Blockchain-Technologie: Die Grundlagen dezentraler Systeme und digitalen Vertrauens erforschen

Von Fouad Sabry

„Blockchain-Technologie“ ist ein unverzichtbarer Leitfaden für alle, die die Mechanismen hinter Blockchain und ihren weitreichenden Anwendungen verstehen möchten. Egal, ob Sie Berufstätiger, Student, Doktorand oder Enthusiast sind – dieses Buch bietet Ihnen einen tiefen Einblick in die Welt der Blockchain-Technologie. Die Reihe „Colored Coins“ bietet Lesern eine einzigartige Perspektive auf das Potenzial von Blockchain, und dieses Buch bildet da keine Ausnahme. Es entmystifiziert komplexe Konzepte und liefert klare Einblicke und praktische Beispiele. Durch die Auseinandersetzung mit diesem Buch erlangen Sie ein unschätzbares Verständnis, das Sie in der Welt der Kryptowährungen, dezentralen Plattformen und Blockchain-Lösungen von der Konkurrenz abheben kann.

Blockchain-Entdecken Sie die grundlegenden Konzepte der Blockchain-Technologie und ihren dezentralen Charakter.

Datenschutz und Blockchain-Erkunden Sie die entscheidende Rolle des Datenschutzes in Blockchain-Systemen und seine Auswirkungen auf die Nutzer.

Proof of Work-Verstehen Sie, wie Proof of Work die Sicherheit und Integrität des Blockchain-Netzwerks gewährleistet.

Kryptowährungs-Wallet-Erfahren Sie mehr über die zentrale Rolle von Kryptowährungs-Wallets bei der Sicherung digitaler Vermögenswerte.

Hedera (Distributed Ledger)-Erhalten Sie Einblicke in die Distributed-Ledger-Technologie von Hedera und ihre Anwendungsfälle.

Dezentrale autonome Organisation-Erfahren Sie mehr über DAOs, die eine dezentrale Governance ohne Intermediäre ermöglichen.

Distributed Ledger-Verstehen Sie, wie Distributed Ledger funktionieren und welche Vorteile sie für Blockchain-Ökosysteme bieten.

Dezentrale Anwendung-Entdecken Sie dezentrale Anwendungen (dApps) und ihr Potenzial, verschiedene Branchen zu revolutionieren.

Hyperledger-Untersuchen Sie die Rolle von Hyperledger bei der Entwicklung von Open-Source-Frameworks für Blockchain-Lösungen.

Bitcoin-Protokoll-Entdecken Sie das Protokoll hinter Bitcoin, der ersten und bekanntesten Kryptowährung.

Kryptowährung-Vertiefen Sie Ihr Verständnis von Kryptowährungen und ihren Auswirkungen auf das moderne Finanzwesen.

Vitalik Buterin-Erfahren Sie mehr über den Gründer von Ethereum, Vitalik Buterin, und seine Beiträge zur Blockchain-Innovation.

Ethereum Classic-Tauchen Sie ein in die Geschichte und Zukunft von Ethereum Classic, einem wichtigen Fork in der Blockchain-Welt.

Fork (Blockchain)-Entdecken Sie das Konzept von Blockchain-Forks und ihre Auswirkungen auf das Blockchain-Ökosystem.

Dogecoin-Verstehen Sie den Aufstieg von Dogecoin, einer Kryptowährung, die durch das Engagement der Community enorm an Popularität gewann.

Bitcoin-Tauchen Sie tiefer in die revolutionäre Rolle von Bitcoin in der Finanzwelt und seine anhaltende Relevanz ein.

Monero-Erfahren Sie mehr über Monero, eine datenschutzorientierte Kryptowährung, die anonyme Transaktionen priorisiert.

Ethereum-Entdecken Sie Ethereum, die Plattform, die Smart Contracts und dezentrale Anwendungen eingeführt hat.

Polkadot (Blockchain-Plattform)-Entdecken Sie Polkadots Vision, mehrere Blockchains zu einem vernetzten Ökosystem zu verbinden.

Litecoin-Gewinnen Sie Einblicke in Litecoin, eine schnellere und skalierbarere Alternative zu Bitcoin.

Cardano (Blockchain-Plattform)-Entdecken Sie Cardanos Ansatz zur Entwicklung einer sicheren und skalierbaren Blockchain-Plattform.

• Sprache: Deutsch
• Herausgeber: Eine Milliarde Sachkundig [German]
• Erscheinungsdatum: 26. Juni 2025

Buchvorschau

Kapitel 1 :Blockchain (Englisch)

Diese Art von Distributed Ledger wird als Blockchain bezeichnet. Es besteht aus expandierenden Listen von Informationen, die als Blöcke bezeichnet werden und durch die Verwendung von kryptografischen Hashes sicher miteinander verknüpft sind.  Ein kryptografischer Hash des Blocks, der davor stand, ein Zeitstempel und Transaktionsdaten sind in jedem Block enthalten. Transaktionsdaten werden in der Regel als Merkle-Baum geschrieben, wobei die Blätter die Datenknoten darstellen.  Aufgrund der Tatsache, dass jeder Block Informationen über den Block enthält, der vor ihm kam, bilden die Blöcke effektiv eine Kette (vergleiche die Datenstruktur der verknüpften Liste), wobei jeder nachfolgende Block mit den Blöcken verknüpft ist, die davor erschienen sind.  Daher sind Blockchain-Transaktionen resistent gegen Veränderungen, da die Daten in einem bestimmten Block nach der Aufzeichnung nicht rückwirkend geändert werden können, ohne alle folgenden Blöcke zu ändern und den Netzwerkkonsens zur Annahme dieser Änderungen einzuholen. Dies macht Blockchain-Transaktionen resistent gegen Modifikationen.  Auf diese Weise werden Blockchains vor böswilligen Verhaltensweisen wie der Schaffung von Vermögenswerten aus dem Nichts, Doppelausgaben, Fälschungen, Betrug und Diebstahl geschützt.

Blockchains werden oft von einem Peer-to-Peer (P2P)-Computernetzwerk verwaltet, um als öffentliches verteiltes Ledger zu dienen. In diesem Netzwerk halten sich die Knoten gemeinsam an ein Konsensalgorithmus-Protokoll, um neue Transaktionsblöcke hinzuzufügen und zu validieren.  Blockchains können von vornherein als sicher angesehen werden und sind ein Beispiel für ein verteiltes Computersystem mit hoher byzantinischer Fehlertoleranz. Und das, obwohl Blockchain-Datensätze nicht unveränderlich sind. Blockchains haben auch die Fähigkeit, sich zu forken, ohne ihre Integrität zu verlieren.

Eine Einzelperson (oder eine Gruppe von Personen) unter dem Namen (oder Pseudonym) Satoshi Nakamoto baute 2008 eine Blockchain mit der Absicht auf, als öffentliches verteiltes Hauptbuch für Transaktionen mit der Kryptowährung Bitcoin zu dienen. Diese Blockchain basierte auf der Arbeit, die in der Vergangenheit von Stuart Haber, W. Scott Stornetta und Dave Bayer geleistet wurde.  Bitcoin war die erste digitale Währung, die das Problem der doppelten Ausgaben anging, ohne dass eine vertrauenswürdige Behörde oder ein zentraler Server erforderlich war. Möglich wurde dies durch den Einsatz der Blockchain-Technologie in einer ihrer Komponenten.  Das Design von Bitcoin diente als Inspiration für die Entwicklung zusätzlicher Anwendungen und Blockchains, die für die breite Öffentlichkeit zugänglich und bei Kryptowährungen beliebt sind.  Es ist möglich, dass die Blockchain als eine Form der Zahlungsschiene angesehen werden könnte.

Es wurde vorgeschlagen, dass Unternehmen private Blockchains nutzen könnten.  Der Verkauf solcher privatisierten Blockchains ohne geeignete Sicherheitsarchitektur wurde von Computerworld als Schlangenöl bezeichnet. Auf der anderen Seite haben andere Personen vorgeschlagen, dass permissioned Blockchains, wenn sie gut konzipiert sind, dezentraler und damit in der Praxis sicherer sein könnten als permissionless Blockchains.

Einen ersten Vorschlag für ein Blockchain-ähnliches System machte der Kryptograph David Chaum in seiner Dissertation mit dem Titel Computer Systems Established, Maintain, and Trusted by Mutually Suspicious Groups im Jahr 1982.  Im Jahr 1991 berichteten Stuart Haber und W. über zusätzliche Arbeiten, die an einer kryptographisch sicheren Kette von Blöcken durchgeführt worden waren.  Es war Scott Stornetta.  Sie waren daran interessiert, ein System einzuführen, das verhindert, dass die Zeitstempel auf Dokumenten in irgendeiner Weise verändert werden.  Merkle-Bäume wurden im Jahr 1992 von Haber, Stornetta und Dave Bayer in das Design aufgenommen. Dies erleichterte die Sammlung mehrerer Dokumentenzertifikate in einem einzigen Block, was zu einer Steigerung der Produktivität des Systems führte.  Seit 1995 werden ihre Hashes für Dokumentenzertifikate wöchentlich in der New York Times veröffentlicht. Diese Veröffentlichung wurde von ihrer Firma Surety produziert.

Im Jahr 2008 hatte eine Person oder eine Gruppe von Personen namens Satoshi Nakamoto die Idee für die erste dezentralisierte Blockchain.  Durch die Verwendung einer Methode, die Hashcash ähnelt, um Blöcke mit einem Zeitstempel zu versehen, ohne dass sie von einer vertrauenswürdigen Partei signiert werden müssen, und durch die Bereitstellung eines Schwierigkeitsparameters zur Stabilisierung der Rate, mit der Blöcke zur Kette hinzugefügt werden, hat Nakamoto eine signifikante Verbesserung der Architektur vorgenommen.  Es war im folgenden Jahr, als Nakamoto das Design als grundlegenden Bestandteil der Kryptowährung Bitcoin in die Realität umsetzte. In dieser Funktion fungiert es als öffentliche Aufzeichnung für alle Transaktionen, die im Netzwerk stattfinden.

Insgesamt wurden im August 2014 zwanzig Terabyte (GB) durch die Größe der Blockchain-Datei für Bitcoin erreicht. Diese Datei enthält Datensätze aller Transaktionen, die im Netzwerk stattgefunden haben.  Im Januar 2015 war die Größe auf über 30 Gigabyte angestiegen, und zwischen Januar 2016 und Januar 2017 stieg die Größe der Bitcoin-Blockchain von 50 Gigabyte auf genau 100 Gigabyte.  Anfang 2020 hatte die Größe des Ledgers 200 Gigabyte überschritten.

In der ersten Arbeit, die von Satoshi Nakamoto verfasst wurde, wurden die Begriffe Block und Kette isoliert verwendet; Bis 2016 ist der Begriff Blockchain jedoch der am häufigsten verwendete