Was das Satoshi Nakamoto Paper mit Bitcoin zu tun hat

Das Satoshi Nakamoto Paper ist das Originalpapier, in dem Bitcoin 2009 erstmals vorgestellt wurde. Das Dokument mit dem Titel „Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System“ ist in vier Hauptabschnitte unterteilt, welche das Bitcoin System erklären.

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Stand der Tabelle / Letztes Update: 16.11.2024

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Diese vier Abschnitte sind:

– Überblick
– Einleitung
– Methodik
– Fazit

Einleitung

Satoshi argumentiert, dass der Kauf und Verkauf von Waren über das Internet darauf angewiesen ist, dass Finanzinstitute als dritte Parteien Finanztransaktionen abwickeln. Diese Prozesse basieren also darauf, dass die beiden Parteien einer dritten Partei vertrauen, ihre Transaktion zu bearbeiten. Da eine dritte Partei „vertrauenswürdig“ sein muss, gibt es immer Raum für eine Transaktion, die rückgängig gemacht werden kann. Es gibt derzeit keine Möglichkeit, eine Transaktion nicht rückgängig zu machen, wie es in der physischen Welt mit Bargeld der Fall ist.

Da die Finanzinstitute als vertrauenswürdige Partner fungieren, um Transaktionen zu ermöglichen, verbringen sie oft Zeit mit der Lösung von Konflikten und dem Umgang mit Betrug. Dies erhöht die Kosten für die Durchführung einer Transaktion über das Internet und macht Transaktionen relativ teuer.

Um dieses Problem zu lösen, führt Satoshi ein elektronisches Zahlungssystem ein, das auf Kryptografie basiert. Dadurch können zwei Parteien miteinander interagieren, ohne dass eine dritte Partei erforderlich ist. Da diese kryptografischen Transaktionen rechnerisch nicht rückgängig gemacht werden können, sind die Benutzer vor Betrug geschützt.

Hierzu ist es notwendig, ein Peer-to-Peer-System (eine Reihe von miteinander verbundenen Computern, die zusammenarbeiten) zu schaffen. Dieses Peer-to-Peer-Cash-System vermeidet frühere Probleme mit doppelten Ausgaben, indem es Hashing und Proof-of-Work verwendet.

Methodik

Der Abschnitt „Methodik“ des Papiers ist in die folgenden Abschnitte unterteilt, die das Konzept von Bitcoin skizzieren: (1) Transaktionen, (2) Zeitstempelserver, (3) Arbeitsnachweis, (4) Vernetzung, (5) Anreiz, (6) Rückforderung von Speicherplatz, (7) Vereinfachte Zahlungsprüfung, (8) Kombinieren & Aufteilen von Werten, (9) Datenschutz und (10) Berechnungen.

(1) Transaktionen

Die Definition eines Bitcoin ist eine „Kette von digitalen Signaturen“, die mittels einer elektronischen Signatur (Hash) von einer Person zur anderen weitergegeben werden kann. Während dieses Prozesses signiert der Absender, der die Bitcoins weitergibt, elektronisch die durchgehenden Transaktionen der Bitcoins und den öffentlichen Schlüssel des Empfängers, an den er die Bitcoins sendet.

Diese Historie erzeugt die Bitcoin „Blockchain“, die im Wesentlichen ein Ledger/Log der Bitcoin(s) Transaktionshistorie ist.

Im Gegensatz zu Paketen in der realen Welt können digitale Pakete an mehr als einen Empfänger gleichzeitig versendet werden. Dies ist problematisch, da es dazu führen könnte, dass die Menschen ihre digitale Währung verdoppeln.

Bitcoin überwindet dieses Problem, da Zeitstempel verwendet werden. So wird sichergestellt, dass bei jeder Weitergabe von Bitcoin eine Kopie dieser Münze nicht erneut ausgegeben werden kann. Jede Transaktion wird vom Bitcoin-System in der Reihenfolge ihres jeweiligen Zeitstempels abgestempelt und verarbeitet. Wenn also ein Bitcoin an zwei Empfänger gesendet wird, haben die Bitcoins unterschiedliche Zeitstempel und somit wird der zweite gesendete Bitcoin automatisch vom System abgelehnt.

Das Bitcoin-System verarbeitet jede Transaktion und gibt sie öffentlich bekannt. Dadurch wird sichergestellt, dass das System zusammen mit seinen Benutzern die Transaktionskette (Blockchain) moderiert und dass keine betrügerischen Aktivitäten stattfinden. Mit dieser Methode der Transaktionsmoderation wird kein Dritter benötigt und das Bitcoin-System ist wirklich dezentralisiert.

Darüber hinaus müssen sich die Teilnehmer des Systems auf einen einzigen Transaktionszeitraum verständigen. Wenn die Teilnehmer unterschiedliche Zeiten verwenden, tritt das Problem der doppelten Ausgaben wieder auf und/oder es werden mehrere Blockchains erstellt.

(2) Zeitstempelserver

Der Zeitstempelserver ist eine einfache Software, die zur digitalen Zeitstempelung von Daten verwendet wird. Der Server nimmt einen kleinen Teil der Transaktionsdaten (einen Hash) und markiert sie mit einem Zeitstempel. Dieser zeitgestempelte Hash wird dann öffentlich zugänglich gemacht. Die Existenz dieses zeitgestempelten Hashes beweist also, dass die Transaktion existiert und somit gültig ist.

Mit zunehmender Länge der Blockchain wird mehr Rechenleistung benötigt, um diese zu verarbeiten. Als Bitcoin eingeführt wurde, konnte ein einfacher Desktopcomputer Bitcoins effizient minen. Heute sind aufgrund der Länge der Blockchain spezielle Computer erforderlich, um die Transaktionen zu verarbeiten.

(3) Arbeitsnachweis

Um einen Zeitstempelserver über ein Netzwerk von Rechnern (Knoten) zu implementieren, muss ein Proof-of-Work-System verwendet werden. Der Arbeitsnachweis erfordert den Nachweis, dass das System eine bestimmte Menge an Arbeit geleistet hat.

Bei Bitcoin muss hierzu ein bestimmtes mathematisches Problem von einem Computer gelöst und präsentiert werden. Das Spamming des Systems mit mehreren Anfragen würde zu viel Rechenleistung erfordern und daher wird der Arbeitsnachweis verwendet, um das System vor Spamming zu schützen.

(4) Vernetzung

Neue Transaktionen werden allen Knoten öffentlich angekündigt. Jeder Knoten legt alle neuen Transaktionen in einen Block ab. Wenn ein Knoten das Puzzle für seinen Block löst, informiert er alle anderen Knoten. Die anderen Knoten akzeptieren den gelösten Block, wenn ALLE Transaktionen gültig sind und es keine Probleme mit doppelten Ausgaben gibt. Anschließend bewegen sich die Knoten zum nächsten Block in der Kette. Dieser Prozess wiederholt sich dann in einer Schleife.

(5) Leistungsanreiz

Konventionell erzeugt die erste Transaktion in einem Block einen neuen Bitcoin, die der Person (Knoten) gehört, die diesen Block erstellt hat. Dies motiviert Menschen, ihre Computer (Knoten) zu benutzen und sich mit dem Bitcoin-Netzwerk zu verbinden, um Bitcoin-Transaktionen zu verarbeiten. Hier entsteht der Begriff Bitcoin-Mining.

Transaktionsgebühren dienen auch als Anreiz, die zu jeder Transaktion hinzukommen. Sobald die maximale Menge an Münzen (21 Millionen) in das Bitcoin-System eingeflossen ist, besteht der weitere Anreiz, Bitcoins zu fördern, ausschließlich in Form von Transaktionsgebühren, die frei von Inflation sind.

(6) Rückforderung von Speicherplatz

Alte Transaktionen können nach einer bestimmten Zeit verworfen werden, um Speicherplatz zu sparen. Die Wurzel (ein Trace) der verworfenen Transaktion bleibt erhalten, sodass die Blockchain intakt bleibt.

Die Entwicklung der Computerhardware (Moore’sches Gesetz) wird die Größe der Blockchain übertreffen und als solche sollte die Speicherung der Blockchain kein Problem darstellen.

(7) Vereinfachte Zahlungsprüfung

Zahlungen können verifiziert werden, ohne dass das gesamte Netzwerk auf einem Knoten läuft. Solange ein Benutzer eine Kopie der längsten Blockchain und Blockhash’s hat (ein Hash ist nur ein kleiner Teil einer Transaktion), kann er eine Zahlung überprüfen. Dazu wird das Netzwerk der Knoten abgefragt und eine Transaktion mit ihrem Zeitstempel abgeglichen.

Die Transaktion kann nicht von einem einzelnen Knoten geprüft werden. Man muss sich mit einem anderen Knoten verbinden, der die Transaktion mit der Blockchain verbindet. Diese Verbindung überprüft dann, ob die Version der Blockchain aktuell ist. Andernfalls aktualisiert die Blockchain die aktuelle Version der Blockchain, bevor sie fortgesetzt wird.

(8) Kombinieren & Aufteilen von Werten

Es ist möglich, Bitcoins einzeln zu verarbeiten. Jedoch ist es ineffizient, für jeden Cent in einer Überweisung eine separate Transaktion durchzuführen. Der Wert der Münzen kann somit aufgeteilt und/oder neu kombiniert werden. So kann ein großer Betrag vor der Weitergabe in mehrere Teile zerlegt werden, oder es können kleinere Beträge zu einer größeren Summe addiert werden.

(9) Datenschutz

Obwohl Transaktionen öffentlich deklariert werden, sind die öffentlichen Schlüssel, die Personen identifizieren, anonym. Somit kann die Identität des Absenders und Empfängers nicht von der Öffentlichkeit bestimmt werden. Es wird öffentlich erklärt, dass sich ein Geldbetrag von A nach B bewegt, jedoch werden dabei keine identifizierbaren Informationen offen verteilt. Dieses Identifikationsmodell ähnelt dem „Tape“, das die Börsen bei der Veröffentlichung ihrer Handelsinformationen verwenden.

(10) Berechnungen

Dieser Abschnitt stellt mathematisch fest, dass eine höhere Wahrscheinlichkeit besteht, dass ein ehrlicher Knoten einen Block vor einem betrügerischen Knoten findet. Es ist daher unwahrscheinlich, dass der betrügerische Knoten beim Erstellen einer betrügerischen Blockchain den ehrlichen Knoten einholt. Die Quoten sind nicht zugunsten des betrügerischen Knotens verteilt. Dies ist wichtig bei der Vergrößerung der Blockchain, da die Knoten die längste Blockchain als die richtige Kette identifizieren.

Fazit

Satoshi schließt die Arbeit ab, indem er die Aufmerksamkeit auf die Hauptmerkmale dieses Papiers lenkt:

– Es wird ein System für elektronische Transaktionen ohne das Vertrauen von Dritten vorgeschlagen.

– Digitale Signaturen bieten eine starke Kontrolle über den Besitz und verhindern Doppelausgaben.

– Ein Peer-to-Peer-Netzwerk mit Proof-of-Work wird verwendet, um ein öffentliches Protokoll zu erstellen. Sofern ehrliche Knoten die Kontrolle über das System haben, schließt dies Missbrauch aus.

– Die einzelnen Knoten arbeiten selbstständig, ohne viel Koordination zu erfordern. Eine Identifikation ist nicht notwendig, da die Nachrichten nie an einen einzigen Ort gesendet werden.

– Die einzelnen Knoten können das Netzwerk zu jedem Zeitpunkt verlassen und später wieder beitreten. Voraussetzung hierfür ist, dass sie ihre Blockchain beim Wiedereintritt in das Netzwerk aktualisieren.

– Regeln und Anreize können über ein Abstimmungssystem durchgesetzt werden.

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