Um den Ablauf einer Transaktion nachvollziehen zu können und das Bitcoin-Ecosystem als Ganzes verstehen zu können, ist ein gewisses Grundwissen notwendig. Ich möchte hier versuchen, dieses Grundwissen zu vermitteln indem ich den Ablauf einer Transaktion und die verschiedenen Beteiligten vorstelle. Dabei wird bewusst auf kryptographische Details verzichtet, um die Simplizität zu gewährleisten.

Beteiligte

Es gibt verschiedene Beteiligte innerhalb des Bitcoin-Blockchain Wirtschaftssystems. Jedem von diesem wird eine andere Rolle zuteil und jeder erfüllt eine wichtige Aufgabe.

  • Full-Nodes/Knotenpunkte
    • Sorgen für die Authentizität und Sicherheit der Blockchain
    • Haben den kompletten Blocksatz heruntergeladen und gleichen fortlaufend ihren Bestand mit den aktuellen Blöcken, die im Netzwerk kommuniziert werden, ab. Gleichzeitig kommunizieren sie alle anfallenden Transaktionen an das Netzwerk weiter und initiieren auf diesem Wege neue Transaktionen.
    • Um einen solchen zu betreiben werden Speicherplatz auf der Festplatte benötigt, der sich fortlaufend erweitert und eine gewisse Mindestmenge an Arbeitsspeicher. Anschließend muss die gesamte Transaktionshistorie der Bitcoin-Blockchain heruntergeladen werden und fortlaufend aktualisiert werden.
    • Mit diesen kann genauso eine wallet bzw. ein Konto betrieben und Transaktionen versendet werden.
    • Haben diese Full-Nodes einen Vorteil? Nein. Zumindest keinen monetären Vorteil. Sie dürfen nicht mit den Minern verwechselt werden. Die Knotenpunkte tragen allerdings zur Sicherheit der Blockchain bei. Noch dazu muss beim Betrieb einer solchen, nicht auf Systeme von Dritten vertraut werden.
  • Light-Nodes/Light Clients
    • Normale Benutzer der Blockchain die mit einem wallet und ihren Adressen mit der Blockchain interagieren. Entsprechende Transaktionen werden dann an die Knotenpunkte geschickt und von dort in das Bitcoin Netzwerk kommuniziert.
    • Neue Transaktionen können jedoch erzeugt und validiert werden.
    • Somit ist es möglich bereits auf einfachem Wege, wie zB. Mit einem Handy mit der Blockchain zu kommunizieren.
  • Miner
    • Diese stellen Rechenpower zur Verfügung, um so die Blockchain fortzuschreiben. Mehr dazu im Beitrag zu Mining.
    • Sie stehen im fortlaufenden Wettbewerb zu anderen Minern im Rennen um das Auffinden des neuesten Blocks.
    • Dafür werden sie mit Transaktionskosten und dem Block-Reward belohnt. Dieser beträgt aktuell 12,5 Bitcoin und wird im Frühjahr 2020 auf 6,25 halbiert.
Ablauf

Mit der Erstellung einer wallet bzw. eines Kontos werden eine oder mehrere öffentliche Adressen generiert. Diese bestehen aus einer Kolonne aus Zahlen und Buchstaben. Gleichzeitig wird ein privater Schlüssel erzeugt. Der öffentlichen Adresse ist eine bestimmte Anzahl an Bitcoins zugeordnet. Wird nun eine Transaktion erstellt, beinhaltet diese die öffentliche Adresse des Versenders und des Empfängers und die Anzahl der versendeten Bitcoins. Noch dazu wird die Transaktion jeweils mit einem Zeitstempel versehen. Hinzugefügt sei es, dass noch ein paar kryptographische Details fehlen. Auf diese soll, zwecks der Einfachheit der Erklärung, erst im zugehörigen Beitrag zum Mining eingegangen werden.

Erfolgt nun eine Transaktion wird die öffentliche Adresse an das Netzwerk kommuniziert, um so einen Eigentumsnachweis über die zugehörigen Bitcoins zu erbringen. Anschließend wird die Transaktion mit dem privaten Schlüssel signiert.

Dieses Prinzip der asymmetrischen Verschlüsselung lässt sich am ehesten mit Briefkästen vergleichen. Meine öffentliche Adresse ist mein Briefkasten. Dieser ist in der Bitcoin Blockchain durchsichtig, sodass jeder sehen kann was sich darin befindet. Kommuniziere ich nun den Standort meines Briefkastens kann mir jeder Briefe bzw. Bitcoins schicken. Durch den pseudoanonymisierten Aufbau der Blockchain ist jedoch keinem Beteiligtem bekannt, dass mir dieser Briefkasten gehört. Erst wenn ich meinen Namen darauf klebe und ihn mir zuordne, werde ich mit diesem verknüpft. Diese Zuordnung muss innerhalb der Blockchain nicht zwingend erfolgen. Gezwungenermaßen erfolgt sie dennoch bei Kontakt zur herkömmlichen Bankenwelt. Allerdings ist es auch dann nicht ohne weiteres möglich sämtliche Zahlungsströme nachzuvollziehen, da man verschiedene Adressen verwenden kann und Transaktionen in unterschiedlicher Höhe durchführen kann. Zu beachten gilt hierzu, dass zunächst nur der betroffene Intermediär, der deinen echten Namen kennt die Transaktion dir zuordnen kann. Innerhalb der Blockchain selbst bleibst du anonym.

Aber zurück zu unserer Metapher der Briefkästen. Wurde ein solcher Briefkasten angelegt, kannst nur du ihn mittels deines Schlüssels öffnen. Gleichzeitig fungiert dieser Schlüssel auch als deine Unterschrift für ausgehende Transaktionen. Gib ihn daher niemals an Dritte weiter!

Deine wallet dient in diesem Zusammenspiel als graphische Schnittstelle zwischen dem Benutzer und dem Bitcoin-Netzwerk und ermöglicht die Kommunikation mit diesem. Die Transaktion wird anschließend an einen oder mehrere Knotenpunkte kommuniziert und landet zunächst im Mempool. Dieser stellt die Menge aller Transaktionen dar, die von den Full-Nodes bereits verifiziert wurden aber noch nicht bestätigt wurden. Eine Bestätigung erfolgt erst durch das Zusammenfassen der Transaktionen in einen Block von einem Miner durch den Prozess des Minings. Dies läuft durch Proof of Work ab mittels Hashings.

Am Ende des Ablaufs muss die Transaktion nur noch bestätigt werden. Diese Bestätigung soll nach 6 Blöcken erfolgen. Danach ist der Aufwand zu groß die Blockchain noch nachträglich umzuschreiben und die Transaktion gilt als unumkehrbar.

Dabei ist ausreichend, wenn die Transaktion schon an den Empfänger über das Bitcoin-Netzwerk kommuniziert wurde. Ein Abbruch bzw. Veränderung sind ohnehin nicht mehr möglich und mit fortschreitender Zeit wird die Transaktion immer sicherer. Wurde ein entsprechender Output erst einmal signiert, verändert sich das gesamte Bitcoin Kassenbuch, da die entsprechenden Bitcoin einem neuen Besitzer zugeordnet werden. Diese Adresse wird dann an das Netzwerk kommuniziert, da alle Beteiligten wissen, wem wie viele Bitcoins zuzuordnen sind.

Wird ein neuer Block gefunden und kryptographisch angehängt, erfolgt das Rennen um den neuen Block von Neuem. Ein detaillierterer Beitrag zum Mining mit kryptographischem Hintergrund wird folgen.