Man könnte argumentieren, dass die Lösung des Problems der doppelten Ausgaben durch Bitcoin die wichtigste Errungenschaft von Satoshi Nakamoto ist. Der Beweis liegt im Detail. Das Hauptanliegen des Bitcoin-Whitepapers ist es, zu erklären, wie dieses damals aufstrebende Netzwerk das Problem mit Hilfe eines dreifachen Buchhaltungssystems, einer Blockchain und dem Proof-Of-Work-Konsensmechanismus lösen würde. In den folgenden Abschnitten werden wir sowohl das Problem als auch die Lösung anhand von Zitaten aus dem inzwischen geschichtsträchtigen Bitcoin-Whitepaper ansehen. Bereits in der Einleitung heißt es in dem Dokument:
"Der Internethandel stützt sich bei der Abwicklung elektronischer Zahlungen fast ausschließlich auf Finanzinstitute, die als vertrauenswürdige Drittparteien fungieren. Obwohl dieses System für die meisten Transaktionen gut genug funktioniert, leidet es immer noch unter den inhärenten Schwächen des vertrauensbasierten Modells."
In der physischen Welt gibt es das Problem der doppelten Ausgabe nicht. Ein Geldschein oder eine Goldmünze kann nur an einem Ort existieren. Wenn Person A sie Person B gibt, um etwas zu bezahlen, kann Person A sie nicht wieder ausgeben, weil Person B sie hat. In der digitalen Welt gelten andere Regeln, da die Anfertigung einer Kopie nur ein oder zwei Klicks entfernt ist. Transaktionen, Bitcoin, ein Film und ein Lied sind für Computer nur eine Eins und eine Null, und eines der Hauptziele der Datenverarbeitung ist die einfache und schnelle Reproduktion von Informationen. Außerdem können Computer mehrere Aufgaben gleichzeitig ausführen, was die Situation weiter verkompliziert.
Vor Bitcoin bestand die einzige Lösung für das Problem des doppelten Geldausgebens darin, einer zentralen Stelle zu vertrauen, die jede Transaktion überprüft. So funktionieren auch Kreditkarten und Online-Zahlungen. Jedes Bankinstitut führt ein privates Hauptbuch mit eigenen Regeln, und die Menschen haben keine andere Wahl, als dem Institut zu vertrauen, um an ihrem Netzwerk teilzunehmen. Dieses System birgt jedoch ein inhärentes Problem. Zurück zum Whitepaper:
"Völlig unumkehrbare Transaktionen sind nicht wirklich möglich, da die Finanzinstitute die Schlichtung von Streitigkeiten nicht vermeiden können. Die Kosten der Schlichtung erhöhen die Transaktionskosten, begrenzen die praktische Mindestgröße von Transaktionen und schränken die Möglichkeit kleiner Gelegenheitsgeschäfte ein, und es entstehen weitere Kosten durch den Verlust der Möglichkeit, nicht umkehrbare Zahlungen für nicht umkehrbare Dienstleistungen zu leisten. Mit der Möglichkeit der Rückabwicklung wächst das Bedürfnis nach Vertrauen.
Im GegenSatz dazu ist das Bitcoin-Ledger dezentralisiert und öffentlich. Diese Tatsache in Verbindung mit dem Proof-Of-Work-Konsensmechanismus ermöglicht es dem Bitcoin-Netzwerk, das Problem der doppelten Ausgaben auf vertrauenslose Weise zu lösen und die endgültige Abrechnung innerhalb von Minuten zu erreichen.
Das Bitcoin Whitepaper spricht den theoretischen 51%-Angriff direkt an:
"In dieser Arbeit schlagen wir eine Lösung für das Problem der doppelten Ausgaben vor, bei der ein verteilter Peer-to-Peer-Zeitstempel-Server verwendet wird, um einen rechnerischen Beweis für die chronologische Reihenfolge von Transaktionen zu erzeugen. Das System ist sicher, solange ehrliche Knoten kollektiv mehr CPU-Leistung kontrollieren als eine kooperierende Gruppe von Angreiferknoten."
Die Blockchain archiviert also Transaktionen chronologisch in einem öffentlichen Hauptbuch. Die Knoten haben Zugang zu jeder Transaktion und validieren die Geschichte der Blockchain im Durchschnitt alle zehn Minuten. Mit jedem Tag, der vergeht, lassen mehr Knoten Bitcoin laufen und ein Angriff wird unwahrscheinlicher und unpraktischer. Sollte jedoch ein Unternehmen irgendwie die Kontrolle über 51 % des Netzwerks erlangen, könnte es theoretisch "eine alternative Kette schneller als die ehrliche Kette erzeugen". Was könnte die angreifende Partei mit ihren neu erworbenen Supermächten tun?
"Selbst wenn dies gelingt, ist das System nicht anfällig für willkürliche Änderungen, wie die Schaffung von Werten aus dem Nichts oder die Entnahme von Geld, das dem Angreifer nie gehörte. Die Knoten werden eine ungültige Transaktion nicht als Zahlung akzeptieren, und ehrliche Knoten werden niemals einen Block akzeptieren, der sie enthält. Ein Angreifer kann nur versuchen, eine seiner eigenen Transaktionen zu ändern, um Geld zurückzuholen, das er vor kurzem ausgegeben hat."
Das bedeutet, dass die angreifende Partei ihre Bitcoin nur doppelt ausgeben könnte. Das ist natürlich ein Problem, aber die Durchführung eines 51%igen Angriffs wäre ohnehin "rechnerisch unpraktisch".
Alle Transaktionen werden mit einem Zeitstempel versehen und sind untrennbar mit der vorangegangenen Transaktion verbunden. Dieser "rechnerische Beweis" macht sie fälschungssicher und ermöglicht es dem Bitcoin-Netzwerk, die endgültige Abrechnung innerhalb von Minuten durchzuführen. Das Problem der doppelten Ausgaben ist jedoch immer noch ein Risiko für Personen, die es wagen, "unbestätigte" Transaktionen zu empfangen. Um "bestätigt" zu werden, muss ein Miner eine Transaktion zu einem Block hinzufügen. Danach wird jeder weitere Block als eine zusätzliche "Bestätigung" für alle vergangenen Transaktionen angesehen. Nach sechs Bestätigungen ist es sehr unwahrscheinlich, dass eine Transaktion überlaufen werden kann.
Außerdem bietet Bitcoin einen zusätzlichen Schutz gegen das Problem der doppelten Geldausgabe. Wenn Person A Bitcoin an Person B sendet, vernichtet das Netzwerk öffentlich die Münzen von Person A und erstellt neue Münzen in der Wallet von Person B. Satoshi Nakamotos Lösung für das Double-Spending-Problem ist also solide. Das Bitcoin-Netzwerk ist fast 15 Jahre alt, und es gibt keine Berichte über Vorfälle von Doppelspending.
Im Whitepaper heißt es, dass "das Netz in seiner unstrukturierten Einfachheit robust ist", und die Zeit hat bewiesen, dass dies richtig ist.
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