Die Kryptowährung Bitcoin. Geschichte, Funktionsweise, Sicherheit und Wirtschaftliche Aspekte

Inhaltsverzeichnis

Abstract ... 2

1. Einleitung ... 5

2. Funktionsweise und Technologie ... 6
2.1 Wallets, Adressen und Clients ... 7
2.1.1 Soft-Wallets ... 7
2.1.1.1 Full Node Clients ... 7
2.1.1.2 Lite Clients ... 8
2.1.1.3 SPV Clients... 8
2.1.1.4 Serverabhängige (Thin-) Clients ... 8
2.1.1.5 Web-Wallets ... 8
2.1.1.6 In-Browser-Clients ... 9
2.1.2 Hard-Wallets ... 9
2.2 Blockchain und Konsensmechanismen ... 9
2.2.1 Proof-of-work ... 10
2.2.2 Proof-of-importance ... 10
2.2.3 Proof-of-stake ... 11
2.3 Transaktion ... 11
2.4 Skalierung ... 12
2.4.1 Segwit ... 12
2.4.2 Lightning Network ... 12

3. Geschichte ... 14
3.1 Satoshi Nakamoto ... 14
3.2 Wichtigste Ereignisse und Kursverlauf ... 16

4. Sicherheit ... 19
4.1 Anonymität ... 19
4.2 Kryptographie ... 20
4.3 Passwörter ... 21
4.4 Cold Storage ... 21
4.4.1 Paper- und Mind-Wallets ... 22

5. Quellen für Bitcoin ... 23
5.1 Mining ... 23
5.2 Tausch ... 24
5.2.1 Tausch gegen andere Währungen ... 25
5.2.2 Verwendung als Zahlungsmittel ... 26

6. Risiken und Probleme ... 27
6.1 51 Prozent Attacke ... 27
6.2 Verlustrisiko ... 27
6.3 Verbot ... 28
6.4 Regulierung ... 28
6.5 Nischenrisiko ... 29
6.6 Kontrollrisiko ... 29
6.7 Spekulation ... 29
6.8 Deflationsrisiko ... 30
6.9 Skalierungsproblem ... 30
6.10 Energieverbrauch ... 30

7. Chancen und Anwendungsmöglichkeiten ... 32
7.1 Nutzungsmöglichkeiten ... 32
7.2 Wertsteigerungs- und Investitionsmöglichkeiten ... 32
7.2.1 ETFs ... 33
7.2.2 Futures ... 33
7.3 Marktchance ... 34
7.4 Dezentralitätschance ... 34
7.5 Kostenersparnis ... 34
7.6 Smart-Contracts ... 35
7.7 Tokenisierung ... 35
7.8 ICOs ... 35

8. Altcoins ... 37
8.1 Litecoin (LTC) ... 37
8.2 Bitcoin Cash (BCH) ... 37
8.3 Etherium (ETH) ... 37
8.4 Monero (XMR) ... 38
8.5 Dash (DASH) ... 38
8.6 Ripple (XRP) ... 38
8.7 IOTA (MIOTA) ... 38

9. Schlussbetrachtung ... 39

Literaturverzeichnis ... 40

Abstract

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der digitalen Online-Währung Bitcoin, die auf einem dezentralen System basiert, worin alle Nutzer gleichgestellt sind und es kein Machtmonopol gibt. Mithilfe dieser Währung sind kostenlose, anonyme, internationale Transaktionen in Sekunden möglich. Das System hat nicht nur Potential als Wertaufbewahrungsobjekt, sondern auch als Zahlungsmittel. Dank des deflationären Charakters, der durch eine begrenzte Geldmenge verursacht wird, ist eine langfristige Wertsteigerung anzunehmen. Beschrieben werden Risiken, Chancen aber auch die Funktionsweise dieser relativ neuen Entwicklung. Besonderer Wert wurde auch auf die Sicherheit der Währung bei der Verwendung gelegt und wie diese verbessert werden kann. Ein Hauptaugenmerk liegt darauf, wie sich die Kryptowährung entwickelte und wer diese initiierte. Bitcoins werden nicht im herkömmlichen Sinn gespeichert und versandt, sondern während der Geldschöpfung von Nutzern selbst in ein kollektives Gedächtnis eingearbeitet. In diesem sind alle Transaktionen gespeichert und da es öffentlich einsehbar ist, bietet das System trotz der Anonymität große Transparenz.

Aktualisierte, deutsche Version

1. Einleitung

Bitcoin wurde geschaffen, um dem konservativen Geldsystem zu entkommen. Man nennt diese und ähnliche Währungen Kryptowährungen, da sie auf dem Prinzip von Kryptographie basieren. Der Name Bitcoin ist ein Neologismus und leitet sich aus dem Wort für die Dateneinheit „bit“ und dem englischen Wort für Münze „coin“ her. Es wurde mit Funktionen ausgestattet, die zum einen der Wertaufbewahrung, zum anderen dem Transferieren von Geld dienen. Dies funktioniert über Computersoftwares, sogenannte Clients oder Wallets. Diese erzeugen Schlüssel, einen öffentlichen, den public key, der den Zweck einer Kontonummer erfüllt und einen privaten, den private key, der wie der Tan bei einer Online-SEPA-Überweisung funktioniert und als Unterschrift dient. Wichtige Eigenschaften sind Fälschungssicherheit, Unkontrollierbarkeit seitens Machtpositionen im herkömmlichen Sinn und die wahrscheinlich wichtigste, die Möglichkeit von kostengünstigen Transaktionen. [1]

Miner, dieser Begriff leitet sich vom englischen Wort für das Schürfen von Gold her, sind die Geldschöpfer. Mithilfe einer Miningsoftware, also ein Programm zum „Schürfen“ von Bitcoins, wickelt der Computer Transaktionen, durch die zur Verfügung gestellte Rechenleistung, ab. Das Programm am PC kann beim Lösen einer komplexen Rechnung einen Block finden, in welchem Transaktionen gespeichert werden. Die Lösung, Hashwert genannt, enthält Teile der vorhergehenden Blöcke, sodass es eine eindeutige Reihung gibt. Dadurch bilden die Blöcke eine Kette, die sogenannte Blockchain. Diese stellt also den gesamten Verlauf aller Transaktionen dar. Die Hashwerte der vorangegangenen Blöcke bilden immer die Grundlage für einen neuen. Findet ein Miner einen solchen Block, bekommt er dafür Bitcoins, den Block-Reward. Mit diesem wird er für das Abwickeln von Transaktionen belohnt. Somit werden neue Bitcoins erzeugt. Gleichzeitig speichert und bestätigt er in dem neuen Block alle Geldtransfers, die seit dem letzten Block geschehen sind. [2]

In der folgenden Arbeit werden Funktionsweise, Risiken, Chancen und die Geschichte von Bitcoin genauer behandelt.

2. Funktionsweise und Technologie

Das System ist dezentral und somit ein reines peer2peer-Netzwerk, dieser Begriff leitet sich aus dem Englischen her. Peer bedeutet auf Deutsch Gleichberechtigter und die Zwei, welche für „to“ steht, bedeutet zu. Man könnte dies also mit „von Gleichberechtigtem zu Gleichberechtigtem“ übersetzen. So kommt die Währung ohne übergeordnete Instanz aus. Außerdem hat sie einen deflationären Charakter, da es eine Begrenzung auf 21 Millionen Stück gibt. Bitcoins sind bis auf die achte Nachkommastelle teilbar, diese Einheiten werden Satoshis genannt. Sie werden durch komplexe Rechenoperationen von Nutzern erzeugt, dies dient auch zur Verarbeitung von Transaktionen. [3]

Da das Netzwerk unstrukturiert ist, kann jede Einheit entfernt werden, ohne die Funktionsfähigkeit des Netzwerkes zu beeinträchtigen. Nachrichten werden schnellstmöglich im Netzwerk mit einem flooding- Algorithmus verteilt, dieser bewirkt, dass jeder Empfänger einer Nachricht diese an alle bekannten Adressen außer dem Absender weiterleitet, bis alle die Information erhalten haben. [4]

Das System vereint die elektronische Übertragbarkeit von Buchgeld mit der Anonymität von Bargeld. Die Transaktionen werden in der Blockchain gespeichert. Alle Transaktionen sind international durchführbar, nicht widerrufbar und fälschungssicher dank asymmetrischer Schlüssel. Außerdem sind sie kostenfrei, beziehungsweise werden nur sehr kleine Beträge verrechnet. [5]

Das Netzwerk ist wie ein weltweites, kollektives Buchführungssystem aufgebaut, dadurch ist es nicht möglich Bitcoins zu fälschen oder zu verdoppeln, außer eine Person oder Organisation wäre im Besitz des Großteils der Rechenkapazität. Alle Clients, das sind die Nutzerkonten, sind im Netzwerk sichtbar und können Geld zu anderen Bitcoinadressen transferieren. Adressen besitzen einen öffentlichen digitalen Schlüssel, dieser dient zum Versenden von Bitcoins, zum Empfangen ist ein privater Schlüssel notwendig. [6]

2.1 Wallets, Adressen und Clients

Jeder Nutzer, der über das Internet eine verbundene Clientsoftware nutzt, besitzt eine oder mehrere Wallets, diese sind ähnlich wie Brieftaschen, jedoch werden in ihnen nicht Bitcoins sondern lediglich die Schlüssel gespeichert. Aus den Ein- und Ausgängen errechnet die Clientsoftware den Kontostand. Die Bitcoinadressen besitzen einen privaten und einen öffentlichen Schlüssel, welche mathematisch zusammenpassen. Werden Transaktionen mit nicht zusammenpassenden Schlüsseln eingereicht, werden diese von den Clients nicht bestätigt und nicht verarbeitet. Die Blockchain dient als Datenbank, auf der alle Transaktionen gespeichert und für jeden einsehbar sind. [7]

Ein Client ist ein Programm am PC, generell wird dieser Ausdruck gleichbedeutend mit Wallet verwendet, mit dem einzigen Unterschied, dass ein Client mehrere Wallets enthalten kann. Eine Wallet wiederum kann beliebig viele Adressen enthalten, einige werden automatisch erzeugt, zusätzliche können manuell hinzugefügt werden. Meist ist auch der Import von Adressen, welche von anderen Wallets erzeugt wurden, mithilfe der beiden Schlüssel möglich. [8]

Die erste Unterscheidung wird nach Speicherort der Schlüssel getroffen. Man unterteilt in sogenannte Paper-, Mind-, Cold-, Soft- und Hard-Wallets. Die ersten drei werden im Kapitel 4.4 Cold Storage behandelt.

2.1.1 Soft-Wallets

Im Gegensatz zu den sich auf einem speziellen Gerät befindlichen Hard-Wallets, sind Soft-Wallets Programme auf einem Computer mit Internetzugang. Hierbei kommen verschiedene Clients in Frage.

2.1.1.1 Full Node Clients

Ein Full Node Client ist ein Programm, welches die gesamte Blockchain auf dem Computer speichert, derzeit benötigt diese ungefähr 198 Gigabyte Speicherplatz (Stand: 11/2018). Diese Art von Client benötigt eine hohe Internetgeschwindigkeit, da die Blockchain alle zehn Minuten aktualisiert wird. Ein Vorteil des Full Node Clients ist, dass kein Vertrauen in Dritte vorhanden sein muss und kein Eingriff von Dritten möglich ist, außerdem unterstützt dieses Programm das gesamte Netzwerk, es überprüft Transaktionen und bestätigt diese. Bei der Überprüfung ist es irrelevant, wer im Besitz der Sender- oder Empfängeradresse ist, die mathematische Aufgabe ist entweder korrekt und wird bestätigt oder inkorrekt und wird verworfen. Durch die erzeugte Kopie des Netzwerkes entsteht ein weiteres Backup, welches Manipulationsversuche erschwert. [9]

2.1.1.2 Lite Clients

Die Funktionsweise eines Lite Client ähnelt stark der eines Full Node Client, jedoch wird der benötigte Speicherplatz durch Komprimierung von dem oben genannten dreistelligen Gigabytebetrag auf einen einstelligen reduziert. [10]

2.1.1.3 SPV Clients

SPV bedeutet Simplified Payment Verification und beschreibt eine Art von Client, welcher nicht die gesamte Blockchain herunterlädt und aktualisiert, sondern mithilfe eines Algorithmus, welcher wie ein Filter wirkt, nur für die Verwaltung der eigenen Adressen relevante Einträge herausfiltert und speichert. [11]

2.1.1.4 Serverabhängige (Thin-) Clients

Serverabhängige Clients, oder auch Thin-Clients genannt, besitzen keine lokale Kopie der Blockchain, sondern verwenden eine von ihrem Anbieter gespeicherte Blockchain. Hierbei ist darauf zu achten, dass die Software mit dem Open Source Prinzip publiziert wurde, da so Eingriffe von Dritten unwahrscheinlicher sind. Außerdem muss beachtet werden, dass die Schlüssel lokal und nicht in einem Netzwerk gespeichert werden. All dies trifft auf den Client Elektrum zu. Ein Vorteil von einem Thin-Client ist die schnelle Einsatzbereitschaft. Im Gegensatz dazu benötigt das Herunterladen der gesamten Blockchain mehrere Stunden bei langsamen Verbindungen kann der Vorgang Tage dauern. [12]

2.1.1.5 Web-Wallets

Diese Online-Wallets sind keine Anwendungen am PC, sondern normale Websites im Webbrowser. Die Bitcoins werden mithilfe des Cloud-Systems verwaltet. Dies ist eine Möglichkeit, um Daten online zu speichern und von jedem PC weltweit darauf zugreifen zu können. Jedoch sollte man diese Wallets, außer zum Testen des Systems mit ein paar Euro Einsatz oder als Übergangslösung, meiden, da große Sicherheitsprobleme auftreten können und Dritte die Daten überwachen und manipulieren können. [13]

2.1.1.6 In-Browser-Clients

In-Browser-Clients sind eine sehr neue Entwicklung, sie dienen zum schnellen online Bezahlen und machen dieses mit einem Browser-Plugin sehr effizient. Die Schlüssel werden lokal gespeichert und das System basiert auf dem Open Source Prinzip, dies bedeutet, dass der Quelltext öffentlich und frei verfügbar ist. Außerdem gibt es die Möglichkeit Schlüssel mit einem Backup zu sichern. [14]

2.1.2 Hard-Wallets

Eine andere neue Entwicklung ist eine Art von Wallet mit sehr hoher Sicherheit, hierbei speichert man die Schlüssel auf einem kleinen Single Purpose Computer, also Computer, die nur diesen einen Zweck erfüllen. Um Transaktionen zu signieren, welche man in einer Online- oder einer lokalen Wallet erstellt hat, verwendet man die Schlüssel auf dem Gerät. Diese verlassen es niemals, so ist eine hohe Sicherheit gewährleistet, auch wenn der PC von Viren befallen ist oder von Dritten überwacht wird, da ein Versenden von Bitcoins ohne eine Bestätigung mit USB Verbindung zum Gerät nicht möglich ist. Zusätzlich sind ein Passwort und ein PIN notwendig, wodurch das Guthaben bei Verlust oder Diebstahl geschützt ist. Falls dies passiert, kann man ein neues Gerät kaufen und mit einem Backup alte Daten wiederherstellen, das bekannteste derartige Gerät nennt sich Trezor. [15]

2.2 Blockchain und Konsensmechanismen

Die Blockchain ist das Herz von Bitcoin, sie besteht aus Blöcken, in denen Transaktionen von Minern zusammengefasst werden. Alle zehn Minuten entsteht ein neuer Block, dieser bezieht sich auf den vorhergegangenen und dieser wiederum auf den vorherigen, so lässt sich mithilfe der verknüpften Hashwerte feststellen, ob der Ursprung beim Genesisblock, dem ersten Block, liegt, denn nur dann ist ein Block gültig. Der Block, der den meisten Rechenaufwand hinter sich hat, ist der richtige, da hinter ihm die längste Kette liegt und sie beim Genesisblock beginnt. So wächst die Kette mit der meisten Rechenkapazität am schnellsten und eine Abspaltung kann korrigiert werden. Bei einer solchen entsteht ein ungültiger Orphan-Block, dies passiert, wenn zwei Blöcke fast gleichzeitig gefunden werden. Orphan-Blocks werden in der Blockchain gespeichert, aber nicht mehr weiter berücksichtigt, die gültigen Transaktionen gelten dann wieder als unbestätigt und können zu nachfolgenden Blöcken, die der richtigen Kette entstammen, hinzugefügt werden. In der Fachsprache nennt man dies „die Kette forkt“, abgeleitet vom englischen Wort für Gabel „fork“. Ein Block ist nur gültig, wenn alle vorherigen Überweisungen und Blöcke gültig sind und der Anfang der Genesisblock ist, außerdem muss die kombinierte Difficulty, also der Rechenaufwand, größer sein als die der Abspaltung. [16]

Die Blockchain funktioniert nach dem Prinzip der verteilten Buchhaltung, es gibt kein großes Update, dies würde zu lange dauern und den Zahlungsfluss blockieren, anstelle dessen werden die Transaktionen in kleinen Portionen verteilt, bei erfolgreicher Suche nach der Lösung für einen Block kommt das so genannte proof-of-work Prinzip zu tragen. [17]

[...]

[1] Vgl. Teich, Kai: Bitcoin Millionäre. Satoshi’s Erben packen aus. Norderstedt: BoD – Books on Demand 2013, S.9f

[2] Vgl. ebenda

[3] Vgl. Kerscher, Daniel: Handbuch der digitalen Währungen. Bitcoin, Litecoin und 150 weitere Kryptowährungen im Überblick. Dingolfing: Kemacon UG 2014, S.94ff

[4] Vgl. Mölleken, Dirk: Bitcoin Geld ohne Banken – ist das möglich? Diplomarbeit. Diplomica Verlag GmbH Hamburg 2012, S.28ff

[5] Vgl. ebenda S.21ff

[6] Vgl. Cherek, Oliver: Bitcoin Risiken und Chancen einer digitalen Währung. Bachelorarbeit. Nordersted: GRIN Verlag 2014, S.15ff

[7] Vgl. Platzer, Joerg: Bitcoin kurz & gut. Banking ohne Banken. Köln: O’reilly 2014, S. 18f

[8] Vgl. ebenda, S. 27ff

[9] Vgl. ebenda

[10] Vgl. Dr. Hosp, Julian: Kryptowährungen Bitcoin, Etherium, Blockchain, ICOs & Co. Einfach erklärt. 2. Auflage. München: FinanzBuch Verlag 2018, S. 86

[11] Vgl. Platzer, 2014, S. 28f

[12] Vgl. ebenda, S. 29f

[13] Vgl. ebenda S. 30f

[14] Vgl. ebenda S. 31

[15] Vgl. Platzer, 2014, S. 31f

[16] Vgl. Mölleken, 2012, S.31f

[17] Vgl. Platzer, 2014, S.20ff