Bitcoin einfach erklärt

Weitere Punkte (zum Verständnis nicht essentiell)

Warum betreiben Full Nodes, die nicht Miner sind, einen Transaktionspool?

Im Transaktionspool befinden sich Kandidaten von Transaktionsanforderungen, die in den nächsten Block integriert werden sollen.
Einen zwingenden Grund hat der Verfasser nicht gefunden. Wirklich gebraucht wird der Transaktionspool ja nur von Minern, und zwar immer von jeweils demjenigen Miner, der die nächste Rechenaufgabe gewinnen wird.
Doch immerhin wird dadurch ermöglicht, dass Lightweight Node Betreiber durch Abfrage in ihrer Walletsoftware sehen können, ob ihre angeforderte Transaktion im Bitcoinnetzwerk verifiziert wurde. Es ist sehr unwahrscheinlich, dass einer der Full Nodes, mit dem Lightweight Node Betreiber in Kontakt stehen, ausgerechnet ein Miner ist.

"Kontostand" auf einer Wallet

Wenn man sagt, in der Wallet mit der Adresse ABC befinden sich 0,1 Bitcoin, dann bedeutet das, dass auf den Outputs der Adresse ABC in Summe 0,1 Bitcoins liegen.
Auf der Blockchain sind also keine Kontostände dokumentiert, sondern einzelne Transaktionen, oder anders formuliert, Kontostände zu einer bestimmten Zeit. Von besonderem Interesse sind die so genannten Unspent Transaction Outputs (UTXO), das sind die, die Bitcoins aufweisen, und daher in der Chainstate Datenbank verzeichnet sind. "In der Chainstate Datenbank" bedeutet "auf allen 10.000 identischen Chainstate Datenbankkopien der Full Nodes".

Der Flaschenhals bei Bitcoin

Ein Block ist eine Zusammenfassung von maximal einigen tausend Transaktionen. Etwa alle 10 Minuten wird ein neuer Block erzeugt. Die Blockgrösse ist auf etwa 1 MB festgelegt. Damit kann das Bitcoinnetzwerk maximal etwa 7 Transaktionen pro Sekunde verarbeiten. Das ist relativ wenig. Um global von einer Vielzahl Menschen als Zahlungsmittel nutzbar zu sein, sollten es wenigstens 1.000 Transaktionen pro Sekunde sein. Es gibt 2 Lösungsansätze, die dieses Problem beheben sollen, die hier nicht vertieft, sondern nur ganz kurz umrissen werden:
1. Erhöhung der Blockgrösse (z.B. Bitcoin Cash: 8 MB)
2. das sog. "Lightning Network". Dabei handelt es sich um eine kryptographische Technologie, die auf die Blockchain "oben draufgesetzt" wird, sodass die Blockchain anstelle einzelner Transaktionen immer nur "Zusammenfassungen" von jeweils sehr vielen Transaktionen verarbeiten muss. Dadurch würde die mögliche Anzahl Transaktionen pro Sekunde theoretisch unbegrenzt.

Sowohl 1 MB als auch 10 Minuten sind Kompromisse hinsichtlich Verarbeitungsgeschwindigkeit und Datenkonzentration.

Difficulty Parameter

Zu Anfangszeiten waren die Rechenaufgaben so leicht, dass sie mit handelsüblichen Computern in überschaubarer Zeit bewältigt werden konnten. Je mehr Miner sich beteiligen, und je besser die verwendeten Ausrüstungen sind, desto schneller würden die Rechenaufgaben gelöst. Das Bitcoinprotokoll ist daher so gestaltet, dass die Lösung der Rechenaufgaben unabhängig davon immer etwa 10 Minuten dauert. Dies wird erreicht durch den "Difficulty Parameter", der sich der gesamten Rechenleistung der Miner stets anpasst. Dieser Parameter wird, wie alle anderen Daten auch, im gesamten Netzwerk auf Konsensbasis festgelegt. Da immer nur derjenige Miner, der die vorige Rechenaufgabe zuerst gelöst hat, die neue Rechenaufgabe mit entsprechender Difficulty generiert, ist die Difficulty für alle Miner zu jedem Zeitpunkt gleich.

Ist die grundlegende Bitcoinmechanik veränderbar?

Nur dann, wenn sich ein relativ grosser Teil der Full Node Betreiber einigen kann. Diese bestehen jedoch aus sehr unterschiedlichen Interessengruppen: Miner, Investoren, Besitzer grösserer Bitcoinbeträge, nicht zu vergessen die sehr vielen Full Node Betreiber, die an der "Bitcoin Community" nicht aktiv teilnehmen, also keine Meinungen und Interessen austauschen. Als Interessengruppe, die auf Veränderung drängt, weiss man also nie, mit wie vielen "Gegnern" man es zu tun hat.
In der Vergangenheit gab es mehrmals starke Interessengruppen, die die Bitcoinmechanik verändern wollten. Der Anteil "gleichgesinnter" Nodes, oder derjenigen Nodes, die sich "überzeugen" liessen, war immer sehr niedrig, was sich allerdings jedesmal erst hinterher herausgestellt hat: Der Wert der dabei neu geschaffenen Bitcoin Derivate war und ist in allen Fällen *verschwindend* niedriger als der des originalen Bitcoins. Die bekannteste und gleichzeitig erfolgreichste Abspaltung vom Bitcoin (BTC) ist Bitcoin Cash (BCH): 1 BCH ist selbst nach mehreren Jahren gerade einmal 0,025 BTC wert.

Dieser Sachverhalt ist sehr wichtig: Indem man als Full Node am Bitcoinnetzwerk teilnimmt, macht man es nicht nur sicherer vor Angriffen, sondern man schützt es auch vor Veränderungen durch Stand heute im Grunde Gleichgesinnter, nämlich Bitcoin Enthusiasten, die es verändern wollen.

Betrachtungen zur Wirtschaftlichkeit

Wie an früherer Stelle schon beschrieben, ist die extreme Unwirtschaftlichkeit der Datenhandhabung bei Bitcoin der Preis dafür, dass diese Währung nicht manipulierbar ist.

Folgende Punkte machen die Blockchainmethode extrem unwirtschaftlich. Die Begründungen werden gleich mitgeliefert:

die gesamten Informationen werden 10.000 mal gespeichert

Die Betreiber der Full Nodes kennen sich normalerweise nicht untereinander. Es ist extrem unwahrscheinlich, dass sich so viele zusammentun können, um das Bitcoinnetzwerk zu übertölpeln (mit einer in deren Sinne gefälschten Blockchainversion).
Genau diese Eigenschaft, also die unüberschaubare Dezentralisierung, ist der Preis für den Verzicht auf eine vertrauensvolle 3. Partei, also der Preis für die Existenz einer wirklich harten, digitalen Währung.

anstelle von Kontoständen wird jede einzelne Transaktion gespeichert.

Das vereinfacht die Verifizierung auf Gültigkeit der Transaktionsanforderungen erheblich, und wurde weiter oben erläutert.

Diese Begründung "greift" jedoch erst richtig, wenn man die Blockstruktur als grundsätzliche Anordnung von Daten voraussetzt.
Der Grund für die Blockstruktur wird weiter oben ersichtlich, Abschnitt Proof of Work.

alle Vorgänge bleiben für immer dokumentiert (die Blockchain wird also immer länger)

Hier erhebt sich die Frage, ob man irgendwann die ältesten Blöcke nicht einfach entfernen kann, dies möglicherweise sogar in festgelegten Zeitabständen tun könnte, um die Blockchain nicht über alle Grenzen wachsen zu lassen.
Dabei muss man aber beachten, dass es immer Bitcoins geben wird, die über längere Zeiträume nicht bewegt wurden. Wer garantiert, dass beim Abschneiden von älteren Blöcken keine Bitcoins verloren gehen?
1 MB pro 10 Minuten sind etwa 50 GB pro Jahr. Das sind in 20 Jahren 1 TB.

Heute bereits liegen 1 TB Festplatten im Bereich von Mittelklassecomputern für Endverbraucher. In 20 Jahren werden 1 TB Festplatten höchstwahrscheinlich Spielzeug sein. Möglicherweise wird dann sogar ganz andere Technologie in Massen zur Verfügung stehen. Die Grösse der Blockchain wird in den kommenden Jahrzehnten also kein ernsthaftes Problem werden.

Wie kommt man zu seinem ersten Bitcoin?

Bereits sehr früh sind Börsen entstanden, an denen man Bitcoin in Regierungswährungen umtauschen konnte. Heute kann man an einer Vielzahl Börsen Bitcoin kaufen, sogar ohne sich überhaupt am Bitcoinnetzwerk zu beteiligen. Wenn man sich am Bitcoinnetzwerk beteiligen möchte, was in der einfachsten Form dadurch geschieht, dass man etwas in Bitcoin bezahlt, dann führt stand 2020 immer noch kein Weg an einer Börse vorbei: Dort kauft man Bitcoins, und transferiert sie in seine Wallet. Dann kann man in Bitcoin bezahlen. Es gibt mittlerweile eine grosse Anzahl Wallethersteller und Börsen, die den ersten Zugang zu Bitcoin ermöglichen.

Warum gerade 21.000.000 Bitcoins?

Überschlagen wir einmal.
Es gibt 10 Milliarden (= 1E10) Menschen. Jeder davon soll mit 1.000 US-Dollar Bargeld ausgestattet werden. Dies wäre dann die gesamte global existierende Geldmenge (wohl gemerkt: Richtiges Geld)
Dafür wären 1E13, also 10 Billionen US-Dollar nötig. 1E13 / 21.000.000 ~500.000 US-Dollar. --> Ein Bitcoin müsste dafür etwa 500.000 US-Dollar wert sein. Das passt gut zu vielen langfristigen Vorhersagen.
1.000 US-Dollar entsprächen dann 1/500 Bitcoin, 1 US-Dollar 1/500.000 Bitcoin, und 1 US-Dollar-Cent 1/50.000.000 Bitcoin, bzw. 2 Satoshi, die kleinste Bitcoineinheit.

--> Die kleinste heutige Einheit des US Dollars entsprechen in diesem Modell also 2 Einheiten der kleinsten Bitcoineinheit.
Warum ausgerechnet der krumme Wert 21 Millionen, und nicht 20 oder 10 Millionen festgelegt wurden, erklärt diese Überschlagsrechnung natürlich nicht, aber die Grössenordnung, zu der 21 Millionen gehören, wird dadurch sehr gut erklärt.

Literaturempfehlungen

Arvind Narayanan, Joseph Bonneau, Edward Felten, Andrew Miller, Steven Goldfeder: Bitcoin and Cryptocurrency Technologies.

Ca. 330 Seiten auf Englisch. Liest sich relativ einfach. Basiswissen in den Bereichen Informatik und Software ist Voraussetzung.
Behandelt detailliert die Technik hinter Bitcoin.
ISBN-10: 0691171696 / ISBN-13: 978-0691171692

Saifedean Ammous: Der Bitcoin Standard

Ca. 350 Seiten in deutscher Übersetzung. Die englische Originalversion ist sehr anspruchsvoll, daher ist auch die deutsche Übersetzung nicht ganz einfach zu lesen.
Erklärt sehr genau, was richtiges Geld ist, und welche gesellschaftlichen Auswirkungen gutes und schlechtes Geld haben. Bitcoin wird erst im letzten Drittel behandelt. Kommt ganz ohne Mathematik und Technik aus. Sehr gut, wenn man verstehen will, warum es Bitcoin gibt.
ISBN-10: 3982109507 / ISBN-13: 978-3-9821095-0-3.
Hier kaufen: https://aprycot.media/shop/der-bitcoin-standard/

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Mai 2020