Bitcoin wird als Kryptowährung bezeichnet und das führt zur Frage, wozu Kryptografie im Bitcoin-System verwendet wird. Zum einen kommt sie für die Kontrolle des Zugriffs auf ein Bitcoin-Konto mittels eines geheimen Schlüssels zum Einsatz. Sie wird aber auch in der Form des Hash-Algorithmus SHA-256 verwendet, der für die sogenannte Proof-of-Work-Methode zur Erweiterung der Blockchain benutzt wird.
Was ist ein Hash-Wert?
Der Algorithmus SHA-256 ist ein Verfahren zur Berechnung eines Hashwerts. Ein solcher Hashwert besteht aus einer Reihe von 256 Bits und ist damit eine Kette von Nullen und Einsen dieser festen Länge. Dieser Hashwert kann für jede Datei beliebiger Länge berechnet werden, sofern diese Datei in digitaler Form vorliegt. Ein kryptografischer Hash-Algorithmus besitzt die folgenden Eigenschaften.
- Die Berechnung eines Hashwerts erfordert keinen großen Aufwand auf einem Computer und ist entsprechend schnell.
- Es ist extrem aufwendig und deshalb praktisch auch auf den leistungsfähigsten Computern nicht durchführbar, eine Datei mit einem vorgegebenen Hashwert zu finden.
Wozu wird ein Hashwert im Bitcoin-System verwendet?
Im Bitcoin-System wird alle 10 Minuten ein Block mit neuen Transaktionen an die Blockchain angefügt. Der Prozess der Einigung auf eine anerkannte Version dieser Blockchain macht es notwendig, dass für jeden neuen Block Bestätigungsrechnungen durchgeführt werden.
Dafür wird ein neuer Block mit einer beliebig gewählten Zahl ergänzt und der Hashwert des so ergänzten Blocks berechnet. Für jede gewählte Zahl ergibt sich mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit ein neuer Hashwert. Das Ziel ist, eine Zahl zu finden, sodass der Hashwert mit einer vorgegebenen Zahl von Nullen beginnt.
Aus den Eigenschaften des Hash-Algorithmus SHA-256 ergibt sich, dass man nicht von einem gewünschten Hashwert auf den Block mit einer passenden Zahl zurück rechnen kann. Die einzige Möglichkeit besteht also darin, hinreichend viele Zahlen durchzuprobieren und für jede solche Zahl den entsprechenden Hashwert zu berechnen, bis man eine geeignete Zahl gefunden hat. Jede einzelne Berechnung eines Hashwerts ist zwar schnell ausführbar, sehr viele dieser Berechnungen brauchen aber ihre Zeit.
Die Miners liefern sich ein Wettrennen, wer zuerst diese Bestätigungsrechnungen erfolgreich durchführen kann. Der erste Miner mit einem gültigen Hashwert erhält eine Belohnung in Form einer Anzahl von Bitcoins. Die Schwierigkeit dieser Bestätigungsrechnungen wird kontinuierlich so angepasst, dass mit der zur Verfügung stehenden Technologie im Durchschnitt 10 Minuten Rechnen für die Bestätigung eines neuen Blocks erforderlich sind. Diese Anpassung lässt sich einfach dadurch realisieren, dass die Anzahl der am Anfang des Hashwerts geforderten Nullen vergrößert wird.
Hier sind weitere Infos zum Thema Blockchain: Die Bitcoin Blockchain – Was ist das eigentlich?