Was ist Blockchain und wie funktioniert sie?
Blockchain gilt als eine der prägenden Technologien unserer Zeit. Wir erklären verständlich, was dahintersteckt, wie Blöcke verkettet werden und warum das als sicher gilt.
Kaum ein Technikbegriff wird so häufig genannt und gleichzeitig so selten wirklich erklärt wie die Blockchain. Bekannt geworden ist die Technologie vor allem im Zusammenhang mit Kryptowährungen, doch ihr Einsatzbereich reicht weiter. Im Kern handelt es sich um eine besondere Art, Daten zu speichern, die als sehr fälschungssicher gilt. In diesem Artikel erklären wir verständlich, was eine Blockchain ist, wie sie aufgebaut ist und warum sie als so vertrauenswürdig betrachtet wird.
Die Grundidee: eine Kette aus Blöcken
Der Name verrät bereits viel über das Prinzip. Eine Blockchain ist eine Kette aus Blöcken. Jeder Block enthält eine Sammlung von Daten, beispielsweise eine Liste von Transaktionen. Sind genügend Daten gesammelt, wird der Block abgeschlossen und an die bestehende Kette angehängt. So entsteht nach und nach eine lange, fortlaufende Abfolge von Blöcken.
Das Besondere ist, dass diese Reihenfolge nicht beliebig verändert werden kann. Einmal eingetragene Informationen lassen sich im Nachhinein praktisch nicht mehr unbemerkt ändern. Genau das macht die Blockchain für viele Anwendungen interessant, bei denen es auf Nachvollziehbarkeit und Unveränderlichkeit ankommt.
Was ist ein Hashwert?
Um zu verstehen, warum eine Blockchain so schwer zu manipulieren ist, hilft der Begriff des Hashwerts. Ein Hashwert ist eine Art digitaler Fingerabdruck. Mithilfe eines mathematischen Verfahrens wird aus beliebigen Daten eine Zeichenfolge fester Länge berechnet. Diese Zeichenfolge ist für die jeweiligen Daten charakteristisch.
Entscheidend ist: Schon eine winzige Änderung an den Ausgangsdaten führt zu einem völlig anderen Hashwert. Der Fingerabdruck verrät also sofort, wenn etwas verändert wurde. Aus dem Hashwert lassen sich die ursprünglichen Daten umgekehrt nicht einfach rekonstruieren, weshalb dieses Verfahren in vielen Bereichen der Datensicherheit verwendet wird.
Wie die Blöcke miteinander verkettet werden
Hier kommt der Trick, der der Blockchain ihre Stärke verleiht. Jeder Block enthält nicht nur seine eigenen Daten, sondern auch den Hashwert des vorhergehenden Blocks. Dadurch verweist jeder Block auf seinen Vorgänger, und die Blöcke werden zu einer Kette zusammengeschnürt.
Würde jemand versuchen, die Daten in einem früheren Block zu verändern, dann ändert sich dessen Hashwert. Da der nachfolgende Block diesen Hashwert gespeichert hat, würde die Kette an dieser Stelle nicht mehr zusammenpassen. Die Manipulation würde sofort auffallen. Um die Fälschung zu verschleiern, müsste man sämtliche nachfolgenden Blöcke ebenfalls neu berechnen, was bei einer langen Kette mit enormem Aufwand verbunden ist.
Dezentral statt zentral
Ein weiteres Merkmal vieler Blockchains ist ihre dezentrale Struktur. Statt die Daten an einem einzigen, zentralen Ort zu speichern, liegt eine Kopie der gesamten Kette auf vielen Computern gleichzeitig, die über ein Netzwerk verbunden sind. Diese Computer werden oft als Knoten bezeichnet.
Daraus ergeben sich mehrere Vorteile:
- Es gibt keine einzelne Stelle, deren Ausfall das gesamte System lahmlegt.
- Manipulationen müssten nicht nur an einer Kopie, sondern bei einer Vielzahl von Teilnehmern gleichzeitig erfolgen.
- Alle Beteiligten können die Korrektheit der Daten anhand ihrer eigenen Kopie überprüfen.
Diese Verteilung sorgt dafür, dass kein einzelner Teilnehmer allein bestimmen kann, was in der Kette steht. Das Vertrauen entsteht nicht durch eine zentrale Autorität, sondern durch die gemeinsame Übereinkunft vieler.
Wie sich das Netzwerk einigt
Wenn viele Computer dieselbe Kette führen, muss geregelt sein, welcher neue Block als gültig anerkannt wird. Dafür nutzen Blockchains sogenannte Konsensverfahren. Vereinfacht gesagt handelt es sich um Regeln, nach denen sich das Netzwerk darauf einigt, welche Version der Kette die richtige ist.
Es gibt unterschiedliche Verfahren. Manche setzen darauf, dass Teilnehmer aufwendige Rechenaufgaben lösen müssen, um einen neuen Block hinzufügen zu dürfen. Andere wählen die Berechtigten nach anderen Kriterien aus. Allen Verfahren gemeinsam ist das Ziel, das Hinzufügen falscher oder betrügerischer Blöcke unattraktiv und schwierig zu machen.
Wofür wird Blockchain genutzt?
Am bekanntesten ist die Blockchain als Grundlage für digitale Währungen. Hier dient sie als manipulationssicheres Verzeichnis aller Transaktionen. Darüber hinaus wird die Technologie aber auch in anderen Bereichen erprobt, etwa zur lückenlosen Nachverfolgung von Lieferketten, zur Dokumentation von Eigentumsnachweisen oder zur fälschungssicheren Speicherung von Nachweisen und Zertifikaten. Überall dort, wo es auf eine nachvollziehbare und schwer veränderbare Aufzeichnung ankommt, kann eine Blockchain interessant sein.
Gleichzeitig ist die Technologie kein Allheilmittel. Sie kann je nach Ausführung viel Rechenleistung und Energie benötigen, und nicht jede Aufgabe profitiert von einer dezentralen Struktur. Ob sich eine Blockchain lohnt, hängt stark vom konkreten Anwendungsfall ab.
Fazit
Eine Blockchain ist eine fortlaufende Kette aus Datenblöcken, die durch digitale Fingerabdrücke, die Hashwerte, miteinander verbunden sind. Diese Verkettung macht nachträgliche Änderungen leicht erkennbar und damit sehr schwierig. Durch die verteilte Speicherung auf vielen Computern und gemeinsame Regeln zur Einigung entsteht ein System, das ohne eine zentrale Vertrauensinstanz auskommt. So bietet die Blockchain eine transparente und manipulationssichere Möglichkeit, Daten zu speichern, auch wenn sie nicht für jeden Zweck die beste Lösung ist.
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