BLOCKCHAIN-TRANSAKTIONEN: VON DER SIGNIERUNG BIS ZUR BESTÄTIGUNG

Eine Blockchain-Transaktion ist der Prozess, bei dem Daten oder Vermögenswerte über ein dezentrales Netzwerk von einem Teilnehmer an einen anderen übertragen werden. Blockchain-Transaktionen, die häufig mit Kryptowährungen wie Bitcoin und Ethereum in Verbindung gebracht werden, sind ein wesentlicher Bestandteil der dezentralen Ledger-Technologie (DLT). Doch was genau passiert im Hintergrund, wenn eine Transaktion durchgeführt wird? Lassen Sie uns das im Detail betrachten – von der kryptografischen Signatur bis zur endgültigen Bestätigung in der Blockchain.

Im Großen und Ganzen umfasst eine Blockchain-Transaktion mehrere Schritte:

1. Erstellung und Signierung der Transaktion: Der Absender initiiert eine Transaktion und signiert sie mit einem privaten Schlüssel. Damit beweist er seine Berechtigung, den digitalen Vermögenswert zu transferieren.
2. Verbreitung: Die signierte Transaktion wird im Peer-to-Peer-Blockchain-Netzwerk verbreitet.
3. Validierung: Netzwerkknoten (Computer, die die Blockchain verwalten) überprüfen die Transaktion auf Authentizität und korrekte Formatierung.
4. Aufnahme in einen Block: Validierte Transaktionen werden von Minern (in Proof-of-Work-Systemen) oder Validatoren (in Proof-of-Stake-Systemen) in Blöcke kompiliert, abhängig vom Konsensmechanismus des Netzwerks.
5. Bestätigung: Sobald der Block mit der Transaktion der Blockchain hinzugefügt wurde, Die Transaktion gilt als bestätigt. Weitere Bestätigungen werden hinzugefügt, sobald neue Blöcke angehängt werden.

Jeder dieser Schritte beinhaltet komplexe Technologien, die Transparenz, Sicherheit und Unveränderlichkeit gewährleisten – die Kernvorteile von Blockchain-Systemen. In dieser detaillierten Anleitung erläutern wir jeden dieser Schritte, um zu verstehen, wie Blockchain-Transaktionen von Anfang bis Ende funktionieren.

Jede Blockchain-Transaktion beginnt mit einer digitalen Signatur. Dieses kryptografische Verfahren gewährleistet die Authentizität und Integrität der Transaktion. So funktioniert es:

Private und öffentliche Schlüsselkryptografie

Jeder Blockchain-Nutzer besitzt einen privaten Schlüssel und einen zugehörigen öffentlichen Schlüssel. Der private Schlüssel darf nur dem Besitzer bekannt sein, während der öffentliche Schlüssel öffentlich geteilt werden kann. Wenn Sie Vermögenswerte oder Informationen – wie beispielsweise Kryptowährungen – über die Blockchain senden möchten, „signieren“ Sie die Transaktion mit Ihrem privaten Schlüssel. Dadurch entsteht eine eindeutige digitale Signatur.

Andere Knoten im Netzwerk verwenden anschließend Ihren öffentlichen Schlüssel, um die Signatur zu verifizieren. Wenn die Transaktion mit den signierten Daten übereinstimmt, können die Beteiligten sicher sein, dass sie vom Inhaber des privaten Schlüssels autorisiert wurde und nicht verändert wurde.

Struktur einer Blockchain-Transaktion

Eine Blockchain-Transaktion enthält üblicherweise die folgenden Komponenten:

• Eingabe: Informationen darüber, wie der Absender die zu übertragenden Gelder oder Vermögenswerte erhalten hat (z. B. eine vorherige Transaktions-ID).
• Ausgabe: Zieladresse(n) und der/die zu sendende(n) Betrag(e).
• Digitale Signatur: Nachweis, dass der Absender die Transaktion autorisiert hat.
• Öffentlicher Schlüssel: Ermöglicht den Netzwerkteilnehmern die Überprüfung der Signatur.

In Netzwerken wie Bitcoin folgt dieser digitale Signaturprozess dem Elliptic Curve Digital Signature Algorithm (ECDSA).

Ethereum hingegen verwendet häufig das SECP256k1-Schema.

Bedeutung der Signatur

Ohne digitale Signaturen würde der Blockchain jeder Mechanismus zur Überprüfung der Transaktionslegitimität fehlen. Die Signatur bindet die Transaktion spezifisch an den privaten Schlüssel des Absenders und stellt so sicher, dass niemand die Transaktion auf dem Weg fälschen oder verändern kann.

Sicherheitsaspekte

Der private Schlüssel muss sicher aufbewahrt werden, typischerweise mithilfe von Hardware-Wallets, sicheren Software-Wallets oder anderen kryptografischen Mechanismen. Wird er kompromittiert, können Angreifer betrügerische Transaktionen initiieren, die praktisch nicht rückgängig gemacht werden können.

Nur signierte Transaktionen werden von Blockchain-Knoten zur Validierung akzeptiert. Dies gewährleistet Dezentralisierung, verhindert Doppelausgaben und erhöht die Sicherheit im gesamten Netzwerk.

Im Wesentlichen ist die Signatur der Autorisierungsschritt in jedem Blockchain-Transaktionsprozess. Ohne sie wäre das System weder vertrauenswürdig noch sicher.

Sobald eine Blockchain-Transaktion ordnungsgemäß signiert wurde, durchläuft sie die Validierungsphase. In dieser Phase wird sie an das gesamte Blockchain-Netzwerk gesendet, wo sie auf die Bestätigung durch andere Netzwerkteilnehmer, sogenannte Validatoren oder Miner (abhängig vom Konsensalgorithmus), wartet.Verbreitung im NetzwerkNach der Signierung wird die Transaktion an einen Knoten im Blockchain-Netzwerk gesendet. Dieser Knoten leitet sie dann an seine Peers weiter, wodurch ein Welleneffekt entsteht. Infolgedessen erhalten alle Knoten eine Kopie der Transaktion und beginnen mit deren Validierung.

Validierungsprüfungen

Jeder Knoten prüft die Transaktion unabhängig, um Folgendes sicherzustellen:

• Die Struktur der Transaktion ist gültig (korrekt formatiert).
• Die digitale Signatur ist korrekt und über den öffentlichen Schlüssel des Absenders verifizierbar.
• Der Absender verfügt über ausreichend Guthaben/Vermögen für die Überweisung (überprüft durch frühere Transaktionen).
• Derselbe Betrag wurde nicht bereits ausgegeben (verhindert Doppelausgaben).

Nur Transaktionen, die alle Kriterien erfüllen, gelten als gültig und werden zur Aufnahme in einen Block in die Warteschlange gestellt.

Konsensmodelle

Blockchain-Netzwerke arbeiten mit Konsensmechanismen, um sich auf gültige Transaktionen zu einigen. Die beiden gängigsten Modelle sind:

• Proof of Work (PoW): Miner konkurrieren um die Lösung komplexer mathematischer Aufgaben. Der erfolgreiche Miner fügt einen Block zur Blockchain hinzu und erhält eine Belohnung.
• Proof of Stake (PoS): Validatoren werden anhand der Anzahl ihrer eingesetzten Token ausgewählt. Sie schlagen Blöcke vor und bestätigen diese in einem weniger energieintensiven Prozess als bei PoW.

Bei beiden Modellen ist das Ziel dasselbe: legitime Transaktionen in die Blockchain aufzunehmen und ungültige oder bösartige Transaktionen abzulehnen.

Transaktionspools (Mempool)

Validierte Transaktionen werden nicht sofort bestätigt. Sie gelangen in der Regel in einen temporären Zwischenspeicher, den sogenannten „Mempool“, wo sie darauf warten, für die Aufnahme in einen Block ausgewählt zu werden. Transaktionen mit höheren Gebühren werden von Minern oder Validatoren oft priorisiert, da sie bessere Anreize bieten.

Ausstehend vs. Bestätigt

Eine Transaktion im Mempool gilt als „ausstehend“. Sie wird erst dann „bestätigt“, wenn ein Block, der sie enthält, erfolgreich geschürft oder validiert und dem Blockchain-Ledger hinzugefügt wurde.

Dieser verteilte Validierungsmechanismus macht Blockchains resistent gegen Betrug und zentralisierte Kontrolle. Indem er den Konsens mehrerer unabhängiger Knoten erfordert, bewahrt die Blockchain das Vertrauen in einem dezentralen Ökosystem.