Wie die Blockchain Bitcoin ermöglicht

2009 startete Bitcoin als erste digitale Währung, die ohne Banken auskommt. Möglich ist das dank moderner Verschlüsselungsverfahren. Im Zentrum steht dabei die Blockchain, eine offene und dezentral organisierte Buchhaltung. Wir zeigen, wie eine Überweisung im Bitcoin-Netzwerk funktioniert.

Wer mit Bitcoin zahlen will, braucht ein Bitcoin-Konto. Mit Hilfe einer speziellen Software, einer App zum Beispiel, kann jeder auf einem Smartphone oder einem Computer ein Konto anlegen. Im Gegensatz zum Internet-Banking muss man dabei weder Name noch Adresse angeben. Ein Bitcoin-Konto besteht nämlich bloss aus zwei Teilen: Einer Kontonummer und einem geheimen Code, der dazu passt.

Kontonummer und Code werden von der Software zufällig generiert.

Geld überweisen

Habe ich ein Konto mit Bitcoin, die ich jemandem abgekauft habe, kann ich Geld überweisen. Ich tippe dazu den Betrag in die App ein und die Kontonummer des Empfängers. Im Hintergrund erstellt die App eine Überweisung und unterzeichnet diese mit meiner digitalen Unterschrift.

Eine digitale Unterschrift kann mehr als die herkömmliche auf Papier. Man kann damit eindeutig beweisen, dass nur ich der Unterzeichnende einer Überweisung sein kann. Und: Man kann auch überprüfen, was ich unterschrieben habe. Niemand kann also nachträglich Empfänger oder Betrag abändern.

Das ist wichtig für die Sicherheit, denn die App schickt eine Kopie meiner Überweisung an alle Bitcoin-Minen. Die Minen sind die digitalen Buchhalter im Bitcoin-Netzwerk.

Transaktion verarbeiten

Alle Minen verfügen über eine Kopie der kompletten Buchhaltung. Darin enthalten sind alle Transaktionen, seit die Währung am 3. Januar 2009 in Betrieb ging.

Bekommen nun die Minen den Auftrag, Geld von meinem Konto auf ein anderes zu überweisen, so macht jede Mine das gleiche: Sie kontrolliert, ob meine digitale Unterschrift auf der Überweisung gültig ist und ob ich genügend Geld auf meinem Konto habe.

Alle 10 Minuten legen die Minen die gültigen Transaktionen in einem neuen sogenannten Block ab – bildlich gesprochen: Sie legen die Überweisungen in eine Kiste (Block) und verbinden diese über eine Kette (Chain) mit der vorangehenden Kiste. Dann versiegeln sie beides.

Dieses Siegel kann man sich als transparenten Deckel vorstellen. Der hat verschiedene Vorteile: Durch das Glas kann man zwar immer noch alle Überweisungen in der Kiste lesen, doch manipulieren kann man sie nicht, denn dazu müsste man ja das Glas zerstören. Weil auch die Kette zur nächsten Kiste durch das Glas versiegelt ist, kann niemand eine Kiste austauschen oder verschwinden lassen. Auch dazu müsste man das Glas einschlagen.

Alle 10 Minuten ein gigantisches Wettrennen

Von den vielen tausend Minen kann jeweils nur eine die Kiste – den Block – versiegeln. Alle Minen arbeiten zwar eng zusammen – etwa, indem sie sich Überweisungen über das Netzwerk zusenden. Doch geht es darum, wer den aktuellen Block abschliessen kann, liefern sich die Minen alle 10 Minuten ein gnadenloses Rennen.

Denn bevor man einen Block abschliessen kann, muss noch etwas ganz spezielles in die Kiste zu den Überweisungen: Eine magische Zahl, die genau zum Block passt. Das Problem: Diese Zahl lässt sich nur durch pröbeln finden. Den Minen bleibt nichts anderes übrig, als Aber-Milliarden Zahlen zufällig auszuwählen und dann nachzurechnen, ob eine passt. Das ist unglaublich aufwendig und verschlingt viel mehr Strom als das eigentliche Führen der Buchhaltung.

Doch für die Minen lohnt sich der Aufwand. Wer nämlich als erster die passende Zahl findet, wird fürstlich entschädigt – aktuell mit 12,5 Bitcoin, etwas mehr als 7'000 Franken. Der Gewinner des Rennens darf dann als einziger den neuen Block abschliessen. Eine Kopie des Blockes schickt er dann an die anderen Minen und signalisiert damit, dass das Rennen vorbei ist.

Sobald die anderen Minen den neuen Block bekommen, brechen sie die Rechnerei ab, überprüfen den neuen Block und hängen ihn dann an den letzten in der Kette - den letzten in der Blockchain. So ist sichergestellt, dass die Buchhaltung in allen Minen immer auf dem neusten Stand ist.

Ich rechne, also bin ich

Die Suche nach der magischen Zahl dient nicht der Buchhaltung, sondern einem anderen Zweck: Jede Mine muss damit nachweisen, über welche Rechenleistung ihre Computer verfügen – eine wichtige Eigenschaft, wenn es darum geht, einen Konflikt zu schlichten.

Denn kommt es zu Unstimmigkeiten zwischen den Minen – etwa wegen einer Kommunikations-Panne oder weil jemand betrügen will – so stimmen die Minen ab, welchen Block sie als gültig erachten. Nicht jede Stimme hat dabei gleich viel Gewicht. Wer schneller Rechnen kann, hat mehr Einfluss. So will man verhindern, dass jemand mit vielen billigen Computern sich die Mehrheit der Stimmen kaufen und so die Buchhaltung zu seinen Gunsten manipulieren kann.

Mit der Kombination aus Blockchain und dem Nachweis der Rechenleistung hat der ominöse Erfinder der digitalen Währung Bitcoin, Satoshi Nakamoto, die Quadratur des Zirkels vollbracht: Eine offene, dezentrale Buchhaltung, in die alle Einblick haben – und die trotzdem niemand manipulieren kann.

Blockchain im «Rendez-vous»

Blockchain im «Rendez-vous»

Das Mittagsmagazin «Rendez-vous» widmet eine ganze Woche lang dem Thema Blockchain – vom 3. Oktober bis 7. Oktober jeweils um 12.30 Uhr auf Radio SRF 1 und SRF 4 News.

Wie funktioniert Blockchain?

Wie funktioniert Blockchain?

Die dem Bitcoin zugrunde liegende Technologie gilt als revolutionär. Die Grafik zeigt, wie sie funktioniert.

Sendungsbeiträge zu diesem Artikel

  • Blockchain: Todesurteil oder Wunderwaffe für Notenbanken?

    Aus Trend vom 8.10.2016

    Blockchain ist wohl DAS aktuelle Schlagwort in der Finanzwelt. Blockchain ist die Datenbank-Technologie auf der die digitale Währung Bitcoin basiert, aber Blockchain kann noch viel mehr - wie Radio SRF in einer ganzen Reihe von Beiträgen in der vergangenen Woche gezeigt hat.

    Was ist Blockchain genau? Ist Blockchain tatsächlich eine der wichtigsten Erfindungen überhaupt? Udn welche Bedeutung hat Blockchain für die Finanzbranche? Vor allem für die Zentralbanken?

    KLaus Ammann, Jan Baumann, Susanne Giger

  • Blockchain: «Kein Job ist sakrosankt»

    Aus Rendez-vous vom 7.10.2016

    Wer steckt eigentlich hinter der Blcckchain-Technologie? Wie ticken diese Computer-Spezialisten, die man gern auch als Nerds bezeichnet.

    Deutschland-Korrespondent Peter Voegeli hat einen von ihnen in Berlin getroffen: den Briten Gavin Wood, Gründer von Ethereum, einer Stiftung in Zug, die sogenannte Smart Contracts anbietet.

    Peter Voegeli

  • Auf Blockchain-Technologie basierende Wahlsysteme würden viele Vorteile bieten. «Followmyvote» führt Gespräche mit US-Gemeinden für Pilotprojekte – und es veranstaltet während der aktuellen US-Präsidentschaftswahlen eine fiktive Parallelwahl, um die Software zu testen.

    Blockchain – sichere Online-Wahlen dank «Followmyvote»?

    Aus Rendez-vous vom 6.10.2016

    Viele Staaten und Gemeinden möchten Online-Voting einführen. Elektronischen Wahlen bergen aber immer noch ein Sicherheitsrisiko. Mit der Blockchain-Technologie liessen sich Wahlergebnisse neu nachverfolgen – Manipulationsversuche würden publik.

    Das Jungunternehmen «Followmyvote» entwickelt in den USA eine Software, die sichere Online-Abstimmungen erlauben könnte.

    Priscilla Imboden

  • Offene Blockchains sind langsam: Kreditkartenunternehmen wie Visa oder Mastercard können mehrere zehntausend Transaktionen pro Sekunde verarbeiten. Die offene Blockchain hinter der digitalen Währung Bitcoin hingegen bringt es auf maximal sieben Überweisungen pro Sekunde.

    Blockchain - die Schattenseiten

    Aus Rendez-vous vom 5.10.2016

    Die Blockchain-Technologie könnte in Zukunft bei Banken, in der Musikindustrie und in der Hotellerie eine Rolle spielen. Doch noch ist die Technologie nicht ausgereift. Ein Blick auf die Kinderkrankheiten und Probleme, mit denen die Technologie zurzeit noch kämpft.

    Peter Buchmann

  • Mathias Bucher sieht Blockchain als Technologie der Zukunft.

    Im Tagesgespräch: Mathias Bucher vertraut Blockchain

    Aus Rendez-vous vom 5.10.2016

    Blockchain verspricht, digitale Informationen ohne die Hilfe einer zentralen Instanz fälschungssicher zu verwalten und zu übertragen. Das eröffnet enorme Möglichkeiten, sagt Blockchain-Dozent Mathias Bucher im Tagesgespräch bei Ivana Pribakovic.

  • Die UBS als grösste Vermögensverwaltungsbank der Welt, sieht Blockchain offenbar nicht als Bedrohung, sondern als Chance, die Kosten zu senken. Letztlich geht es bei der UBS auch in der luftigen Höhe des 39. Stocks von «Level 39» (Bild) darum, den Profit zu steigern – für die Bank und die Aktionäre.

    Blockchain – Bedrohung und Hoffnung für die Finanzwelt

    Aus Rendez-vous vom 4.10.2016

    Die Blockchain-Technologie könnte einerseits einträgliche Bankgeschäfte zunichte machen; andererseits kann sie auch Konkurrenzvorteile verschaffen. Kein Wunder, hält sie die Banken und ihre IT-Spezialisten rund um den Globus in Atem.

    Die Schweizer Grossbank hat mitten im Londoner Finanzquartier Canary Wharf ein Innovations-Labor aufgebaut, das die Möglichkeiten und Grenzen von Blockchain erforscht.

    Jan Baumann

  • BLOCK-CHAIN - das Signet der SRF-Grafiker zur Rendez-vous-Serie.

    Blockchain – emotionslos und kalkulierbar

    Aus Rendez-vous vom 3.10.2016

    Blockchain heisst eine neue Technologie. Sie kommt dort zur Anwendung, wo bislang Vertrauen die wichtigste Währung war, zum Beispiel bei Geldüberweisungen.

    Blockchain würde die Wirtschaftswelt völlig neu bauen, weil nicht mehr Menschen hinter Vertrauensbeziehungen stünden, sondern der Computer. Was kann Blockchain und wie funktioniert sie? Die Wochenserie im Rendez-vous.

    Peter Buchmann