1. Der Block:


Bestandteile eines Blocks:

        Block Header:

Enthält Metadaten über den Block, z.B. die Blockversion, den vorherigen Blockhash, den Zeitstempel und den kryptographischen Hash des aktuellen Blocks.

        Merkle-Baumwurzel:

Eine Datenstruktur, die verwendet wird, um alle Transaktionen in einem Block zusammenzufassen. Sie hilft, den Inhalt großer Datenstrukturen effizient und sicher zu verifizieren.

        Transaktionsliste:

Eine detaillierte Aufzeichnung aller in einem Block enthaltenen Transaktionen, z.B. Sender, Empfänger, Betrag der übertragenen digitalen Währung und Zeitstempel.

    Unique Identifier:

Jeder Block hat einen eindeutigen Hash, der ihn identifiziert. Dieser Hash wird auf der Grundlage des Blockinhalts generiert, wodurch es praktisch unmöglich ist, Informationen zu ändern, ohne den Hash des Blocks zu ändern.

Beispiel eines Blockchain-Blocks:

Block #456

  • Block Header:

    • Version: 1.0
    • Vorheriger Block Hash: 00000000000000000008a2e03707344a1b448b496ffa27d08d4a397914c53aaa
    • Merkle-Baumwurzel (Merkle Root): 4f68c1b93f9ebcb94e5e7f6149a9ee4bbf9a9d2b793e4e5a0998a1f09834bcde
    • Zeitstempel: 2024-03-19 12:00:00 UTC
    • Schwierigkeitsgrad: 0000000000000000000112e4b5f60...
    • Nonce: 2573394689

  • Merkle-Baumwurzel (Detail):

    • 4f68c1b93f9ebcb94e5e7f6149a9ee4bbf9a9d2b793e4e5a0998a1f09834bcde (Dieser Hash repräsentiert die Zusammenfassung aller Transaktionen in diesem Block durch den Merkle-Baum-Prozess)

  • Transaktionsliste:

    • Transaktion 1: Von Alice zu Bob - 5 BTC
    • Transaktion 2: Von Charlie zu Dana - 2 BTC
    • Transaktion 3: Von Ethan zu Fiona - 1 BTC
    • (Die Transaktionen sind vereinfacht dargestellt. In der Realität enthalten sie zusätzliche Daten wie Eingaben, Ausgaben, Signatur und mehr.)

  • Einzigartiger Identifier (Block Hash):

    • 0000000000000000000769abcdef8a2e03707344a1b448b496ffa27d08d4a397914c53bbb
    • (Dieser Hash wird aus den Daten im Block Header berechnet, einschließlich der Merkle-Baumwurzel, und dient als einzigartiger Identifikator für diesen Block.)


    In diesem Beispiel repräsentiert der Block Header die Meta-Daten des Blocks, einschließlich des Verweises auf den vorherigen Block durch dessen Hash, was für die Verkettung der Blöcke wichtig ist. Die Merkle-Baumwurzel fasst alle Transaktionen im Block effizient zusammen und ermöglicht eine schnelle Überprüfung der Transaktionsdaten. Die Transaktionsliste enthält alle Transaktionen, die in diesem Block gespeichert sind. Schließlich dient der einzigartige Identifier (Block Hash) als Identifikation des Blocks innerhalb der Blockchain.

2. Sequence:


    Sequentielle Reihenfolge:

Die Blöcke in einer Blockchain werden in einer linearen Reihenfolge über die Zeit angeordnet. Jeder neue Block ist über das Feld "previous block hash" im Blockheader mit dem vorherigen Block verbunden. Auf diese Weise entsteht eine Kette von Blöcken, daher der Begriff "Blockchain".

    Unveränderlichkeit des Datensatzes:

Sobald ein Block der Kette hinzugefügt wurde, würde eine nachträgliche Änderung der Informationen in diesem Block eine Änderung der Hashes aller nachfolgenden Blöcke erfordern, was rechnerisch nicht praktikabel ist. Dies stellt die Unveränderbarkeit der Blockchain sicher.

3. Verteiltes Hauptbuch:


    Dezentralisierung:

Anstatt an einem einzigen Ort gespeichert zu werden, werden Kopien der Blockchain über ein großes Netzwerk von Computern, den sogenannten Knoten, verteilt. Jeder Knoten verfügt über eine vollständige Kopie der Blockchain, wodurch sichergestellt wird, dass es keinen einzigen Fehlerpunkt gibt.

    Konsens:

Um der Kette einen neuen Block hinzuzufügen, muss ein Konsens zwischen den Knoten im Netzwerk erzielt werden. Dieser Konsensmechanismus stellt sicher, dass alle Kopien des verteilten Hauptbuchs identisch und korrekt sind.

Konsensmechanismen sind ein wesentlicher Bestandteil von Blockchain-Technologien. Sie ermöglichen es einem dezentralisierten Netzwerk, Übereinstimmung (Konsens) darüber zu erzielen, welche Transaktionen gültig sind und demzufolge zur Blockchain hinzugefügt werden sollen. Dies ist entscheidend, um Sicherheit und Integrität in einem verteilten System zu gewährleisten, wo kein einzelner Akteur die Kontrolle hat. Hier sind einige der bekanntesten Konsensmechanismen:

1. Proof of Work (PoW)

  • Wie es funktioniert: Miner konkurrieren darum, komplexe mathematische Probleme zu lösen. Der Erste, der eine Lösung findet, darf den nächsten Block zur Blockchain hinzufügen und wird mit der Blockchain-Währung belohnt.
  • Vorteile: Sicher und bewährt, da es auf Bitcoin und anderen großen Kryptowährungen basiert.
  • Nachteile: Energieintensiv und langsam, was zu Skalierbarkeitsproblemen führen kann.

2. Proof of Stake (PoS)

  • Wie es funktioniert: Die Möglichkeit, den nächsten Block zu validieren, wird unter den Besitzern der Währung proportional zu ihrem Anteil verteilt. Je mehr jemand besitzt, desto größer ist seine Chance, den nächsten Block zu validieren.
  • Vorteile: Energieeffizienter als PoW und fördert eine stärkere Beteiligung am Netzwerk.
  • Nachteile: Kann zu einer Zentralisierung führen, da diejenigen mit größeren Anteilen mehr Einfluss haben.

3. Delegated Proof of Stake (DPoS)

  • Wie es funktioniert: Stakeholder wählen Delegierte (oft eine begrenzte Anzahl), die im Namen des Netzwerks Transaktionen validieren und Blöcke hinzufügen.
  • Vorteile: Schneller und effizienter im Vergleich zu PoW und PoS.
  • Nachteile: Kann zu einer noch stärkeren Zentralisierung führen als PoS, abhängig von der Umsetzung.

4. Proof of Authority (PoA)

  • Wie es funktioniert: Transaktionen und Blöcke werden von vertrauenswürdigen Validator-Knoten validiert, die ihre Identität offengelegt haben. Geeignet für private Blockchains.
  • Vorteile: Sehr schnell und effizient.
  • Nachteile: Stark zentralisiert, was dem dezentralen Ethos der meisten Blockchain-Anwendungen widerspricht.

Jeder Konsensmechanismus hat seine eigenen Stärken und Schwächen und eignet sich für verschiedene Arten von Blockchain-Netzwerken. Die Wahl des Konsensmechanismus hängt von den spezifischen Anforderungen des Netzwerks ab, einschließlich Sicherheit, Geschwindigkeit, Effizienz und Grad der Dezentralisierung.

Das Verständnis der Struktur der Blockchain ist entscheidend, um ihre Robustheit gegenüber Betrug und Manipulation beurteilen zu können.

Last modified: Tuesday, 19 March 2024, 4:10 PM