So funktioniert die Kryptowährung Bitcoin

Währung im Kollektiv

So funktioniert die Kryptowährung Bitcoin

Wissen | Know-how

Bitcoin ist dezentral und frei von der Kontrolle durch Regierungen, Banken und Konzerne. Es wird deshalb von Freidenkern und Hackern als Währung der Zukunft gehandelt. Abgesichert sind die Vermögenswerte durch die stringente Anwendung von Kryptografie.

Die virtuelle Währung Bitcoin arbeitet wie ein kollektives Buchführungssystem. Eine Art weltweites Rechnungsbuch vermerkt jede Transaktion und den Verbleib jeder virtuellen Münze. Zwar existiert eine Bitcoin (BTC) nur im Computer, doch das System sorgt dafür, dass die Gesamtzahl der Münzen begrenzt wird und niemand sie fälschen oder gar zweimal ausgeben kann. Dadurch schützt sich das Kollektiv der Nutzer gegen einzelne, böswillige Individuen: Solange die Mehrzahl der Teilhaber an der Verlässlichkeit der Währung interessiert ist, kann niemand die Buchführung manipulieren.

So funktioniert die Kryptowährung Bitcoin

Bitcoins tauchen in diesem globalen Buchführungssystem nur als Teil von Transaktionen auf. Eine Transaktion ist im Kontext der Peer-to-Peer-Währung eine Nachricht an alle anderen Clients im Netzwerk, welche die Absicht ausdrückt, Geld von einer Bitcoin-Adresse an eine andere zu senden. Jeder Nutzer kann beliebig viele solcher Adressen erschaffen und Beträge zwischen ihnen hin- und herbuchen. Welche Adresse über wie viele Bitcoins verfügen kann, geht dabei aus der öffentlichen Transaktionshistorie hervor, die von jedem Teilnehmer im Netz geprüft werden kann. Hier steht genau, welche Bitcoin seit ihrer Entstehung wohin geflossen ist, und daraus folgt, über wie viele Bitcoins jede Adresse verfügen kann.

So funktioniert die Kryptowährung Bitcoin
Ein Wallet verwaltet beliebig viele Bitcoin-Adressen. Die Adressen sind Paare von öffentlichen und geheimen Schlüsseln, die zum Unterzeichnen von Transaktionen verwendet werden.


Bitcoin-Wallets

Das Wallet eines Bitcoin-Clients ist eher ein Schlüsselbund als eine Geldbörse. Hier sichert man seine diversen Bitcoin-Adressen und kann nach Belieben neue anlegen. Die Adressen bestehen immer aus einem Paar von Schlüsseln, die mit dem ECDSA-Algorithmus erstellt wurden. Der öffentliche Schlüssel identifiziert die Adresse, der geheime erlaubt es dem Nutzer, an die mit der Adresse verknüpften Bitcoins zu kommen.

Die in dem Wallet gespeicherten Informationen sind alles, was man braucht, um über die virtuelle Währung verfügen zu können. Dementsprechend sollte es abgesichert werden. Backups sind hier unverzichtbar – stirbt die Festplatte, auf der das Wallet gespeichert ist, sind die Bitcoins weg. Auch sollte man darüber nachdenken, das Wallet eventuell zu verschlüsseln oder wenigstens mit einem guten Passwort abzusichern. Schon längst gibt es Trojaner, die beim Infizieren eines Rechners Bitcoin-Wallets abgreifen. Durch die hohe Anonymität bei der Benutzung der virtuellen Währung ist es so gut wie unmöglich, solchen Dieben auf die Schliche zu kommen.

Angenommen, Stefan möchte von Mary einen Webserver mieten. Da Mary ihre Hosting-Firma in den USA betreibt und Stefan in Deutschland lebt, ist Bitcoin eine attraktive Alternative zur Kreditkarte oder einem Online-Bezahldienst. Stefan kann Bitcoins relativ schnell und problemlos überweisen – auch wenn mittlerweile die Transaktionsgebühren bei Bitcoin unter Umständen höher sind.

Als Erstes brauchen Stefan und Mary jeweils eine Bitcoin-Adresse. Um eine Adresse anzulegen, erzeugt Stefan ein Schlüsselpaar aus öffentlichem und privatem Schlüssel. Den privaten Schlüssel benötigt er, um seine Transaktionen mit dem Elliptic Curve Digital Signature Algorithm (ECDSA) kryptografisch sicher zu unterschreiben und allen anderen Teilnehmern im Netz zu bestätigen, dass er auch wirklich mit seiner Adresse diese Transaktion ausführen will. Ein Hash des öffentlichen Schlüssels ergibt die Bitcoin-Adresse.

Das Ganze ist quasi ein öffentliches Konto: Alle Bitcoin-Nutzer wissen, wie viel Geld mit der Adresse verknüpft ist, aber niemand weiß, dass es Stefan gehört. Und niemand außer Stefan kommt an das Geld heran – jedenfalls, solange Stefan den geheimen Schlüssel nicht aus der Hand gibt. Jeder kann allerdings Geld an die Adresse überweisen und muss dafür nur die Adresse kennen.

Um seine erste Transaktion tätigen zu können, braucht Stefan erst einmal Bitcoins. Er kann zum Beispiel bei einem Anbieter im Netz Euros gegen Bitcoins tauschen: Er überweist dem Händler das Geld in Euro und der Händler schickt den entsprechenden Gegenwert in Bitcoins an die von Stefan angegebene Adresse. Oder Stefan könnte sich unter die Goldgräber begeben und seine Bitcoins selbst schürfen.

So funktioniert die Kryptowährung Bitcoin

Angenommen, er hat vom Händler 0,5 Bitcoins (BTC) gekauft. Für den von ihm anvisierten Mietserver veranschlagt Marys Firma 0,02 BTC im Monat – also nach aktuellem Wechselkurs etwa 50 US-Dollar. Um Mary 0,02 BTC zu überweisen, generiert Stefans Bitcoin-Client eine Transaktion. Hier vermerkt er die Transaktion, mit der der Händler ihm die 0,5 BTC geschickt hat, als sogenannten Input. Die 0,02 BTC an Marys Bitcoin-Adresse sind der erste Output. Der zweite Output sendet die restlichen 0,48 BTC an Stefans eigene Adresse zurück. Das ist wichtig, denn man darf jeden Output nur einmal als Input einer Folgetransaktion verwenden. Der Restbetrag muss also einen eigenen Output bekommen.

Stefan unterschreibt diese Transaktion mit seinem geheimen Schlüssel. Dann schickt sein Client sie an das Peer-to-Peer-Netz. Marys Client erfährt auf diesem Wege davon und sieht, dass 0,02 BTC an eine ihrer Adressen geschickt wurden. Mary kann dann mit Stefans öffentlichem Schlüssel die Signatur der Transaktion überprüfen. Ihre 0,02 BTC kann Mary jetzt in einer weiteren Transaktion verwenden.

Die digitalen Signaturen gewährleisten, dass nur der Empfänger eines Bitcoin-Betrags diesen wieder ausgeben kann. Jetzt muss nur noch sichergestellt werden, dass er dies nicht mehrfach tut. Dafür gibt es eine einfache Regel: Sollten mehrere Transaktionen mit demselben Input auftauchen, gilt nur die erste. Das durchzusetzen erfordert einen Zeitstempel für alle Transaktionen.

Es wäre ein Leichtes, wenn es eine zentrale Instanz gäbe, die alle Transaktionen nach Eingangsreihenfolge beglaubigt. In einem Peer-to-Peer-Netz, in dem alle gleichberechtigt sind und in dem man nicht weiß, wem man vertrauen kann, ist das etwas kniffliger. Im Bitcoin-System kann sich jeder Teilnehmer, der möchte, als Miner betätigen und an der Beglaubigung von Transaktionen mitarbeiten.

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