die Gebühren für die Transaktion angezeigt, ähnlich wie auf dem oberen Bild. Diese kann auch selbst angepasst werden, was anfangs allerdings nicht zu empfehlen ist. Diese Gebühr wird in “Sats pro vBytes” (Satoshis pro virtuellen Byte) berechnet.
Eine Transaktion hat eine gewisse Länge: “Bob möchte an Alice 1 Bitcoin senden” Das sind 36 Zeichen und benötigen 72 Byte Speicherplatz in einem Block. Ein Bitcoin Block hat in der Regel 1 MB, maximal 4 MB, dann ist er voll. Ist ein Block mit Transaktionen voll, aber die Miner haben die “Zahl” noch nicht erraten, können Transaktionen hinzugefügt oder aus herausgeschmissen werden. Hier kommen wir wieder zu den Gebühren.
Je höher die mitgegebene Gebühr pro vByte ist, desto wahrscheinlicher ist es, dass die Transaktion in den nächsten Block geschrieben wird. Ist die Gebühr für den nächsten Block zu gering, wandert die Transaktion in einen der danach kommenden Blöcke. Sie müssen also so lange warten, bis die mitgegebene Gebühr für den nächsten Block ausreicht. Haben Sie deine Gebühr festgelegt, kann sie nicht wieder geändert werden. Entweder haben Sie also Zeit oder sind bereit, eine höhere Gebühr zu bezahlen.
Ein Miner bekommt also die Belohnung für die richtige “Zahl” plus alle Transaktionsgebühren. Es gibt mehrere Thesen zu den Gebühren. Nach jedem Halving halbiert sich die Belohnung pro Block. Ein Miner bekommt also weniger Bitcoin, ergo auch weniger FIAT-Geld, sofern er die Bitcoin verkauft. Nun müssten die Gebühren so hoch sein, dass die Miner den “Verlust” ausgleichen oder der Kurs in FIAT-Geld muss dementsprechend doppelt so hoch sein um das gleiche wie bisher zu bekommen. Die These lautet, dass weniger Transaktionen getätigt werden, weil diese einfach zu teuer werden.
Eine andere These ist, dass die Miner den Betrieb einstellen, sobald das Halvin stattgefunden hat und die Transaktionsgebühren nicht ausreichen um den Miner provitabel zu halten. Da Bitcoin bereits 3 Halvings hinter sich hat, konnte sich keine der Thesen Bewahrheiten. Allerdings kann es bei steigenden Preisen pro Bitcoin anders kommen als bisher. Die Miner können die Gebühren nicht unmittelbar beeinflussen, da diese durch den User vorgegeben werden.
