Blockchain zum Anfassen
Blockchain klingt nach Krypto, Hype und Stromfressern. Im Kern ist es eine erstaunlich einfache Idee: ein Kassenbuch, bei dem jede Seite den Fingerabdruck der vorherigen trägt, und von dem sehr viele Leute eine Kopie haben. Unten kannst du selbst versuchen, es zu fälschen.
Ändere einen Text in Block 2, zum Beispiel „5 €“ in „50 €“.
Blockchain in drei Sätzen
Eine Blockchain ist eine Liste von Einträgen, die in Blöcke gepackt sind. Jeder Block enthält den Fingerabdruck des Blocks davor. Ändert jemand einen alten Eintrag, passt kein Fingerabdruck danach mehr, und weil viele Rechner dieselbe Liste führen, fällt die Änderung sofort auf.
Das ist alles. Kein Zauber, keine Münzen. Bitcoin, NFTs und Smart Contracts sind Dinge, die Leute auf diese Idee draufgebaut haben.
Die drei Zutaten
1. Der Fingerabdruck: Hash
Eine Hash-Funktion macht aus beliebigen Daten eine kurze Zeichenkette mit fester Länge. Die Demo oben nutzt SHA-256, dieselbe Funktion wie Bitcoin. Heraus kommen immer 64 Zeichen, egal ob du ein Wort oder ein ganzes Buch hineinsteckst.
- Gleiche Eingabe, gleicher Hash. Immer, auf jedem Rechner der Welt.
- Ein Zeichen anders, alles anders. Aus „5 €“ wird „50 €“, und der Hash sieht völlig neu aus. Probier es oben aus.
- Kein Weg zurück. Aus dem Hash lässt sich die Eingabe nicht berechnen. Man kann nur raten.
2. Die Kette
Jeder Block speichert den Hash seines Vorgängers. Dieser Hash fließt in seinen eigenen Hash mit ein. Wer Block 2 ändert, ändert also den Hash von Block 2, damit den „vorherigen Hash“ in Block 3, damit den Hash von Block 3 und so weiter bis zum Ende. Ein einziger geänderter Buchstabe zieht sich durch die ganze Kette.
Wer die Vergangenheit ändert, muss die ganze Zukunft neu schreiben.
3. Viele Kopien und eine Regel
Eine Kette auf einem einzigen Rechner wäre nutzlos. Der Besitzer könnte einfach alles neu berechnen. Deshalb führen viele unabhängige Rechner, sogenannte Knoten, dieselbe Kette. Und es gibt eine Regel, wer den nächsten Block anhängen darf. Diese Regel heißt Konsens.
- Proof of WorkWer anhängen will, muss ein Rätsel lösen: eine Zahl finden (die Nonce), mit der der Hash des Blocks mit genug Nullen beginnt. Das geht nur durch Raten. Wer zuerst richtig liegt, darf anhängen. So arbeitet Bitcoin.
- Proof of StakeStatt Rechenarbeit hinterlegt man Pfand. Wer anhängen darf, wird nach Pfand ausgewählt. Wer betrügt, verliert einen Teil davon. So arbeitet Ethereum seit September 2022.
- Erlaubte TeilnehmerIn geschlossenen Ketten, etwa zwischen ein paar Firmen, stimmen bekannte Teilnehmer ab. Kein Rätsel, kein Pfand, dafür muss man wissen, wer mitmacht.
Warum Fälschen so teuer ist
In der Demo musst du nach einer Änderung jeden Block ab der Änderung neu minen. Bei drei Nullen dauert das ein paar tausend Versuche pro Block, also einen Augenblick. Jede weitere Null macht die Arbeit im Schnitt 16-mal größer, weil jedes Zeichen 16 mögliche Werte hat.
Bei Bitcoin beginnt ein gültiger Hash heute mit um die 19 Nullen, und alle rund zehn Minuten kommt ein neuer Block dazu. Ein Fälscher müsste also alte Blöcke neu berechnen und gleichzeitig schneller sein als alle anderen zusammen, die vorne weiterbauen. Das klappt nur mit mehr als der Hälfte der gesamten Rechenleistung. Man spricht vom 51-%-Angriff.
Genau das zeigt die Leiste unter der Demo. Auch wenn du deine Kette komplett neu minest, ist sie zwar gültig, aber anders als die der vier anderen Knoten. Das Netz folgt der Mehrheit. Deine Fälschung bleibt deine Privatmeinung.
Woher die Idee kommt
- Stuart Haber und W. Scott Stornetta beschreiben, wie man Dokumente mit einer Hash-Kette fälschungssicher mit Zeitstempel versieht. Die Kette gab es also vor dem Geld.
- Jemand unter dem Namen Satoshi Nakamoto veröffentlicht das Bitcoin-Whitepaper „Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System“. Neu ist die Kombination: Hash-Kette, offenes Netz und Proof of Work.
- Der erste Bitcoin-Block entsteht, der sogenannte Genesis-Block.
- Ethereum startet. Die Kette speichert nicht nur Überweisungen, sondern auch kleine Programme, die Smart Contracts.
- Ethereum stellt von Proof of Work auf Proof of Stake um („The Merge“). Laut Ethereum Foundation sinkt der Energiebedarf um rund 99,95 %.
Wann sich eine Blockchain lohnt
Die ehrliche Antwort ist: seltener, als die Werbung behauptet. Eine Blockchain löst ein bestimmtes Problem. Mehrere Parteien wollen dieselben Daten führen, haben keinen gemeinsamen Chef und vertrauen sich nicht. Fehlt eines davon, gibt es meist einfachere Lösungen.
| Situation | Normale Datenbank | Blockchain |
|---|---|---|
| Eine Firma führt die Daten | Passt | Übertrieben |
| Mehrere Partner, die sich vertrauen | Passt, mit gemeinsamem Zugang | Meist übertrieben |
| Viele Parteien ohne gemeinsamen Betreiber, ohne Vertrauen | Schwierig: Wer ist Admin? | Passt |
| Daten müssen korrigiert oder gelöscht werden können, z. B. nach DSGVO | Passt | Schwierig, die Kette vergisst nichts |
| Beweisen, dass etwas zu einem Zeitpunkt so existierte | Möglich mit Hash-Kette | Passt, öffentlich prüfbar |
| Viele Schreibvorgänge pro Sekunde, billig | Passt | Langsamer und kostet Gebühren |
Was wir bei VARTAKT daraus machen
Wir werden in Projekten immer wieder gefragt, ob da nicht eine Blockchain rein sollte. Unsere Antwort ist meistens: noch nicht. Die Idee dahinter nehmen wir trotzdem gerne mit.
- Erst ein Buch, das nur wächst. Ein Kassenbuch, in dem nichts geändert und nichts gelöscht wird. Fehler werden mit einer Gegenbuchung korrigiert, wie in der Buchhaltung. Jeder Eintrag trägt den Hash des vorigen, genau wie in der Demo.
- Nur den Fingerabdruck veröffentlichen. Aus vielen Einträgen lässt sich ein einziger Gesamt-Hash bilden (ein Merkle-Root). Den kann man regelmäßig öffentlich machen. Die Daten bleiben geschützt, und trotzdem kann später jeder prüfen, dass nichts verändert wurde.
- Keine persönlichen Daten in eine Kette. Namen, E-Mails und Adressen haben in einer Blockchain nichts verloren. Was einmal drin ist, bekommt man nicht mehr heraus.
- Erst rechtlich prüfen, dann Token. Sobald Punkte oder Token einen Geldwert bekommen und handelbar werden, kann daraus schnell ein Finanzprodukt werden. Das klären wir mit Anwälten, bevor wir eine Zeile Smart Contract schreiben.
So bekommt ein Projekt die Transparenz einer Blockchain, ohne gleich Gebühren, Wallets und Rechtsrisiko mitzukaufen. Und wenn es später wirklich eine Kette braucht, ist das Fundament schon da.
Wie die Demo funktioniert
Die Hashes oben sind echt. Jeder Block wird aus Nummer, vorherigem Hash, Text und Nonce zusammengesetzt und mit crypto.subtle.digest("SHA-256") gehasht, also mit der eingebauten Krypto-Schnittstelle deines Browsers. Bitcoin hasht übrigens zweimal hintereinander und mit einem anderen Block-Aufbau, das Prinzip ist dasselbe.
Beim Minen probiert die Seite die Nonces 0, 1, 2 und so weiter durch, in Paketen zu je 500, damit die Seite bedienbar bleibt. Die vier anderen Knoten sind die Original-Kette, die beim Laden der Seite gespeichert wurde. Es gibt keine Bibliothek, keinen Server und kein Tracking. Nichts von dem, was du eintippst, verlässt deinen Rechner.
Häufige Fragen
Ist Blockchain dasselbe wie Bitcoin?
Nein. Bitcoin ist die erste bekannte Anwendung, ein digitales Zahlungssystem. Die Blockchain ist die Technik darunter: ein gemeinsames Kassenbuch, das sich nur ergänzen und nicht unbemerkt ändern lässt.
Kann man eine Blockchain hacken?
Einen alten Eintrag zu ändern heißt, alle Blöcke danach neu zu berechnen und dabei schneller zu sein als der Rest des Netzes. Das braucht mehr als die Hälfte der Rechenleistung oder des Pfands. Bei großen Netzen ist das extrem teuer. Bei kleinen Netzen ist es schon passiert. Gehackt werden in der Praxis meist nicht die Ketten, sondern Börsen, Wallets und fehlerhafte Smart Contracts.
Verbraucht eine Blockchain viel Strom?
Proof of Work schon, weil weltweit Rechner um die Wette raten. Proof of Stake kommt ohne dieses Raten aus und braucht nur einen Bruchteil davon. Ethereum spart laut Ethereum Foundation seit der Umstellung rund 99,95 % Energie.
Was ist ein Smart Contract?
Ein kleines Programm, das in der Kette gespeichert ist und dort von allen Knoten gleich ausgeführt wird. Zum Beispiel: „Wenn zwei von drei Leuten zustimmen, gib das Geld frei.“ Weil es in der Kette liegt, kann es niemand heimlich ändern. Leider auch nicht, wenn ein Fehler drin ist.
Braucht mein Projekt eine Blockchain?
Meistens nicht. Schau in die Tabelle oben. Wenn eine Firma die Daten führt, reicht ein Buch, das nur anhängt und jeden Eintrag mit dem Hash des vorigen verknüpft. Wenn du unsicher bist, schreib uns. Wir sagen dir auch, wenn du keine brauchst.
Blockchain you can touch
A blockchain is a list of records packed into blocks, where every block stores the hash of the block before it. Change one old record and every hash after it breaks. Because many independent nodes keep a copy, the change is noticed immediately. VARTAKT, a software studio from Berlin, built an in-browser demo with real SHA-256 hashes: edit a block, watch the chain break, re-mine it nonce by nonce, and see that the network of five copies still disagrees with you. The article also covers proof of work versus proof of stake, a short history from Haber and Stornetta (1991) to Ethereum's merge (2022), and an honest table on when a regular append-only database with a hash chain is the better choice.