Kryptowährung Bitcoin: Wie gewonnen, so zerronnen?

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Vor einigen Monaten berichteten die Zeitungen täglich über den Bitcoin als digitales Zahlungsmittel, deren Kurs sich innerhalb kürzester Zeit um mehrere Tausend Prozent gesteigert hatte. Derzeit ist unklar, wie sich der Preis der Kryptowährung angesichts der aktuellen Preisschwankungen entwickeln wird. Aber egal, wohin die Reise dieser Kryptowährung geht, digitale Währungen werden künftig vermutlich einen höheren Stellenwert einnehmen. Ein vereinfachtes Bezahlsystem sowie eine stärkere Regulierung könnten Kryptowährungen schon bald alltagstauglich machen. Bislang ist das Konzept jedoch vor allem für Spekulanten, die sich hohe Renditen versprechen, oder für Online-Kriminelle, die bereits Kryptowährungen als Zahlungsmittel präferieren, relevant. Vor allem das Konzept der „Blockchain“, die Grundlage des Bitcoins und anderer Kryptowährungen ist, könnte zukünftig die Basis zahlreicher Anwendungen und Geschäftsmodelle werden. Schon heute diskutiert man über Smart Contracts im Bereich des Notarwesens auf Grundlage der Blockchain-Technologie oder den Einsatz in weltweit agierenden Logistikunternehmen, um bspw. die einzelnen Stationen einer Ware zu sichern und somit nachvollziehbarer zu machen.

Hintergrund zu Bitcoin

 „Erfunden“ wurde die Währung Bitcoin im Jahre 2009 von Satoshi Nakamoto. Wer oder welche Gruppe sich hinter diesem Pseudonym verbirgt, ist unbekannt. Insgesamt ist die Anzahl der Bitcoins auf 21 Millionen beschränkt. Anders als bei klassischen Währungen lässt sich das Geld also nicht beliebig vermehren, indem es Zentralbanken nachdrucken und damit für Inflation sorgen. Hochspekulative Geschäfte und die Pleite der Investmentbank Lehman Brothers waren Auslöser für die globale Finanzkrise im Jahre 2008 mit ihren weltweiten Folgen. Dies führt u.a. dazu, dass das Vertrauen vieler Menschen in Institutionen wie beispielsweise Banken oder auch Staaten abnimmt. Die Blockchain und das Beispiel Bitcoin sind ein alternativer Ansatz, die Kontrolle an eine Vielzahl von Instanzen in einem Peer-to-Peer-Netzwerk (Rechner-zu-Rechner-Verbindung) übertragen.

Wie man Bitcoins erwerben kann

Man kann Bitcoins durch einen Handel auf einer Trading Webseite, zum Beispiel über Online-Marktplätze wie Bitcoin.de, Kraken.com oder Coinbase.com erstehen. Dort lassen sich zum aktuellen Tageskurs Bitcoins mit einer klassischen Währung kaufen und verkaufen. Im Gegenzug erhält man den Bitcoin-Betrag in einem eigenen „digitalen Geldbeutel“, dem Bitcoin-Wallet gutgeschrieben. Oder aber man erzeugt Bitcoins durch das sogenannte Mining (deutsch: Schürfen) selbst. Dabei setzt man die eigene Hardware, also den eigenen Rechner oder Spezialhardware ein, um neue Blöcke der Bitcoin-Blockchain zu berechnen. Die Motivation dafür ist meist eine finanzielle, denn als Belohnung erhält man dafür einen Bitcoin-Betrag, der dem eigenen Bitcoin-Wallet gutgeschrieben wird. Je mehr Blöcke bereits berechnet wurden, desto komplexer werden jedoch die Berechnungen. Konnte man dies in den Anfangstagen noch auf dem eigenen Rechner oder der eigenen Grafikkarte berechnen, ist dies heute aus Effizienzgründen nur noch über Spezialhardware sinnvoll. Man tauscht hier also die eigene Rechenkraft (samt Stromkosten) gegen Bitcoins ein.

Pädagogische Übungen zum Bitcoin

So entsteht ein Bitcoin > Erklärung über ein Würfelspiel bitcoinblog.de/2015/08/05/bitcoin-ganz-einfach-wie-entstehen-neue-bitcoins/

Währung ohne Gegenwert?

Während die einen Bitcoin für eine große Gefahr halten, sehen andere große Chancen in der neuen Technologie. Vor allem aus dem Lager der klassischen Finanzexperten kommt oft der Hinweis auf die fehlende Regulierung und die Warnung, dass Bitcoin nur eine Blase sei, die platzen werde und der Handel hochspekulativ sei: Bitcoins seien lediglich ein Stück Software oder Kryptocode ohne baren Gegenwert. Allerdings bestimmt auch im Bereich des Kryptogeldes Angebot und Nachfrage den Wert. Wer früh in Bitcoin investiert hat, ist heute Millionär.

Information: Der James Rodriguez Token

Dass Kryptowährungen als Investitionsmittel auch im Marketingbereich immer interessanter werden, zeigt die jüngst erfolgreich eingeführte eigene Kryptowährung des Fußballspielers James Rodriguez (aktuell Bayern-München) in Form von personalisierten „JR10-Tokens“ (Wertmarken) durch die chinesische Firma Selfsell. Man erwirbt damit einen Teil der Marke bzw. Person. Auch diese Entwicklung der individualisierten Kryptomonetarisierung kann man kritisch mit den SuS diskutieren. Sie ist vergleichbar mit einem personalisierten Börsengang.

Bitcoin Wallets – „Geldbeutel“ mit Sicherheitslücken

Nutzer, die die kryptografisch gesicherten Zugänge zu ihrem Wallet – durch Betrug, Hacking oder Unachtsamkeit verlieren –, verlieren damit auch den Zugriff auf die darin enthaltenen Bitcoins. Die Festplatte des Walisers James Howells landete nach einer Aufräumaktion im Jahr 2013 vor dem großen Bitcoin Boom samt Bitcoin Wallet versehentlich auf der Mülldeponie. Verlust: geschätzte 100 Millionen Euro.
Diese Tipps geben die Sicherheitsexperten von bitcoin.org, damit so etwas nicht passiert: Nur kleine Mengen in das Wallet übertragen, Sicherheitskopien anlegen, Wallet verschlüsseln etc.

Auswahl zwischen verschiedenen „digitalen Geldbeuteln“ Quelle: https://bitcoin.org/de/waehlen-sie-ihre-wallet, Abruf: 11.06.2018
Auswahl zwischen verschiedenen „digitalen Geldbeuteln“
Quelle: https://bitcoin.org/de/waehlen-sie-ihre-wallet, Abruf: 11.06.2018

Kryptotrojaner – Erpressung mit dem anonymen Zahlungsmittel Bitcoin

In den Jahren 2016 und 2017 richteten Kryptotrojaner wie beispielsweise WannaCry oder Locky weltweit immensen Schaden an. Trojaner verschlüsselten im Hintergrund die gesamte Festplatte eines Computersystems. Nutzer konnten folglich nicht mehr auf ihre Daten zugreifen. Um den Schlüssel zur Entschlüsselung zu erhalten, mussten die Nutzer einen Bitcoin-Betrag an die Macher des Trojaners senden. Eine Garantie für den Erhalt gab es nicht, da sich nicht verifizieren lässt, wer der oder die Empfänger der Transaktionen sind. Dies traf in der Vergangenheit Firmen genauso wie Privatnutzer. Beispielsweise kamen Krankenhäuser in England zum Erliegen. Erst durch anonym nutzbare digitale Zahlungsmittel wie Bitcoin wurde dieses Geschäftsmodell der Kryptotrojaner ermöglicht. Um die Gefahr der Geldwäsche mithilfe des anonymen Zahlungsmittels zu minimieren sind Regierungen wie bspw. China dabei, regulatorische Maßnahmen zu prüfen und bereits umzusetzen.

Bitcoin-Mining als wachsendes Umweltproblem

Um die Rechenoperationen für das Bitcoin-Mining durchzuführen, ist viel Energie erforderlich. Mit dem Stromverbrauch gehen CO2-Emissionen einher, die nachweislich negativen Einfluss auf das globale Klima haben. Da Strom Geld kostet, der Rechenaufwand aber immer größer wird, verlagert sich das Bitcoin-Mining in Regionen mit geringeren Strompreisen - wie beispielsweise nach Asien. Für eine grobe Einordnung vermeldete beispielsweise die Nachrichtenagentur AP im Februar 2018, dass die Bitcoin-Miner in Island etwa so viel Strom verbrauchen wie der Rest der Bevölkerung.  Andererseits verbraucht das klassische Finanzsystem ebenfalls viel Energie (Online-Infrastruktur, Druck von Banknoten etc.). Der Energieverbrauch ist hier ebenso wenig transparent wie beim Bitcoin-Mining, sodass ein Vergleich der Währungssysteme unter diesem Aspekt unmöglich ist.

Blockchain- Die Technologie hinter dem Bitcoin

Die Grundlage für die Kryptowährung Bitcoin ist die Blockchain-Technologie. Blockchains sind aber nicht auf Kryptowährungen beschränkt, diese sind nur ein Anwendungsgebiet. Die Technologie hat das Potential, zukünftig in vielen Bereichen eingesetzt zu werden. Wie der Name Blockchain verrät, handelt es sich um eine virtuelle Kette („Chain“) aus Blöcken. Von dieser Kette haben viele Teilnehmer auf der ganzen Welt eine Kopie. Je mehr Kopien und Teilnehmer es gibt, desto besser ist die Kette deshalb von der Allgemeinheit auf ihre Korrektheit überprüft werden. Dadurch wird sie vor Manipulationen geschützt.

Quelle Grafik: Auf Grundlage des Videos „Wie funktioniert eine Blockchain - Einfach erklärt“ https://www.youtube.com/watch?v=SSo_EIwHSd4, Abruf: 26.02.2018
Quelle Grafik: Auf Grundlage des Videos „Wie funktioniert eine Blockchain - Einfach erklärt“ https://www.youtube.com/watch?v=SSo_EIwHSd4, Abruf: 26.02.2018

Im Falle von Bitcoin sind in jedem der Blöcke zahlreiche Transaktionsdaten (also Überweisungsinformationen) gespeichert, z.B. von welchem Konto wieviel Geld auf welches Konto überwiesen wurde. Diese Kette wird nicht von einer Bank oder einer anderen zentralen Instanz verwaltet, es können sich alle am Bitcoin-Netzwerk Beteiligten über ihr digitales Portemonnaie, das Bitcoin-Wallet, eine Kopie der gesamten Blockchain herunterladen und auf ihre Korrektheit überprüfen. Da Bitcoin seit dem Jahr 2009 genutzt wird, ist diese mittlerweile weit über 100 GB groß und wächst kontinuierlich weiter. Grob überschlagen entsprechen 100 GB mehr als 33.000 Fotos, wie sie etwa ein Mittelklasse-Smartphone aufnimmt.

Blockchain-Blöcke: Schutz vor Manipulation

Jeder Block enthält Transaktionsdaten, einen daraus berechneten Hash-Wert, sowie den Hash-Wert des vorherigen Blocks. Einen Hash-Wert kann man sich wie einen Fingerabdruck vorstellen - er ist eindeutig (siehe auch Infokasten). Berechnet man beispielsweise mit dem in der Praxis oft verwendeten SHA-256 Verfahren den Hash-Wert für „Klicksafe to go“ ergibt dies die eindeutige Zeichenfolge „e2a5b3800877526276e2a37caeb55d8845454a3a0d83a69f3dffe3082ee0e48f“.

Quelle Grafik: https://hashgenerator.de/, Abruf: 26.04.2018
Quelle Grafik: https://hashgenerator.de/, Abruf: 26.04.2018

Ändert man ein Zeichen an der Eingabe wie beispielsweise den Anfangsbuchstaben in „k“, entsteht eine völlig andere Ausgabe, die keine Ähnlichkeit mit dem ersten Ergebnis aufweist. Sobald man also den Inhalt eines Blocks verändert, ist sein Hash-Wert nicht mehr korrekt – und der Block wurde offensichtlich manipuliert. Der Hash-Wert müsste in dem Fall neu berechnet werden, damit der Block wieder korrekt ist. Auch die nachfolgenden Blöcke wären nicht mehr korrekt mit der Kette verbunden, da sie jeweils auf den vorherigen Hash-Wert zeigen. Da der Hash-Wert auch in dem jeweils folgenden Block gespeichert ist, müssten auch alle nachfolgenden Hash-Werte neuberechnet werden. Auch große Rechenzentren könnten die dafür benötigte Rechenkraft nicht einfach so aufbringen. Daher gilt der Inhalt der Kette als schwer manipulierbar.
Würde man die getätigten Transaktionen bei einer Bank manipulieren, wäre es für einen einzelnen Kunden kaum überprüfbar. Bei den zahlreichen Kopien der Blockchain, die jeder Nutzer überprüfen kann, würden Unregelmäßigkeiten auffallen. Es ist für Einzelne demnach kaum möglich, Transaktionen zu ändern.  Das verteilte System gilt als besonders resistent gegenüber Manipulationen.


Quelle Grafik: Auf Grundlage des Videos „Wie funktioniert eine Blockchain - Einfach erklärt“ https://www.youtube.com/watch?v=SSo_EIwHSd4, Abruf: 26.02.2018
Quelle Grafik: Auf Grundlage des Videos „Wie funktioniert eine Blockchain - Einfach erklärt“ https://www.youtube.com/watch?v=SSo_EIwHSd4, Abruf: 26.02.2018

Die Anzahl der Transaktionen pro Block ist allerdings beschränkt. Da es in der Praxis einige Stunden dauern kann, bis eine Bitcoin-Transaktion wirklich abgeschlossen ist, ist die Währung nur bedingt alltagstauglich. Neuere Kryptowährungen haben eine höhere Transaktionsrate.

Information: Hashfunktion (für Informatiklehrkräfte und andere Interessierte)

Eine Hashfunktion ist eine mathematische Funktion (auch Streuwertfunktion genannt), die zu einer beliebig langen Eingabe einen Ausgabewert fester Länge berechnet. Auf der Seite hashgenerator.de lassen sich die Hash-Werte mit verschiedenen Verfahren berechnen. Gute Hash-Verfahren sind so gestaltet, dass aus zwei verschiedenen Eingabewerten niemals der gleiche Hash-Wert entsteht. Eine Hash-Funktion lässt sich nur in der beschriebenen Richtung berechnen. Umgekehrt ist es unmöglich, aus einem Hash-Wert die Eingabewerte der Funktion wiederherzustellen. Es ist wie bei der Funktion einer Falltür: während man beim Laufen einfach hineinfällt, findet man nur mit sehr hohem Aufwand wieder einen Weg aus dem Verlies.