Die Grundlagen der Ethereum-Blockchain im Überblick

Einstieg in die Blockchain-Technologie

Die Blockchain ist eine Zukunftstechnologie, die immer noch ziemlich am Anfang steht. Das Interesse daran wird allerdings immer größer und viele Unternehmen beschäftigen sich mittlerweile mit der Blockchain und den sogenannten Smart Contracts, um Prozesse zu optimieren oder Daten zu sichern. Es geht beim Thema "Blockchain" schon lange nicht mehr nur um Kryptowährungen.

Deshalb möchten wir Ihnen einen Überblick über die Grundlagen der Ethereum-Blockchain geben und zum Einstieg die Bedeutung wichtiger Begriffe klären, die mit dem Thema einhergehen.

Blockchain-Währungen können grundsätzlich als digitale Wertanlage verwendet und gehandelt werden. Die Blockchain selbst dienst als Verzeichnis für elektronischen Besitz (smart property). Der grundlegendste und wichtigste Aspekt dieser Technologie ist die Dezentralisierung, auf die wir in einem späteren Abschnitt dieses Artikels näher zu sprechen kommen. Diese dezentrale Datenbank kann von einem privaten oder auch von einem öffentlichen Netzwerk genutzt werden, wie es beispielsweise bei Kryptowährungen der Fall ist.

Wir haben uns als eine der ersten Blockchain-Agenturen deutschlandweit mit dem Thema beschäftigt und uns als Experten auf diesem Gebiet positioniert. Deshalb zählt die Blockchain-Programmierung auf Ethereum zu den Leistungen, die wir Ihnen anbieten können.

Definition der Blockchain

Die Blockchain-Technologie ist noch relativ neu. Das sorgt dafür, dass viele Definitionen sehr verkompliziert und für Laien kaum zu verstehen sind. Im Folgenden möchten wir versuchen, die Thematik in einzelne Sinnabschnitte zu unterteilen und die Inhalte verständlich zu transportieren.

Vereinfacht gesagt ist die Blockchain eine Art Verzeichnis. Eine dezentrale Datenbank, in der prinzipiell alle möglichen Daten gespeichert werden können. Dabei kann es sich um Kryptowährungen handeln, wofür die Bitcoin-Blockchain am bekanntesten ist, aber auch um den Besitz physischer oder nicht physischer Gegenstände, was in Blockchains wie Ethereum möglich ist. Das kann ein Auto sein, das können Aktien sein oder auch NFTs (Non-Fungible Tokens). Hierbei ist es allerdings wichtig, die verschiedenen Plattformen zu unterscheiden, denn nicht jede Blockchain-Plattform bietet die gleichen Möglichkeiten.

Die Informationen und Daten über verschiedene Transaktionen werden schrittweise in der Blockchain gespeichert - ein Datenblock nach dem Nächsten. Dabei enthält ein Block immer eine bestimmte Anzahl von Transaktionen, bis ein Neuer generiert wird. So entsteht eine Kette aus Datenblöcken: die Blockchain.

Ist eine Transaktion einmal in der Blockchain gespeichert, kann sie nahezu unmöglich manipuliert oder gehackt werden. Deshalb ist die Blockchain für die verschiedensten Branchen und Unternehmen interessant.

Was ist Ethereum?

Ethereum ist eine Open-Source Blockchain-Plattform. Sie verbindet die Kryptowährung Ether (ETH) mit Smart Contracts und Decentralized Applications (DApps), sodass Transaktionen verwaltet werden können. In der Ethereum-Blockchain können die verschiedensten dezentralisierten Anwendungen und Smart Contracts erstellt und ausgeführt werden.

Ethereum kann sowohl von Unternehmen als auch von Privatleuten genutzt werden und konzentriert sich nicht allein auf Finanzen. Hier wird der Vorteil von Ethereum deutlich: "Es ist eine Plattform für Finanzdienstleistungen, Games und Apps, welche dir keine Daten stehlen oder dich zensieren können", heißt es auf der Website.

Wer steckt hinter Ethereum?

Einer der Menschen hinter der Ethereum-Blockchain ist Vitalik Buterin. Ein junger Softwareentwickler (*1994) und Mitbegründer von Ethereum. Im Jahr 2013, mit gerade mal 19 Jahren, hat er Ethereum durch ein Whitepaper ins Leben gerufen und gilt mittlerweile als jüngster Krypto-Milliardär - wobei dieser Status durch Kursschwankungen volatil ist. Sein Vermögen beruht auf der von ihm geschaffenen Kryptowährung Ether (ETH).

Buterin ist das Gesicht der Ethereum-Blockchain. Er gibt hin und wieder Interviews, hält Vorträge oder zeigt sich bei Konferenzen. Ein Unterschied zum Bitcoin, dessen Erfinder nur unter dem Pseudonym "Satoshi Nakamoto" bekannt ist. Die wahre Identität desjenigen, der 2008 das Bitcoin-Whitepaper veröffentlicht hat, ist nicht bekannt.

Was sind Smart Contracts?

Smart Contracts werden oft als "Verträge" bezeichnet. Das ist rein von der Übersetzung her auch korrekt, inhaltlich aber etwas ungenau. Viel mehr sind Smart Contracts Programme, die die Bedingungen eines Vertrags überprüfen und ausführen. Deshalb trifft es die Bezeichnung als "Computerprotokolle" besser. Durch diese Programme ist menschliches Versagen nahezu unmöglich, weil alles einem festen Ablauf folgt und eine Zwischeninstanz - also eine dritte Partei - überflüssig wird.

Beispiel:

Bei finanziellen Transaktionen, wie beispielsweise einer simplen Überweisung, ist in der Regel immer ein Kreditinstitut zwischengeschaltet. Das ist durch die Blockchain-Technologie und Smart Contracts nicht mehr nötig. Die Erstellung und Ausführung von Zahlungen oder anderen Transaktionen wird durch das Netzwerk abgesichert. Auf dieses Netzwerk, oft auch als Community bezeichnet, gehen wir im weiteren Verlauf des Artikels noch ein.

Was sind DApps?

Dezentralisierte Anwendungen (kurz: DApps) sind Anwendungen, die nicht auf einem zentralen Server liegen, sondern in einem dezentralen Netzwerk. Sie können entweder eine eigene Blockchain haben - oder aber eine andere nutzen. DApps wirken wie normale Apps, haben im Hintergrund aber die Möglichkeiten der Blockchain, in unserem Beispiel die von Ethereum. Durch die Dezentralisierung haben sie keinen Besitzer. Ist eine DApp einmal in Ethereum eingespielt, kann sie nicht mehr entfernt werden.

Des Weiteren können DApps nicht zensiert werden, haben anonyme Logins und sind durch Kryptographie gesichert. Entwickler:innen sind außerdem nicht mehr von Dritten abhängig, wie zum Beispiel von Google. Jede:r App-Entwickler:in kann z. B. Anwendungen für Android bereitstellen und muss sie nicht im Play Store registrieren. Letztendlich sind DApps eine Kombination aus Anwendung und Smart Contracts.

Das Wallet in der Ethereum-Blockchain

Wallets ("Portemonnaies") sind Anwendungen, durch die eine Interaktion mit einem Ethereum-Konto überhaupt erst möglich wird. Heißt: Wer ein solches Konto hat, kann es mithilfe von Wallets verwalten und bekommt Zugang zu allen anderen Anwendungen der Plattform.

Im Wallet ist beispielsweise das Guthaben hinterlegt, wenn jemand Ether (ETH) besitzt - und auch Transaktionen können nur mithilfe von Wallets vollzogen werden. Das bedeutet natürlich automatisch, dass niemand sonst Zugriff auf die eigenen Wallets hat und haben sollte.

Es gibt verschiedene Arten, wie beispielsweise Wallets für mobile Apps, für die Nutzung der Anwendungen über einen Browser oder auch für Desktop-Anwendungen.

Die Community: Das Prinzip der Blockchain

Hier setzt das Dezentrale an, mit dem die Blockchain-Technologie einhergeht. Damit wären wir also beim grundlegenden Prinzip der Blockchain, also der Kette aus verschlüsselten Datenblöcken.

Wie bereits im Absatz zu den Smart Contracts angerissen, gibt es bei der Blockchain keine zentrale Verwaltung durch eine Institution: Es gibt aber ein Netzwerk, oft auch als Community bezeichnet. Alle Teilnehmer:innen dieses Netzwerks haben identische Kopien der Datenblöcke - oder Datenkette - auf ihren Rechnern. Fordert jemand eine neue Transaktion an, möchte also neue Daten in der Blockchain speichern, gelangen alle Informationen zu dieser Transaktion zu allen Geräten im Netzwerk. Sie kommunizieren untereinander und prüfen, ob die Transaktion gültig ist. Stimmt die Mehrheit zu, kann sie der Blockchain hinzugefügt und dort gespeichert werden.

Jede dieser Transaktionen ist transparent und jederzeit für alle einsehbar. Das Einzige, was anonym bleibt, ist die Personalie desjenigen, der eine bestimmte Transaktion durchführt.

Dadurch, dass jegliche Transaktionen bei allen Teilnehmer:innen dezentral in einem eigenen Block und auf verschiedenen Rechnern gespeichert sind, ist die Blockchain sicher vor Fälschung oder Manipulation. Auch ein Verlust der Daten ist nahezu unmöglich.

Konsensmechanismen für Blockchain-Transaktionen

Für jede Transaktion muss also ein Konsens der Netzwerk-Mitglieder darüber erzielt werden, ob die Transaktion gültig ist: Dafür gibt es mehrere Mechanismen.

Bis zum 15. September 2022 galt auf der Ethereum-Blockchain das Konzept des Proof of Work (PoW) - also die Validierung neuer Datenblöcke durch die Community. Das ist jetzt anders: Seit diesem Tag gilt das Konzept des Proof of Stake (PoS). Dabei wird für die Validierung jeder Transaktion ein neues Mitglied der Community bestimmt - mehr oder weniger per Zufall.

Diese Umstellung (Merge) des Konsensmechanismus von PoW zu PoS ist lange vorbereitet und immer wieder verschoben worden. Eine wichtige Konsequenz der Umstellung soll sein, dass der Energieverbrauch von Ethereum deutlich gesenkt wird. Die Ethereum Foundation spricht von bis zu 99,95 % Energieeinsparung. Das ist allerdings erst mal eine grobe Schätzung, weil es natürlich noch keine konkreten Statistiken gibt.

Der neue Mechanismus bietet Anlegerinnen und Anlegern außerdem eine neue Möglichkeit, um Geld zu verdienen: Das Staking. Wer einen Teil seiner Kryptowährung hält, kann dadurch Rendite erzielen. Allerdings sind nicht unerhebliche Summen erforderlich, um überhaupt staken zu können.

Um an dieser Stelle den Bogen zurück zu den Transaktionen zu schlagen: Einzelheiten drüber, wie ein Datenblock mit Transaktionen in der Blockchain gespeichert wird und was dafür nötig ist, können Sie in unserem Artikel über Sicherheit und Transparenz in der Blockchain nachlesen.

Unterschied zwischen Ethereum und Bitcoin?

Der Bitcoin ist nicht mehr und nicht weniger als eine Kryptowährung. Ganz im Gegensatz zu Ethereum, was weitaus mehr ist als nur eine Währung. Ethereum bietet viel mehr Möglichkeiten und kann deshalb auch in deutlich mehr Fällen angewendet werden.

Beispiele:

• Gutscheine, die nach bestimmten Regeln verfallen sollen.
• Im Wallet eines Blockchain-Teilnehmers kann digital eingetragen sein, dass er der Besitzer eines bestimmten Gegenstandes ist.
• Identitätsnachweise oder Reputationen, die in der Blockchain erfasst sind.

Im Unterschied dazu ist Bitcoin durch die Programmiersprache (Forth) sehr eingeschränkt. Für einfache Transaktionen wie Zahlungen reicht Bitcoin aus - sobald es aber komplexer wird, kommt er an seine Grenzen. Genau das macht sich die Ethereum-Blockchain zunutze: Die Plattform greift das Problem auf. Entwickler:innen haben mehrere Programmiersprachen entworfen, die nur für Ethereum und ihre Smart Contracts genutzt werden. Unsere Agentur schreibt Smart Contracts in der Programmiersprache Solidity. Dadurch können deutlich mehr Aktionen durchgeführt werden als nur einfache Zahlungen.

Die Möglichkeiten von Ethereum könnten ein Grund dafür sein, dass der Ether (ETH) dem Bitcoin immer näher kommt: Trotzdem ist der Bitcoin noch mit viel Abstand die Nummer 1. unter den Kryptowährungen. Aktuelle Kurse können Sie beispielsweise auf CoinMarketCap einsehen.

Die Philosophie hinter dem Ethereum-Protokoll

Es gibt einige Werte hinter Ethereum, die für die Blockchain-Plattform gelten sollen. Sie sollen an dieser Stelle nur kurz und prägnant aufgelistet werden:

• Simplicity: Jede:r Programmierer:in soll mit dem Protokoll arbeiten können
• Universality: Ethereum bietet eine Basis, mit der alle Verträge möglich sind, die mathematisch berechnet werden können
• Modularity: Programmteile können als Bibliotheken hinzugefügt werden
• Agility: Das Protokoll kann jederzeit geändert werden
• Non-discrimination: Jede:r darf das Ethereum-Protokoll nutzen

Dezentral vs. Zentral: Ein einfaches Beispiel zum Schluss

Der dezentrale Ansatz ist der Kern der Blockchain-Technologie, durch den sie überhaupt erst möglich wird. Um Sie zum Schluss dieses Artikels nicht mit rein technischen Beispielen zu entlassen, gibt es noch ein schönes Beispiel aus China. Es erklärt den Unterschied zwischen einer zentralen und einer dezentralen Herangehensweise an Aktionen und Transaktionen sehr gut:

Eine Gruppe Studierender hat nach einer Möglichkeit gesucht, sich fernab einer Mobilfunkverbindung zu Demonstrationen zu treffen. Dafür haben sie eine Messenger-App genutzt, die sich im Hintergrund per Bluetooth mit anderen Nutzer:innen verbunden hat. Es ist ein dezentrales Netzwerk entstanden über das sich die Gruppe organisieren konnte - fernab der Kontrolle durch Dritte. Sie ist also unabhängig von anderen Institutionen geblieben und konnte sich selbst dann organisieren, wenn die Mobilfunkmasten ausgefallen sind. Die Mitglieder haben ihr eigenes Peer-to-Peer Netzwerk geschaffen. So hatten Internet-Giganten wie Google oder Facebook keine Chance zur Überwachung.

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