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Bitcoin Whitepaper

Bitcoin Whitepaper - die Idee hinter der Kryptowährung

Das Bitcoin Whitepaper wurde 2008 von Satoshi Nakamoto in einer Mailingliste für Kryptographie vorgeschlagen. Im Whitepaper ist die Kernidee von Bitcoin beschrieben. 

Es enthält die vollständige Herangehensweise, um ein digitales Geld auf rein dezentraler Basis zu schaffen. Rein dezentral heißt: ohne eine einzelne mächtige Entität, die die Kontrolle über das gesamte System innehaben kann.

Bitcoin Whitepaper - die Kernidee hinter Bitcoin
Bitcoin Whitepaper - die Kernidee hinter Bitcoin

Ob Satoshi Nakamoto ein Synonym für eine einzelne Person oder gar eine Gruppe von Wissenschaftlern war, ist bis heute nicht bekannt. So oder so hat sich Bitcoin bis heute immer mehr verbreitet. Der dezentrale Gedanke und die Sicherheit von Bitcoin wurden sozusagen im Laufe der Jahre in der Praxis belegt.

Bitcoin wurde seitdem im Rahmen von Updates stetig weiterentwickelt. Um den Gedanke hinter Bitcoin zu verstehen, macht es aber dennoch Sinn sich einmal mit dem Whitepaper von Bitcoin zu beschäftigen. Dies möchten wir hier machen.

Bitcoin Whitepaper - das Original

Das Bitcoin Whitepaper wurde von Satoshi Nakamoto ursprünglich in Englisch verfasst und per Mailingliste vorgestellt.

Es ist nach wie vor in seiner Ursprungsform auf der offiziellen Bitcoin Webseite bitcoin.org verfügbar.

Mit einem klick auf das Bild rechts, gelangst du direkt zum originalen Bitcoin Whitepaper.

Im Folgenden werden wir das Whitepaper gemeinsam durcharbeiten. Hierbei werde ich große Teile davon ins Deutsche übersetzen. Es ist keine 1:1 Übersetzung (denn davon gibt es bereits genug), sondern mehr eine deutsche Erklärung des Inhaltes. 

Zusätzlich habe ich zwischendurch Kommentare zu meiner eigenen Meinung hinzugefügt. Da diese nicht aus dem Whitepaper entstammen habe ich diese in blauer Farbe hinterlegt, damit du hier gut unterscheiden kannst.

Original Bitcoin Whitepaper englisch

Bitcoin Whitepaper - der Inhalt ins Deutsche übersetzt

Abstrakt

Im Abstrakt des Whitepapers geht es darum, dass digitales Geld in Form einer P2P Währung Zahlungen ohne Finanzinstitut direkt zwischen zwei Parteien erlaubt. Hierfür werden digitale Signaturen eingesetzt. Das eigentliche Problem bei vergleichbaren Ansätzen war jedoch immer das sogenannte „Double Spending Problem“. Dieses Problem soll durch Bitcoin gelöst werden. Und zwar dadurch, dass alle Transaktionen in gehaschter Form in der Proof-of-Work Blockchain gespeichert werden. 

Dabei gibt die längste Kette (an Blöcken) immer den gültigen Datenstand vor. Unter der Annahme, dass die längste Kette auch immer dem Pool der größten Rechenpower entstammt und das dieser keine boshaften Absichten zur Attacke auf Bitcoin hegt, ist das Netzwerk auch stets vor solchen Angriffen geschützt.

Des Weiteren wird noch angeführt, dass Bitcoin minimale Struktur-Anforderungen hat. Sowie Nachrichten auf Best-Effort Basis übertragen werden und Nodes das Netzwerk stets verlassen und wieder beitreten können. Beim erneuten Beitritt natürlich nur unter der Maßgabe, dass Sie die bis dahin erschaffene längste Proof-of-Work Kette akzeptieren.

1. Einleitung

In der Einleitung geht Satoshi auf die heutige Zentralisierung der Zahlungsarten im eCommerce ein. Er gibt zu, dass die Zahlungen meist gut genug funktionieren, aber dass sie die Schwäche darin haben, dass man einer zentralen Instanz vertrauen muss.

Es gibt keine Zahlungen, die unumkehrbar sind da die Finanzinstitute nicht umhin kommen Streitfälle zu schlichten. Dabei erhöhen die Schlichtungskosten die Transaktionskosten, was wiederum die sinnvolle minimale Transaktionsgröße erhöht und dadurch gewöhnliche Kleinstübertragungen quasi eliminiert. 

Dieser These mit den Zahlungen kann ich aus heutiger Sicht nicht vollkommen beipflichten. Denn mit dem heutigen Überweisungssystem kann man schon kostenlos Kleinstbeträge überweisen (wenn auch nur innerhalb seines eigenen „Ökosystems“, also meist im eigenen Land). Über Landesgrenzen hinaus oder gar weltweit sieht das ganze dann schon eher wieder so aus, dass dies quasi nicht möglich ist.

Des Weiteren gibt es einen größeren Schaden dadurch, dass man keine unumkehrbaren Transaktionen für unumkehrbare Dienstleistungen machen kann. Durch die Möglichkeit der Rückabwicklung einer Zahlung, bedarf es immer eines Vertrauens. Händler müssen vorsichtig im Umgang mit ihren Kunden sein und mehr Informationen abfragen als sie es unbedingt notwendig wären. Ein gewisser Anteil an Betrug wird als unvermeidbar akzeptiert.

Die Transaktionskosten und Probleme mit dem Vertrauen können vor Ort durch die Verwendung von Bargeld vermieden werden, allerdings gibt es keinen Mechanismus der diese Art der Transaktion über eine örtliche Distanz (Kommunikationskanal) ohne eine vertrauenswürdige Partei erlaubt.

Diese Ausführungen sind genial. Sie zeigen die Vorteile die Bargeld hat im Sinne der sicheren 1:1 Transaktion Ware oder Dienstleistung gegen Geld und grenzt diese Eigenschaften gegen die heutigen online Zahlungsmöglichkeiten ab.

Abschließend zeigt er auf, was es aus seiner Sicht benötigt: nämlich ein elektronisches Bezahlungssystem, welches auf kryptografischen Beweisen basiert anstatt auf Vertrauen. Es soll zwei willigen Parteien erlauben eine Bezahlung ohne Einbindung einer dritten Partei direkt durchzuführen. Die Transaktionen sollen dabei rechnerisch unmöglich umkehrbar sein. Dies würde Verkäufer vor Betrug schützen und es erlauben Treuhandservices zum Schutz von Käufern zu installieren.

Im Paper wird zudem eine Lösung für das sog. Double-Spending Problem mittels eines P2P verteilten Zeitstempel-Servers gegeben, welcher es erlaubt rechnerische Beweise für die Transaktionshistorie zu liefern. Das System ist sicher, so lange die Mehrheit der Nodes ehrlich ist und demnach mehr CPU Rechenleistung besitzen als andere zusammenarbeitende Angreifergruppen.

Im Grunde genommen ist dieser abschließende Absatz der Kerngedanke von Bitcoin, wie ihn Satoshi Nakamoto in 2008 formuliert hat. In den folgenden Kapiteln wird es nun um die Erklärung der hier angekündigten Lösung zur Schaffung eines elektronischen Peer-to-Peer Geldsystems gehen.

2. Transaktionen

Eine elektronische Münze (Coin) wird laut Satoshi als Kette digitaler Transaktionen definiert. Jeder Besitzer sendet seinen Coin an den nächsten in dem er einen Hash der vorhergehenden Transaktion sowie den öffentlichen Schlüssel (public key) des nächsten Besitzers digital signiert und an das Ende des Coins anhängt. Ein Coin-Empfänger (Bezahlter) kann Signaturen verifizieren, um die Kette der Besitzverhältnisse zu überprüfen.

Bitcoin Transaktionen - Screenshot aus dem BTC Whitepaper
Bitcoin Transaktionen - Quelle: Screenshot aus dem BTC Whitepaper

Ein Problem ist es, wenn der Empfänger nicht überprüfen könnte, dass einer der Eigentümer den Coin nicht mehrfach ausgegeben hat (double-spend). Eine gebräuchliche Lösung hierfür ist es eine vertrauenswürdige zentrale Instanz (Münzanstalt), die jede Transaktion auf Mehrfachausgaben prüft. Nach jeder Transaktion muss die Münze an die zentrale Instanz übergeben werden und eine neue Münze wird generiert. Nur Münzen von der Zentralinstanz sind vertrauenswürdig nicht doppelt ausgegeben zu werden. Das Problem an dieser Lösung ist, dass das gesamte Schicksal des Geldsystems von der Firma abhängt die die Münzanstalt betreibt, da jede Transaktion über sie läuft wie bei einer Bank.

Das Double-Spending Problem ist eines der größten Probleme das bei P2P Blockchain Währungen gelöst werden muss. Satoshi geht im nächsten Abschnitt darauf ein, wie er genau dieses Problem bei Bitcoin beheben möchte.

Er sagt: wir brauchen einen Weg, dass der Bezahlte überprüfen kann, dass die vorherigen Besitzer keine früheren Bezahlungen (mit dem gleichen Coin) signiert haben. Dabei ist nur die früheste Transaktion relevant. Um also zu prüfen zu können, dass es zu keinem Double-Spending kam müssen alle Transaktionen bekannt sein. Im Modell mit der zentralen Instanz, muss diese über alle Transaktionen bescheid wissen und entscheiden, welche früher ankam.

Um diese Überprüfung ohne vertrauenswürdige Instanz hinzubekommen, müssen alle Transaktionen öffentlich gemacht werden. Des Weiteren müssen sich alle Teilnehmer des Systems auf eine einzelne Historie der Transaktionen und deren Reihenfolge einigen. Der Bezahlte benötigt einen Beweis, dass die Mehrheit der Knoten im Netzwerk (nodes) zum Zeitpunkt jeder Transaktion einig sind, diese zuerst empfangen zu haben.

Diese Ansätze zur öffentlichen Transaktionshistorie und zur Konsens-Findung über die Transaktionsreihenfolge führt bei Bitcoin dazu, dass das Double-Sopending Problem OHNE zentrale Instanz gelöst werden kann. Wie dies in der Umsetzung aussehen kann, beschreibt Satoshi in den nachfolgenden Kapiteln.

3. Zeitstempel (Timestamp) Server

Die Lösung die vorgeschlagen wird, startet mit einem Zeitstempel-Server.

„The solution we propose begins…“ – witzig ist, dass Satoshi schreibt „wir schlagen vor“. Entweder hat er seine Learnings aus den Foren und Kryptographie-Mailinglisten in ein wir übersetzt oder es könnte ein Hinweis darauf sein, dass hinter Satoshi ggf. doch eine Gruppe von Leuten steckte.

Dieser funktioniert so, dass ein Hash eines Blocks, von einem mit Zeitstempel zu versehenden Datensätzen, genommen und weitläufig verbreitet wird. Dabei beweist der Zeitstempel, dass die Daten zu diesem Zeitpunkt existiert haben (denn sie sind ja im Hash gelandet). Zusätzlich gelangt auch der vorherige Zeitstempel im Hash, was dazu führt dass eine Kette entsteht. Jeder weitere Zeitstempel verstärkt bzw. bestätigt dabei die vorigen.

Bitcoin Zeitstempel Server
Bitcoin Zeitstempel Server - Quelle: Screenshot aus dem Bitcoin Whitepaper

Ein einfaches wie geniales Prinzip: die Blockchain von Bitcoin!

4. Proof-of-Work = Arbeitsnachweis

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5. Netzwerk

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6. Anreiz

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7. Rückgewinnung von Speicherplatz

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8. Vereinfachte Zahlungsverifikation

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9. Zusammenführen und Teilen von Werten

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10. Datenschutz

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11. Berechnungen

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12. Fazit

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