Bitcoin, Blockchain & Co. — Die Wahrheit und nichts als die Wahrheit (überarbeitete Ausgabe 2021/22)

Wie man Bitcoins verlieren kann

Tatsächlich zeigt Bitcoin eher einen deflationären Effekt, der ganz trivial dem Verlust von Zugangsdaten einzelner Nutzer geschuldet ist. Am Anfang, als Bitcoin noch gar nichts beziehungsweise nur ein paar Cent wert war, achteten viele Softwareexperten nicht so sehr auf ihre Bitcoins. Sie minten diese aus reiner Technikbegeisterung und die Bitcoins wurden einfach irgendwo auf der Festplatte gespeichert. Genauer gesagt lagen dort ja keine Bitcoins, sondern der Zugangscode, der der Blockchain als Nachweis des Besitzes zugeordnet ist, der sogenannte „Private Key“.

So oder so, die Festplatte wurde ausgetauscht, der Computer ausrangiert und dabei der Private Key gelöscht oder zumindest die Festplatte verlegt oder verschrottet. Auf diese und ähnliche Art und Weise gingen viele Hunderttausend bis einige Millionen Bitcoins verloren. Verloren nicht im Sinne von weg, denn die Blockchain, die nie etwas vergessen kann, kennt diese Bitcoins noch, sondern verloren im Sinne davon, dass man keinen Zugriff mehr auf sie hat. Tatsächlich kann es niemand auf der Welt, auch nicht die größten Supercomputer gemeinsam, schaffen, einen verlorenen Zugangs-code, also diesen Private Key, wiederherzustellen.

Das ist eine sehr gute, aber auch eine sehr schlechte Nachricht. Sehr gut natürlich deshalb, weil die Bitcoins immer sicher aufgehoben werden und nicht gestohlen oder gefälscht werden können. Sehr schlecht, weil man an seine Bitcoins nie wieder herankommt, wenn dieser Zugangsschlüssel, der Private Key verloren ist. Was es genau damit auf sich hat, wie das funktioniert und warum man doch immer wieder davon hört, dass Bitcoins gestohlen wurden.

Auch gingen einige Bitcoins beziehungsweise der Zugriff auf sie verloren, indem die Bitcoins beim Versand, also einem Bezahl-vorgang, schlicht und einfach an die falsche Adresse gesendet wurden. Diese Adressen gehören entweder niemandem, da das System den Transfer nur angenommen hat, weil das Format korrekt war oder die Bitcoins wurden zu einer Adresse gesendet, zu der der Private Key verschollen ist. Einige liegen auf unbestimmte Zeit auf inaktiven Konten, bei denen es unklar ist, ob sie jemals wieder aktiviert werden beziehungsweise aktiviert werden können.

Um diese verlorenen Bitcoins — korrekter gesagt Private Keys, es geht immer nur um die Private Keys, die verloren sind — ranken sich die tollsten Stories. So wird von Menschen berichtet, die auf Müllkippen mit einem Spaten gesehen wurden, als sie nach ihrem alten Computer beziehungsweise der entsorgten Festplatte, gegraben haben.

Fantastische Gesichten, wie sie Hollywood nicht besser erfinden könnte.

Bedenkt man allerdings, dass manche Leute einmal ein paar Tausend Bitcoins besaßen, dann kann man sich schon sehr gut vorstellen, dass jemand auch eine Müllhalde auf der Suche danach umgraben würde.

Vielleicht noch nicht, solange der Kurs pro Bitcoin bei 30 Cent steht. Dann wären zum Beispiel 5.000 BTC ja „nur“ 1.500 Dollar wert. Was aber bei 1 Dollar oder 10 Dollar? Wer würde nicht für 50.000 Dollar einen Spaten in die Hand nehmen? Der Kurs des Bitcoin unterliegt starken Schwankungen, aber es ist sicher, dass er zeitweise für ein paar Tausend Dollar pro Bitcoin gehandelt wurde.

Ab wann würde man einen Spaten in die Hand nehmen oder eine ganze Mannschaft mit Baggern eine Müllhalde umgraben lassen? Bei 2.500 Dollar pro Bitcoin? Bei einem Wert von 12,5 Millionen Dollar? Bei 10.000 Dollar pro Bitcoin? Spätestens dann stellt sich diese Frage doch gar nicht mehr.

Wie man Bitcoins sicher aufbewahrt, damit man gar nicht erst in die Verlegenheit kommt, in den Baumarkt pilgern zu müssen, dazu später mehr.

Der erfolgreiche Miner erhält mehr als nur die neuen Bitcoins

Miner sichern also durch die energieintensive Arbeit des Minens das Bitcoin-Netzwerk. Dazu lassen die Betreiber spezielle Com-puter laufen, die eine irre Menge an Strom verbrauchen und nichts anderes tun, als eine bestimmte mathematische Formel immer wieder und wieder zu berechnen. Das machen sie so lange, bis sie ein Ergebnis gefunden haben, welches den Vorgaben des Systems entspricht.

Dann melden Sie das Ergebnis an und senden einen Datenblock an alle Nodes, die diesen dann akzeptieren, wenn der Miner richtig gerechnet hat. Als Belohnung für die Arbeit erhält der Miner 6,25 neue Bitcoins (Stand seit Sommer 2021). Aber das ist nicht alles, was er für seine Arbeit bekommt. Das könnte zu wenig Anreiz darstellen, da die Miner-Hardware, also die spezialisierten Com-puter, viel Geld kosten und der Stromverbrauch auch ins Geld geht.

Die Miner verpacken in den Blocks im Wesentlichen die Trans-aktionen, die im Netzwerk von den Teilnehmern veranlasst wurden. Diese Transaktionen, im einfachsten Falle 2 BTC von Alice an Bob, sind auch im Bitcoin-Netzwerk nicht völlig kostenfrei. Es fällt immer eine sogenannte Netzwerkgebühr an, die die Teilnehmer frei wählen können. Alice meldet also dem Miner: „Hallo Miner, bitte registriere, dass ich 2 BTC an Bob übertragen habe und dafür bezahle ich dir eine Gebühr von 0,000001 BTC.“

Natürlich sind das im Netzwerk nur Computercodes, die das Gleiche für die Maschinen aussagen, aber die Miner erhalten mit jeder Transaktion, die sie in einem Block verarbeiten, eine kleine Gebühr. Das ist von Bedeutung.

Da jeder Miner aus dem Transaktionspool, also dem Bereich, in dem alle gewünschten Transaktionen auflaufen, die Transaktion frei auswählen kann, arbeiten die Miner natürlich mit einem Algorithmus, der die Transaktionen mit den höchsten Gebühren zuerst auswählt. Wenn Alice 0,000001 BTC Gebühr für ihre Transaktion anbietet, Carol jedoch 0,000002 BTC für ihre, werden die Miner zuerst Carols Transaktion in den Block packen und dann erst die von Alice, wenn noch Platz in diesem Block ist.

Alles im Bitcoin-Netzwerk ist maximal kapitalistisch nach den Regeln eines absolut freien Marktes ausgelegt. Falls Bitcoin und Co. geeignet sind, bestehende Gesellschaftsformen nachhaltig zum Bessern zu verändern, bedeutet das keineswegs, dass diese Systeme „sozialistisch“ werden. Ganz im Gegenteil. Sie sind der Kapital-ismus in Reinform. Mit allen Vor- und Nachteilen eines solchen Systems.

Aus diesem Grund erzielen die Miner neben dem Grundein-kommen pro Block, den sie richtig errechnen, auch noch ein variables Einkommen aus der Summe der Transaktionsgebühren aller Transaktionen, die sie in dem jeweiligen Block verpackt haben. Das ist schon ein großes wirtschaftliches Incentive, denn da kommen zu den momentan 6,25 Belohnung-Bitcoin auch noch 0,5-3 weitere Bitcoins als Transaktionsgebühren hinzu. Das sind im August 2021 einfach noch einmal 20.000 bis 120.000 US-Dollar in zehn Minuten. Kein schlechter Stundenlohn — natürlich nur, wenn man der Glückliche ist, der den Block-Hash als Erster richtig berechnet hat.

Tatsächlich ist es aber nicht nur eine riesige Lotterie für den Miner, der sich 24 Stunden am Tag abstrampelt, es besteht auch noch ein gewisses Restrisiko, dass er seinen Gewinn wieder abgeben muss. Das passiert im Bitcoin-Netzwerk ein-, zweimal in der Woche und zwar dann, wenn ein anderer Miner auch einen Block zum gleichen Zeitpunkt gefunden hat.

Zehn Minuten: der Herzschlag des Systems

Jetzt bleibt noch ein weiteres Geheimnis zu lüften, um das ganze System kennenzulernen und zu verstehen. Wie gelingt es denn, dass ein Block nur alle zehn Minuten gefunden, also berechnet wird?

Nakamoto hat den Herzschlag des Systems auf zehn Minuten festgelegt, dass heißt, im Durchschnitt wird alle zehn Minuten ein Block gefunden und an die Bitcoin-Blockchain angefügt. Das ergibt sozusagen den Herzschlag des Systems. Wie wird das erreicht?

Dazu ist im Grundsystem ein unveränderlicher, weiterer Parameter eingebaut, der mit in die Formel einfließt, die die Miner berechnen müssen. Dieser Parameter ist die sogenannte „Difficulty“, also der Schwierigkeitsgrad. Dieser Parameter wird vom System alle 2016 Blocks neu angeglichen und funktioniert eigentlich ganz einfach. Das System misst, wie lange im Schnitt die vereinigte Rechenpower aller Miner gebraucht hat, um einen Block zu finden und setzt dann die Difficulty alle 2016 Blocks neu fest.

Wenn die Miner durch mehr angeschlossene Miner und damit mehr Rechenpower im Netz schneller als zehn Minuten waren, wird die Difficulty erhöht und die Miner müssen entsprechend länger raten und mehr Durchgänge berechnen, bevor sie den richtigen Wert für einen Block errechnet haben. Eigentlich ganz einfach.

Dieses System ist eine der genialen Ideen von Nakamoto, denn dadurch werden automatisch zusätzliche Sicherheitsfaktoren aktiviert. Die Blockzeit von zehn Minuten gilt natürlich nur als Durchschnittswert aller Blocks seit der letzten Korrektur der Difficulty. Manche Blocks werden nämlich sehr viel schneller gefunden, weil es im Grunde nur eine Lotterie ist. Ein Glücksgriff eines Miners ist nicht auszuschließen und kommt häufiger vor, als man annehmen könnte. Deshalb berechnet das System den Durchschnittswert über die jeweils letzten 2016 Blocks, was circa zwei Wochen entspricht. Die zwei Wochen errechnen sich aus 10 Minuten pro Block, also sechs pro Stunden, mal 24 Stunden, was 144 Blocks pro Tag ergibt und das bedeutet, dass das System rund 2 Wochen (144*14=2016) benötigt, um 2016 Blocks zu erzeugen.

Mehr Miner, mehr Rechenpower

Mehr Rechenpower kommt ins Netzwerk, wenn zum Beispiel mehr Miner angeschlossen werden oder wenn sich die Rechenleistung per se erhöht. Als zum Beispiel der erste Spezialist eine GPU, also eine Grafikkarte, genutzt hat, um die Blockwerte zu errechnen, hat er natürlich, weil er viel schneller rechnen konnte als alle anderen, die Blocks viel schneller als nur alle zehn Minuten errechnet. Damit ist er wahrscheinlich damals nicht nur zu schnell gewesen, sondern hat auch fast jeden Block nacheinander gelöst und die damals noch 50 BTC als Belohnung erhalten. Während die anderen noch die Rechenaufgabe am Block 5 zu lösen versuchten, hatte der GPU-Miner das schon längst hinter sich und arbeitete schon an Block 6. Die anderen, die deutlich langsamer rechnen können, mussten also immer wieder abbrechen und dann neu starten. Bis sie so weit waren, hatte der GPU Miner schon Block 6 fertig und so weiter.

Das ist natürlich nicht der Sinn des Ganzen, denn das System ist dadurch auch extrem anfällig für Manipulationen. So hätte dieser GPU-Miner Daten verändern und dem Netzwerk zuliefern können, weil er ja so schnell ist, dass die anderen gar keine Blocks mehr an die Nodes hätten liefern können. Sie erhalten dann mitten im jeweiligen Rechenvorgang schon nach kurzer Zeit eine Meldung, dass ein neuer Block errechnet wurde und dass sie nun mit den nächsten anfangen sollen. Nachdem sie also an Block 7 „herum-rechnen“, kommt nach ein paar Minuten die Meldung, dass der 7er gefunden wurde und sie an Block 8 weitermachen sollen. Aber auch dort kommen sie nicht weit, denn der wird auch bald als gefunden gemeldet, also dann ran an den Block 9 und so weiter.

Durch einen solchen massiven Rechenvorteil würde das System dann plötzlich doch zentralisiert und der eine Miner, der anstelle eines normalen Prozessors, also zum Beispiel einem Pentium, mit einer GPU rechnet, würde alles dominieren und kann Änderungen an den Daten nach Belieben vornehmen und einstellen.

Es gibt keine Kontrolle mehr — Diktatur pur

Nicht mit Nakamoto, der einen solchen Fall vorhergesehen hat und als Gegenmaßnahme die Difficulty eingeführt hat. Nach zwei Wochen ist Schluss mit der Diktatur, denn nach 2016 Blocks wird die Difficulty so hochgeschraubt, dass der GPU-Miner im Schnitt auch wieder zehn Minuten benötigt, um einen Block zu berechnen. Das bedeutet, dass das System nicht mehr hyperventiliert, sondern der Herzschlag wieder stabilisiert ist.

Allerdings findet nun auch nur der GPU-Miner die Blocks, weil er einfach genug Rechenpower hat diese zu berechnen. Die anderen Miner können quasi gar keinen Block mehr lösen, weil die Difficulty nun erst recht viel zu hoch für deren Rechenleistung ist. Der ein oder andere kann unter Umständen mal einen Treffer landen, denn im Grunde genommen raten die Miner ja eh nur, genau wie ein Lottospieler, der tatsächlich nur einen einzelnen Tipp abgegeben hat und damit die 6 Richtigen mit Zusatzzahl getroffen hat. Aber das ist die Ausnahme. Der GPU-Miner gewinnt die meisten Blocks, aber eben nicht mehr so schnell, sondern nur alle zehn Minuten. Aber er löst dennoch fast alle, was also ist gewonnen? Wozu das Ganze?

Wenn die Difficulty plötzlich so hochspringt, werden natürlich jede Menge Spezialisten auf diesen Umstand aufmerksam. Viele kluge Köpfe beobachten das System, nehmen Daten auf, lassen eigene Applikationen auf der Bitcoin-Blockchain laufen oder betreuen Miner, die seit einigen Tagen nichts mehr einnehmen und jetzt plötzlich gar nicht mehr mitkommen. Eine solche Änderung wird dann von vielen Teilnehmern wahrgenommen und zwar zuerst von den technischen Experten, die relativ schnell herausfinden können, was passiert ist.

Bitcoin ist ja keine Blackbox, zu der nur eine vorher definierte Gruppe Zugang hat, sondern ein offenes System. Die Program-mierung ist offen einsehbar als sogenannter „open source“. Die Blocks selbst sind offen einsehbar und können von jedem analysiert werden. Im Grund ist alles offen einsehbar und niemand kann irgendeine Funktion verstecken. Wenn ein solch neues Verhalten auffällt, werden sofort eine Vielzahl von Experten sofort reagieren. Sie nutzen dann auch einfach GPU-Miner und nach und nach wird die gesamte Rechenpower zwar massiv erhöht, aber dann auch von vielen, dass das System wieder dezentralisiert im Wettbewerb betrieben wird. Der Herzschlag ist synchronisiert bei zehn Minuten, die Hash-Power ist wieder ausgeglichen und das System ist stabil wie eh und je.

Der Vorteil des ersten Ingenieurs hat ihm zwar im Idealfall 14 Tage lang die überwiegende Mehrheit der Belohnung eingebracht, aber hat der Ingenieur, der das ausgetüftelt hat, nicht auch eine Belohnung verdient? Über die Höhe kann man trefflich streiten. Bei zum Beispiel 1.800 von 2.016 Blocks waren das mal damals 50 BTC pro Block, immerhin 90.000 BTC und damit, bei 1 Dollar immerhin 90.000 Dollar oder 90.000.000 Dollar bei 1.000 Dollar pro BTC und 900 Millionen bei 10.000 Dollar pro Bitcoin. Zu viel?

Das kann man sehen wie man will. Auf jeden Fall wurde damit das gesamte System weiterentwickelt, es wurde sicherer. Seitdem braucht man sehr viel mehr Rechenpower, um Änderungen zu veranlassen. Damit wurde das gesamte System doch viel wertvoller. Wenn man es mit einer Erfindung wie dem Dübel oder dem MP3-Dateiformat vergleicht, dann liegt die Entlohnung im vertretbaren, wenn auch im sehr hohen Bereich, besonders seit der Bitcoin die 10.000er Marke durchbrochen hat. Das setzt aber auch voraus, dass der Experte die Bitcoin auch aufgehoben hat und nicht den Private Key verloren hat, weil er als begeisterter Technikfans immer die neuesten Festplatten einbaut und die mit den Privat Keys irgendwie verschollen ist. Man weiß es eben nicht.

Das System kann Ausnahmesituationen ausgleichen — schwarze Schwäne haben keine Chance

Die zuvor genannten Beispiele sind natürlich Ausnahmesituationen, die auch nur ganz selten vorkamen, nämlich beim Umstieg auf die GPU und dann wieder bei den ersten ASICs, also den speziell fürs Mining hergestellten Chips mit ihren speziellen Baugruppen.

In der Regel sind die Schwankungen nur marginal und entstehen durch die Anzahl der angeschlossene Miner. Steigt der Bitcoin-Preis, wie zum Beispiel im ersten Halbjahr 2017 von 1.000 Dollar pro Bitcoin auf fast 3.000 Dollar pro Bitcoin, dann springen mehr Leute auf den Zug auf und betreiben Miner — auch zu höheren Stromkosten — weil es trotz des hohen Strompreises wirtschaftlich wird.

Mehr Miner bedeuten mehr Rechenpower im gesamten System, das bedeutet mehr Hash-Power im gesamten Netzwerk, was wiederum bedeutet, dass die Blocks schneller gefunden werden können. Das führt zu einer höheren Difficulty nach 2016 Blocks, also nach circa zwei Wochen und dann wird das System eingebremst, sodass die höhere Gesamtleistung sich wieder auf die durchschnittlichen zehn Minuten einpendelt, nur eben auf einem höheren Niveau.

Das ist somit ein positiver Aspekt, denn dadurch wird es für einen Angreifer, der Daten manipulieren möchte, wieder sehr viel schwieriger und sehr viel teurer, weil er noch mehr Rechenpower aufbringen muss, um diese Änderungen durchzusetzen.

Das alles ist dann im Grunde ein ökonomisches Problem, denn wenn eine Manipulation weniger einbringt als es kostet, diese vorzunehmen, wenn man also 100.000 Dollar einnehmen kann, aber 150.000 Dollar ausgeben muss, dann macht es einfach keinen Sinn. Wie viel man einnehmen kann, hängt wieder vom Preis der Bitcoins ab und da das System immer mehr Teilnehmer gewinnt, je höher der Preis ist, desto höher wird die Hash-Power und desto teurer wird ein Angriff. Das alles in einem System mit einer limitierten Anzahl von Coins muss zwangsläufig zu höheren Preisen pro BTC führen. Bei näherer Betrachtung also ein geniales System.

Bliebe noch die Problematik, dass sich die Anzahl der Miner verringert, sobald die Preise sinken. In diesem Fall werden Miner möglicherweise deaktiviert, weil zu wenig durch die Belohnung erzielt werden kann und die Stromkosten zu hoch werden. Dann sinkt die gesamte Hash-Power und die verbleibenden Miner brauchen im Durchschnitt mehr als zehn Minuten, um die Blocks zu berechnen, weil die Difficulty so hoch ist. Auch hier wird das Problem nach längstens zwei Wochen gelöst, weil die Difficulty dann heruntergesetzt wird und die Formel dadurch mit weniger Versuchen zu errechnen ist, also wieder zurück zu zehn Minuten pro Block im Durchschnitt geht.

So regelt sich das System immer wieder selbst und wächst durch Innovationen in Hard- und Software mit.

Angriffe durch Abschalten von Minern

Das System der Difficulty stellt — neben dem Ausgleich der Hash-Power bei schwankender Anzahl der Miner — auch noch eine weitere Sicherheitskomponente dar. Wenn man diesen Difficulty-Mechanismus weiter untersucht, findet man eine zusätzliche Bremse nach unten. Die Difficulty kann niemals um mehr als 25 Prozent gesenkt werden. Das ist im Kernalgorithmus so unver-änderlich festgelegt und verhindert eine Manipulation, wenn sich zu viele Miner in einer Hand befinden.

Angenommen, einer Gruppe von Minern gehören so viele Masch-inen, dass sie 40 Prozent der Hash-Power bereitstellen und sie dann vorsätzlich ihre Maschinen ausschalten würden. Dann würde sich — vereinfacht gerechnet — die Difficulty um 40 Prozent redu-zieren, weil die anderen Miner sehr lange brauchen würden, um die Blocks zu berechnen. Direkt nach der Korrektur der Difficulty würden besagte Miner ihre Power wieder einschalten und könnten nun natürlich sehr schnell Blocks berechnen, weil die Difficulty nicht der tatsächlichen Rechenpower entspräche.

Diese Gruppe von Minern hätte in so einem Fall zwei Wochen lang enorme Macht, könnte das System destabilisieren und tatsächlich schnell ein paar neue Daten einschleusen. Dabei geht es nicht unbedingt um reine Transaktionen, sondern auch um Veränder-ungen der systembestimmenden Algorithmen. Diese können tatsächlich, bis zu einem gewissen Grad, verändert werden. Dazu später mehr, wenn es um die Konsens-Mechanismen geht.

Die maximale Reduktion der Difficulty wirkt also wie ein weiteres Hemmnis, um die Sicherheit des Systems zu gewährleisten und das Bitcoin-Netzwerk zu stabilisieren. Alles in allem eine wohl durchdachte Sache.