“Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System”. Mit diesem Titel beginnt ein 2008 veröffentlichtes Whitepaper von Satoshi Nakamoto. Die Identität des Autors unterliegt bis heute wilden Spekulationen. Über einen Zusammenschluss der südkoreanischen, japanischen und US-amerikanischen Technologie-Giganten Samsung, Toshiba, Nakamichi und Motorola (“SaToshi NakaMoto”) wird daher ebenso gemutmaßt, wie über eine mögliche Urheberschaft amerikanischer Geheimdienste, die die Kontrolle und Überwachung des gesamten globalen (Krypto-)Zahlungsverkehrs im Sinne hatten.

Auch haben sich Einzelpersonen wie der australische Unternehmer Craig Steven Wright selbst als Satoshi bezeichnet oder wurden wie Elon Musk, dem Investor und Geschäftsführer des Elektroauto-Herstellers Tesla, der Urheberschaft verdächtigt. Die wahre Identität Nakamotos wird vermutlich niemals aufgedeckt werden.

Bitcoin als Reaktion auf Finanzkrise 2007

Die Entwicklung des Bitcoins verfolgte als unmittelbare Reaktion auf die Finanzkrise ab 2007 das Ziel, eine inflationssichere globale Ersatzwährung zu schaffen, die fälschungssicher und dezentral auf einem sehr großen Verbund von Rechnersystemen weltweit synchron vorgehalten wird. Rein technisch betrachtet handelt es sich bei diesem Verfahren um ein Peer-to-Peer-Netzwerk, bei dem jeder Rechner sowohl als Server (Anbieter) als auch als Client (Nutzer) fungiert.

Peer-to-Peer-Netze wurden der breiten Öffentlichkeit erstmals 1999 durch die Musiktauschbörse Napster bekannt, bei der sich die damals neuartigen MP3-Musikdateien einfach tauschen ließen. (Der Vollständigkeit muss erwähnt werden, dass lediglich der Datenaustausch “Peer-to-Peer” erfolgte. Die Anmeldung der Benutzer-PCs geschah weiterhin über einen zentralen Server.) Die Entdeckung anderer Teilnehmer wird unter anderem durch eine Liste bekannter Knoten, englisch Nodes, und durch ausgeklügelte Nachbarerkennungsmechanismen (Neighbor Discovery Protocols, NDP) sichergestellt.

Für die Initiierung von Bitcoin-Überweisungen wird auf hochkomplexe kryptographische Verfahren zurückgegriffen, die eine Transaktion durch den privaten Schlüssel signieren und somit für die weitere Verarbeitung legitimieren. In der asymmetrischen Kryptographie existieren zum Ver- und Entschlüsseln von Texten jeweils zwei verschiedene Schlüssel, die zu einem Schlüsselpaar zusammengefasst werden und zu sich selbst invers sind. Das bedeutet, dass eine lesbare Nachricht durch den so bezeichneten öffentlichen Schlüssel, englisch Public Key, verschlüsselt und durch den privaten Schlüssel wieder entschlüsselt wird.

Bitcoin ist die Plattform, bitcoin die Währung

Als kleiner Exkurs sei an dieser Stelle angemerkt, dass Bitcoin im Prinzip ausschließlich die Plattform für Konten und Währungstransfers darstellt, während die eigentliche Kryptowährung als bitcoin (in Kleinschreibung) bezeichnet wird. Um eine bessere Lesbarkeit zu gewährleisten, wird in diesem Artikel jedoch mit Bitcoin sowohl die Plattform, als auch die zugehörige Kryptowährung selbst bezeichnet.

Eine Entschlüsselung der zuvor verschlüsselten Nachricht durch eine erneute Anwendung des Public Keys ist nicht möglich. Dieses System kommt beispielsweise bei der Verschlüsselung von E-Mails zum Einsatz, für die zuvor der öffentliche Schlüssel an alle Personen verteilt worden ist, die dem Empfänger eine Nachricht schicken möchten. Diese verschlüsseln ihre Nachricht mit seinem öffentlichen Schlüssel und versenden sie an ihn. Der Empfänger kann die Nachricht anschließend durch die Anwendung seines geheimen privaten Schlüssels entschlüsseln und lesbar machen. Dementsprechend sollte er den geheimen Schlüssel niemals in fremde Hände geben und ihn unbedingt gegen einen Verlust schützen.

Was mit einem Miner gemeint ist

Ein weiterer Begriff aus dem Blockchain-Universum ist der Miner. Miner sind spezielle Teilnehmer der Blockchain, welche Transaktionen auf ihre Korrektheit hin validieren, indem sie beispielsweise den Kontostand einer Wallet auf Deckung überprüfen. Es ist einleuchtend, dass von einer Wallet mit zwei bitcoins keine Überweisung über sieben bitcoins stattfinden kann.

Weitaus wichtiger ist für einen Miner jedoch die Gewissheit, dass eine Transaktion tatsächlich von dem Eigentümer der Brieftasche angestoßen worden ist, von der aus jetzt Bitcoins an eine andere Wallet transferiert werden sollen. Wer möchte schon andere Menschen über seine Finanzen bestimmen lassen?

Der Nachweis der Authentizität, also dass der Sender wirklich der Eigentümer der Wallet ist, wird über eine Signatur der Transaktion realisiert. Eine Signatur stellt ebenfalls eine kryptographische Funktion dar, die jedoch exakt andersherum ausgeführt wird, als es bei einer E-Mail-Verschlüsselung geschieht.

Der Sender eines bitcoin-Betrages verschlüsselt seine Transaktion nämlich mit (Achtung!) seinem privaten Schlüssel und sendet sie in das Bitcoin-Netz, genauer gesagt: in die Bitcoin-Blockchain. Der öffentliche Schlüssel stellt in diesem Kontext – vereinfacht gesagt – die Kontonummer seiner Bitcoin-Wallet dar und ist der Blockchain somit bekannt. Es stellt sich die berechtigte Frage, welchen Sinn eine Verschlüsselung mit dem privaten Schlüssel macht, wenn jeder Teilnehmer mit dem öffentlichen Schlüssel des Senders diese entschlüsseln kann.

Die Gegenfrage lautet folgendermaßen: Wer verfügt als einziger über den privaten Schlüssel, der Transaktionen signieren kann, welche später durch die Blockchain und den öffentlichen Schlüssel wieder entschlüsselt werden können? Richtig, der legitime Eigentümer der Wallet!

Kurz erklärt: Das sind Block und Chain in der Blockchain

Eine validierte Transaktion wird mit weiteren Transaktionen in einen Block gruppiert. Die Blockgröße beträgt beim Bitcoin ein Megabyte, also 1 MB. Die Berechnung eines Blocks dauert aktuell (Mai 2018) etwa zehn Minuten, bevor er tatsächlich an die Blockchain angehängt wird. Dies erklärt den Begriff “Block” der Blockchain. Es fehlt somit noch eine Erläuterung des Begriffes Chain (= Kette).

Für jede Transaktion wird erneut über ein komplexes mathematisches Verfahren ein Fingerabdruck erzeugt. Dieser Fingerabdruck wird auch als Hashwert oder einfach Hash bezeichnet. Ein Hash bildet einen beliebig langen Ausgangswert wie Texte, Bilder, Videos oder Audiodateien auf eine Zeichenfolge fester Größe ab. Bitcoin verwendet beispielsweise den sicheren Secure Hash Algorithm mit einer korrespondierenden Zeichenfolge von 64 Hexadezimalzeichen (0-9 und A-F). Dies entspricht 256 Bit, weswegen bei der Berechnung des Fingerabdrucks bei Bitcoin-Blöcken SHA-256 Verwendung findet.

Das Wort Bitcoin hat zum Beispiel folgenden SHA-256-Hash: b4056df6691f8dc72e56302ddad345d65fead3ead9299609a826e2344eb63aa4.

Ändert sich nur ein Zeichen (tatsächlich reicht ein einzelnes Bit), ändert sich der resultierende Hash.

Bitcoin wird zu 2af349df02bd87c74c248dbf85f416d77e7790cf15567ed0e3aa8e33aa09cdf6.

Der Begriff Fingerabdruck eines Ausgangswertes ist somit absolut gerechtfertigt.

Die Hashwerte jeder Transaktion wird mit den Hashwerten der anderen Transaktionen eines Blocks entsprechend eines Hashbaumes (genau: Merkle Tree) verknüpft, so dass sich letztendlich ein kumulierter Gesamt-Hash für den ganzen Block ergibt. Die Anzahl aller Hashwerte, die alle an einem Blockchain-Netzwerk beteiligten Rechner pro Sekunde berechnen, wird als Hashrate bezeichnet und liegt in der Bitcoin-Blockchain bei etwa 150 Petahashes, was 150 Billiarden entspricht.

Alle Miner erhalten für das erfolgreiche Einfügen eines neuen Blocks in die Bitcoin-Blockchain eine Belohnung in Form von Bitcoins. Aus diesem Grund existieren insbesondere auf Island spezielle Mining-Farmen, da dort sowohl der Strom günstig als auch das Klima kühl genug für den Betrieb von wärmeabgebenden Servern ist. Nur Blöcke, deren Gesamt-Hash mit einer gewissen Anzahl von Nullen beginnt, dürfen in die Blockchain eingefügt werden. Diese Bedingung nennt sich auch Difficulty (= Schwierigkeit) und stellt ein Blockchain-weites Konsensusverfahren dar, so dass Belohnungen für neue Blöcke tatsächlich fast zufällig auf die Miner verteilt werden.

Ökologisch gesehen ist Bitcoin-Mining Umweltfrevel

Das angesprochene Konsensusverfahren nennt sich beim Bitcoin Proof-of-Work und verursacht hohe Stromkosten, da viele berechneten Blockhashes wegen ihrer falschen Difficulty schlichtweg verworfen werden und der Block im Endeffekt nicht der Blockchain hinzugefügt werden darf. Das ist – deutlich gesagt – schlichtweg weggeworfenes Geld bzw. unnötig verheizter Strom. Nach Angaben des Magazins Businessinsider sind dies pro Jahr ca. 20.000 Gigawatt, was dem Stromverbrauch Irlands gleichkommt. Aus ökologischer Sicht ist Bitcoin-Mining schlichtweg Umweltfrevel!

Pro Sekunde kann die Bitcoin-Blockchain sieben Transaktionen verarbeiten, was im Vergleich zu dem Zahlungsdienstleister Paypal (durchschnittlich 190) und dem Kreditkartenunternehmen Visa (etwa 1.600 im Schnitt) verschwindend gering ist.

Wir sprechen immerhin von weltweiten Transaktionen. Aus diesem Grund hat sich Bitcoin trotz seines hohen Alters von neun Jahren nie wirklich als Alternative zu etablierten Zahlungssystemen durchgesetzt, obwohl es mit Zug in der Schweiz und Berlin einige Kryptohochburgen in Europa gibt. Es ist deswegen eher als digitales Gold anzusehen, in das man investiert. Zwar ist der Bitcoin der hohen Volatilität des Kryptomarktes unterworfen, hat sich aber immer wieder von Rückschlägen erholt und wird vermutlich auch die nächsten Jahre überstehen.

Ein weiterer Grund für die Nicht-Verwendung als alternatives Zahlungsmittel waren die im Vergleich zu anderen Kryptowährungen hohen Transaktionsgebühren, die letztendlich für den siegreichen Miner als Belohnung ausgeschüttet werden. Zu Spitzenzeiten an Weihnachten 2017 lagen sie bei deutlich über 40 Euro pro Transaktion. Aktuell sind etwa 1,20 Euro für das Senden von Bitcoins fällig.

Lightning Network soll Transaktionsmenge und -geschwindigkeit drastisch erhöhen

Aktuell findet die Entwicklung des Lightning Networks statt, welches auf die Bitcoin-Blockchain aufsetzen wird. Es soll sowohl die Transaktionsmenge und -geschwindigkeit drastisch erhöhen und weiterhin die anfallenden Mining-Gebühren senken. Es bleibt abzuwarten, ob diese Maßnahme dem Bitcoin den erwünschten Schub geben oder den Anfang seines Endes einleiten wird.

Wie der Bitcoin aktuell steht sehen Sie hier bei Coinmarketcap . Zwar ist der Bitcoin aktuell wieder etwas von seinem Allzeithoch von Dezember 2017 entfernt, als er bei 16.500 Euro notierte. Die Hoffnung auf weitere Kursrekorde treibt optimistische Bitcoin-Enthusiasten jedoch bereits heute zu teils astronomischen Mutmaßungen: “50.000 Euro bis Jahresende 2018, danach 200.000 Euro und irgendwann wird die Million geknackt.”

Warum auch nicht? Durch seine maximale Versorgung von 21 Millionen digitalen Münzen ist der Bitcoin inflationsgeschützt. Mehr sind rein technisch nicht möglich. Und wer hätte am 1. März 2009 schon für möglich gehalten, dass eine digitale Währung für unter einem Eurocent pro Münze knapp neun Jahre später das 1.650.000-fache wert sein würde? Techies und die kühnsten Optimisten vielleicht.