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Warum gibt es Bitcoin, Was ist die Absicht
Der Euro als Beispiel einer schlechten Währung
Hartes Geld vs. Regierungsgeld
Blockchain: Einführung
Blockchain: Konsensmechanismus
Vorgänge im Bitcoinnetzwerk (1)
Vorgänge im Bitcoinnetzwerk (2)
Proof of Work und Transaktionen
Weitere Punkte zur Bitcoinmechanik

Bitcoin einfach erklärt: Full Nodes und Lightweight Nodes.

Blockchain und Konsensmechanismus

Der Einfachheit halber beziehen wir uns auf den Stand von Bitcoin etwa im Jahr 2020. 
Wenn von "Blockchain" die Rede ist, dann meint man 10.000 Kopien derselben Blockchain. Diese Kopien befinden sich weltweit verteilt auf 10.000 unterschiedlichen Computern, die Personen oder Institutionen gehören, die sich in der Regel nicht kennen.

Blockchain  Diese 10.000 Computer, auch "Nodes" genannt (Knoten), kommunizieren über Internetverbindungen permanent miteinander: Längst nicht jeder mit jedem, aber jeder mit Einigen.  Dies nennen wir der Einfachheit halber "Bitcoin Netzwerk". Einige der 10.000 Nodes sind so genannte "Miner" (wird später erklärt).
Auf allen 10.000 Computern läuft dieselbe Software, die wir der Einfachheit halber "Bitcoin Software" nennen.
Die Software führt auf jedem Computer mit der darauf gespeicherten Blockchainkopie fortlaufend Operationen durch, und vergleicht die Ergebnisse mit den Ergebnissen von anderen Computern des Bitcoin Netzwerkes. Durch die stetigen Vergleiche ergibt sich etwa alle 10 Minuten ein Konsens innerhalb des gesamten Netzwerkes: Alle 10.000 Computer werden sich alle 10 Minuten über etwas einig.
Dies wird Konsensmechanismus genannt.

Konsensmechanismus

Beim Konsensmechanismus passiert sehr viel gleichzeitig und vernetzt. Egal wie man anfängt zu erklären: Für den Moment bleiben immer Fragen offen, solange bis man das Gesamtbild erfasst hat. Doch irgendwann macht es "Klick"Bitcoin Miner Node, und alle wesentlichen Zusammenhänge werden verstanden.

Das erste Bild stellt eine einzelne Kopie einer Blockchain schematisch dar. Im Moment sei es 11:30 Uhr (darauf wird später mehrfach Bezug genommen).


Das übergeordnete Funktionsprinzip ist:
Sobald die Rechenaufgabe eines Blocks gelöst wurde, werden alle im Block befindlichen Transaktionsdaten bestätigt. Aus den ursprünglichen Transaktionsanforderungen werden also bestätigte Transaktionen. Die Bestätigung wird als Übertrag in den nächsten Block übernommen. Dadurch wird die gesamte Blockchain kryptographisch abgesichert. Wenn also jemand versucht, beispielsweise an Block 500.000 etwas nachträglich zu ändern, dann wird nicht nur der Block 500.000 ungültig, sondern durch den nun ungültigen Übertrag auch Block 500.001, und wiederum
durch den nun ungültigen Übertrag auch Block 500.002, usw.
Wenn also irgendein Block manipuliert würde, dann würden alle Blocks bis zur Gegenwart ungültig. Der Betreiber des Full Nodes würde das sofort merken, und den Fehler beheben. Ist der Betreiber selbst der Manipulator, dann stünde er vor dem Problem, "seine" gefälschte Blockchain den anderen 9.999 Full Node Betreibern als die Richtige zu verkaufen. Das wird niemals gelingen, weil sich die anderen 9.999 Full Nodes einig sind, und den Manipulator überstimmen werden. Etwas anders sieht die Lage aus, wenn sich sehr viele Manipulatoren zusammentun und planvoll gemeinsam gegen das restliche Bitcoinnetzwerk agieren. Dieses Szenario trägt den Namen "51% Attacke", und wird hier ganz kurz behandelt:

Die Blockchain besteht Anfang 2020 aus bereits etwa 600.000 Blöcken, die mittlerweile etwa 200 Gigabyte Speicher belegen. Das ist für einen aktuellen Computer noch gut handhabbar. Das erste Bild zeigt eine Kopie der Blockchain auf einem bestimmten Computer. Dieser Computer ist einer von 10.000 Full Nodes im gesamten Bitcoin Netzwerk. Einige Computer nehmen neben Full Nodes zusätzlich die Rolle so genannter Miner ein (wird später erklärt). Dabei handelt es sich um besonders leistungsfähige Computer, Stand 2020 genaugenommen bereits um kleinere Rechenzentren.
Um Bitcoin zu besitzen, und ggfs. Transaktionen durchzuführen, benötigt man Zugang zum Bitcoinnetzwerk, genauer gesagt, man selbst muss ein Knoten (Node) des Bitcoin Netzwerkes betreiben. Ein Node ist gleichzeitig eine Wallet. Welchen Begriff man verwendet, hängt davon ab, ob man die Eigenschaft "Geldspeicher", oder "Teilnehmer am Bitcoinnetzwerk" hervorheben möchte.

Abhängig vom Anspruch des Besitzers (Sicherheit, Anonymität, Dritten (nicht) zu vertrauen), und der Leistungsfähigkeit seines Endgerätes kann ein Node funktional sehr unterschiedlich ausgestaltet sein.
Das zweite Bild zeigt einen sehr kleinen Ausschnitt des Bitcoinnetzwerkes. Es soll verdeutlichen, dass es 3 unterschiedliche Arten von Teilnehmern gibt, entsprechend der funktionalen Ausgestaltung ihrer Nodes bzw. Wallets. Jede Wallet hat eine eindeutige Adresse, zu der ein bestimmter Key gehört, den nur der Walletbesitzer kennt.
  1. Lightweight Nodes: Der massenhaft auftretende Bitcoin Benutzer.
  2. Full Nodes: Der anspruchsvolle Bitcoin Benutzer. Wie man einen Full Node aufbaut, wird hier beschrieben.

  3. Miner:
Das dritte Bild betrachtet das Ganze aus etwas grösserer Höhe.  Dargestellt ist ein Teil des Bitcoin Netzwerkes, bestehend aus 11 Full Nodes, von denen 2 sich am Lösen der Rechenaufgaben beteiligen (Miner). Weiterhin eine grössere Anzahl Lightweight Nodes (also Bitcoin Benutzer), die der Einfachheit halber nur schematisch als blaue Punkte gezeichnet, sowie  jeweils immer nur mit einem Full Node verbunden sind.
Jeder Full Node kommuniziert via Internet mit mehreren anderen Full Nodes, wobei nicht jeder mit jedem, sondern jeder mit einigen kommuniziert.

Die Art der nun folgenden Beschreibungen soll ein Stück weit die Dynamik wiedergeben, die im Bitcoinnetzwerk herrscht.


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Mai 2020