Bitcoin: Grundlegendes – Teil 2

Das Bitcoin-Netzwerk: Das erste wirklich offene, „Permissionless“ (keine Genehmigung durch eine zentrale Instanz erfordernde) und „Trust Minimized“ (also gegen Betrug oder Missbrauch besonders gesicherte) Finanzökosystem

Das Bitcoin-Netzwerk ermöglicht die Übertragung von Bitcoins auf Peer-to-Peer-Basis ohne einen Vermittler, wie etwa eine Bank. Das Netzwerk nutzt vollständig transparente Blockchain-Technologie für die Aufzeichnung von Transaktionen und die Nachverfolgung von Bitcoins. Netzwerkteilnehmer können einen Konsenszustand finden, also sich auf das Distributed Ledger der Blockchain einigen, indem sie die Protokollregeln befolgen und Transaktionen und Sperren unabhängig voneinander anhand der Regeln validieren.

Das Netzwerk verwendet Bitcoin Core, ein Softwarekomplettpaket, das die Teilnahme in voller Autonomie ermöglicht. Wenn ein Computer die Software ausführt, stellt er eine Verbindung zu anderen Computern im Netzwerk her, die Nodes genannt werden.

Der Computer beginnt dann, Blöcke zu allen Transaktionen zu empfangen, die seit der Erstellung des Netzwerks erfolgt sind. Der Computer kann seine eigene vollständige Kopie der verteilten Transaktionsdatenbank erstellen, die als Bitcoin-Blockchain bezeichnet wird. Bitcoin Core verfügt über eine integrierte Wallet-App, mit der Teilnehmer über die Software direkt Transaktionen in Bitcoin durchführen können. Wallets übernehmen die Verwaltung von Schlüsselpaaren, dokumentieren Bitcoin-Salden und ermöglichen die Erstellung digitaler Signaturen, wenn man Bitcoin ausgeben möchte.

Nodes: Die Computer, die Bitcoin Core ausführen, helfen, das Netzwerk zu sichern

Nachdem sie ihre eigene Kopie der Blockchain erstellt haben, behalten Nodes eine aktuelle Kopie der Chain und rufen von ihren Peers Informationen über neue Transaktionen und neue Blöcke in Echtzeit ab. Nodes helfen, das Netzwerk zu schützen, indem sie alle Transaktionen und Blöcke unabhängig voneinander anhand der Protokollregeln validieren und nur die gültigen Transaktionen und Blöcke an ihre verbundenen Peers senden. Jeder Node aktualisiert konsistent den Pool validierter, aber ausstehender Transaktionen, die als Speicherpool bekannt sind.

Wenn ein Node eine neue Transaktion von einem seiner verbundenen Peers erhält, überprüft die Software unabhängig die Gültigkeit dieser Transaktion anhand einer umfassenden Reihe an Kriterien, darunter einer Evaluierung der digitalen Signatur. Wenn die Transaktion gültig ist, speichert der empfangende Node sie in seinem temporären Computerspeicher und sendet die Transaktion an die übrigen Nodes, mit denen er verbunden ist. Anschließend wiederholt sich dieser Zyklus: Ein anderer Peer, der auf Transaktionen wartet, empfängt diese Transaktion, validiert sie und sendet sie dann an seine verbundenen Peers. In diesem Zyklus werden Daten auf Peer-to-Peer-Basis durch das Netzwerk geleitet.

Mining-Nodes: Spezielle Nodes, die ein mathematisches Rätsel lösen, um den nächsten Block zu erstellen

Alle Bitcoin-Nodes überprüfen Transaktionen unabhängig voneinander, aber Mining-Nodes sind ein spezieller Typ, der Transaktionen in den Blöcken aggregiert, die zur Abwicklung in der Blockchain aufgezeichnet werden. Mining-Nodes unterscheiden sich also von anderen Nodes dadurch, dass sie Blöcke in der Chain erzeugen. Blöcke können als Abwicklungsebene für Transaktionen verstanden werden. Transaktionen werden kontinuierlich zwischen den Nodes gesendet und im temporären Speicher gespeichert. Zu diesem Zeitpunkt sind sie im Grunde genommen Transaktionen, bis sie auf der Blockchain abgelegt werden, wenn ein Miner sie in einen Block aufnimmt.

Mining-Nodes nutzen große Mengen an Rechenkapazitäten, um der Erste zu sein, der ein herausforderndes mathematisches Rätsel löst. Die Lösung des Rätsels wird als Proof-of-Work bezeichnet. Das Rätsel wird durch Einsatz der Brute-Force-Methode gelöst, bei der Miner verschiedene Eingaben über eine kryptographische Hash-Funktion iteriert, die nach einer seltenen Ausgabe oder Hash sucht. Der Proof-of-Work ist schwer zu finden, aber jeder Node kann ohne Weiteres verifizieren, dass der Miner die Rechenkapazitäten zum Finden der Lösung aufgewendet hat. So, wie eine Transaktion nur dann als gültig gilt, wenn sie eine gültige digitale Signatur hat, erfordert ein Kandidatenblock einen Proof-of-Work, um zu einem gültigen Block zu werden.

Für Miner besteht ein finanzieller Anreiz, als Erste dieses Rätsel zu lösen. Der Miner, der zuerst einen neuen Block mit einem gültigen Proof-of-Work sendet, kann Anspruch auf den Block Reward und alle Transaktionsgebühren innerhalb dieses Blocks erheben. Der Block Reward ist eine spezielle Transaktion, mit welcher der Miner sich selbst einen festgelegten Betrag neu erzeugter Bitcoin senden kann. Dieser Prozess wird als Mining bezeichnet, weil der Block Reward neue Bitcoins darstellt, die erstmals generiert werden, ähnlich wie neues Gold in einer Goldmine abgebaut wird.

Derzeit entspricht der Block Reward 6,25 neuer Bitcoins, was heute einem Wert von mehr als 250.000 US-Dollar gleichkommt.² Der Block Reward sinkt jedoch alle 210.000 Blocks bzw. etwa alle vier Jahre um 50%, bis es etwa 2140 keine Block Rewards mehr geben wird. Solche Halbierungsereignisse sind Bestandteil der deflatorischen Geldpolitik von Bitcoin. Es wird erwartet, dass das nächste Halbierungsereignis 2024 eintreten und sich dann der Block Reward auf 3,125 Bitcoin pro Block reduzieren wird.

Wenn Nutzer Transaktionen im Bitcoin-Netzwerk tätigen, zahlen sie in der Regel eine kleine Transaktionsgebühr, um einen Miner dazu zu motivieren, die Abwicklung ihrer Transaktion in einen Block aufzunehmen. Transaktionsgebühren können bei hoher Nachfrage im Netzwerk erheblich steigen, da damit die Bitcoin-Zahler repräsentiert werden, die ein Gebot für die Abwicklung ihrer Transaktionen abgeben. Beispielsweise betrug die durchschnittliche Transaktionsgebühr im März 2022 nur 4,47 USD, aber sie lag etwa zwischen 20-65 USD während eines Zeitraums von 10 Tagen im April 2021, als der Bitcoin-Wert erstmals 60.000 USD überstieg und das Netzwerk überlastet war.³ Blöcke enthalten im Allgemeinen 1.500-2.500 Transaktionen, sodass Transaktionsgebühren typischerweise einen kleinen Prozentsatz der Gesamtvergütung eines Miners für die Lösung eines Blocks darstellen.

Sobald ein Miner einen Block löst, übermittelt er den Block über das Netzwerk. Jeder Node überprüft die Gültigkeit des neu empfangenen Blocks und fügt ihn dann seiner Kopie der Blockchain hinzu. Der Empfang eines neuen gültigen Blocks setzt das Mining-Spiel zurück.

Alle Miner erstellen einen neuen Kandidatenblock und versuchen jeweils, der Erste zu sein, der das Rätsel löst, das mit dem neu empfangenen Block verbunden ist.

Die Bitcoin Core-Software ist so gestaltet, dass dieses Mining-Rätsel durchschnittlich einmal alle 10 Minuten gelöst wird. Die Software erreicht das, indem sie die Schwierigkeit des Rätsels etwa alle zwei Wochen anpasst, um es schwieriger (einfacher) zu machen, da eine höhere (geringere) Hash-Rate versucht, das Rätsel zu lösen. Daher kann im Gegensatz zum Abbau von Edelmetallen das Tempo, in dem das Bitcoin-Mining erfolgt, nicht beschleunigt werden. Mit anderen Worten: Die Vergrößerung der Bitcoin-Bestände erfolgt in festgelegter Weise und ist unabhängig von der Bitcoin-Nachfrage. Höhere Investitionen in mehr Mining Rigs würden nur dazu führen, dass die Lösung der Rätsel mehr Rechenkapazität erfordert, sodass die Bitcoin-Emissionsrate konstant bleibt.

Mehr über Bitcoin erfahren Sie in Teil 1 und Teil 3

Dieses Dokument stellt keine Anlageforschung im Sinne der Definition der Financial Conduct Authority dar bzw. soll nicht als solche verstanden werden.