PEER-TO-PEER-TECHNOLOGIE UND MEHR

So funktioniert das Architekturkonzept hinter Blockchain.

ARCHITEKTUR­KONZEPTE DER BLOCKCHAIN

Worauf basiert Blockchain? Blockchain basiert auf bekannten Technologien wie Peer-to-Peer und Kryptographie – kombiniert mit vielen neuen Ideen.

Peer-to-Peer-Technologie

Blockchain baut mithilfe von Peer-to-Peer-Technologie ein dezentrales Netzwerk. Peer-to-Peer-Technologie gibt es inzwischen seit über zehn Jahren und sie ist etabliert.

Die Benutzer verbinden sich über Applikationen mit den sogenannten Knoten (nodes) des Netzwerkes und die verteilten Server bilden die Knoten in den Netzwerken ab. Je Knoten können ganz unterschiedliche Mengen an Benutzern angebunden werden, z. B. mehrere Benutzer werden über Client-Anwendungen wie Wallets angebunden. In einer Public Blockchain kann jeder auch selbst der Knotenbetreiber sein und ist damit der einzige Nutzer, der sich direkt an dem Knoten verbindet.

Alle Knoten halten eine redundante Kopie der Blockchain vor. Auf diese Weise werden Stamm- oder Referenzdaten synchronisiert (vgl. drei grundlegende Szenario-Muster). Änderungen werden durch die Blockchain-Systemimplementierung im Netzwerk verbreitet. So werden Änderungen an z. B. Daten und Transaktionen in der Blockchain und damit für alle Teilnehmer sichtbar.

Alle Benutzer verbinden sich über Applikationen mit den Knoten (nodes) des Netzwerks. Alle Knoten halten eine redundante Kopie der Blockchain. Änderungen werden durch Blockchain-Systemimplementierung im Netzwerk verbreitet.

PROOF-OF-WORK & PROOF-OF-STAKE

Wie führt das Netzwerk zu einer Bestätigung von Transaktionen?

Alle Transaktionen in einem Netzwerk müssen von den Teilnehmern bestätigt werden. Die Transaktionen sind in Blöcken enthalten. Die Blockchain arbeitet mit sogenannten Konsens-Algorithmen bzw. -verfahren, um neue Transaktionen und damit Blöcke zu akzeptieren. Es gibt zwei aktuell intensiv genutzte Konsens-Verfahren zur Akzeptanz neuer Blöcke: Proof-of-Work und Proof-of-Stake.

Proof-of-Work

Konsensverfahren für Public Blockchains

Dieser Algorithmus wird z. B. bei der Bitcoin-Blockchain und bei Ethereum eingesetzt, also in Public Blockchains. Hier kann jeder teilnehmen, einen Knoten betreiben und Transaktionen durchführen. Das Konsensverfahren Proof-of-Work benötigt sehr viel Rechenleistung, um Transaktionen zu überprüfen und zu validieren.Diejenigen, die Transaktionen bestätigen, werden als Miner bezeichnet. Die Rechenleistung wird benötigt, weil Miner für die Erstellung eines validen Blocks eine vorgegebene Rechenaufgabe lösen müssen. Vertrauenswürdig ist dann ein Block, in den viel Aufwand gesteckt wurde. Wenn ein Miner 51 Prozent der Gesamtrechenkapazität auf sich vereinigt, gilt das System als angreifbar. Korrekt arbeitende Miner werden dafür belohnt, dass sie diese Arbeit verrichten. Bei Bitcoin erhalten sie z. B. 12,5 Bitcoin pro Block gutgeschrieben. Der Nachteil des Proof-of-Work ist der hohe Energieverbrauch im gesamten Netzwerk.

Proof-of-Stake

Menge der Werte ist entscheidend

Beim Proof-of-Stake können diejenigen Transkationen bestätigen, die im Netzwerk die meisten Werte besitzen. Wenn festgestellt wird, dass ein Teilnehmer manipulieren möchte, werden ihm sämtliche eigenen Werte, die auf der Blockchain liegen, entzogen. Das heißt, es gibt ein relativ hohes Schadenszenario für den, der manipulieren möchte. Die Idee ist, dass Teilnehmer mit großen Werten kein Interesse daran haben, der Blockchain zu schaden.Ethereum stellt derzeit von Proof-of-Work auf Proof-of-Stake um, um nachhaltiger zu agieren. Algorithmen beim Proof-of-Stake verbrauchen deutlich weniger Energie als beim Proof-of-Work.Darüber hinaus gibt es weitere Algorithmen sowie Variationen des Proof-of-Stake, die für die Implementierung in Projekten in Frage kommen.

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