Fachbegriffe rund um Blockchain-Technologie

Eine Blockchain besteht aus einer Reihe von Blöcken, die chronologisch geordnet und mit einer Hash-Funktion miteinander verknüpft sind. Diese Blöcke bestehen jeweils aus einem Blockheader und einem Merkle Tree.

Hashfunktion

Eine Hashfunktion ist ein Algorithmus, der eine beliebig große Eingabe (oder Nachricht) in eine feste Länge (Hash) umwandelt. Hashfunktionen sind deterministisch, was bedeutet, dass die gleiche Eingabe immer denselben Hashwert erzeugt. In der Blockchain-Technologie wird die Hashfunktion verwendet, um Transaktionen und Blöcke sicher zu verschlüsseln und zu verketten.

Blockheader

Die wichtigsten Daten werden in einem Blockheader eines Blocks gespeichert. Hierzu zählen beispielsweise Versionsnummer des Blocks, Timestamp, Hash, Nonce, Merkle Root und Transaktionen

Versionsnummer des Blocks

Diese gibt Auskunft über die aktuelle Version der Blockchain-Implementierung, die zur Erstellung des Blocks verwendet wurde.

Timestamp

Der Timestamp gibt das Erstellungsdatum des Blocks an. Das System generiert den Timestamp automatisch. Dies gewährleistet eine chronologische Reihenfolge in der Blockchain.

Hash

Ein Hash ist eine Verknüpfung zum Blockheader des vorhergehenden Blocks. Der Hash wird aus den Daten des Blockheaders des vorhergehenden Blocks gebildet und dem Blockheader des neuen Blocks hinzugefügt. Dies schafft eine Kettenstruktur.

Nonce

Nonce ist eine zufällig gewählte Zahl. Nodes versuchen, diese Zahl mit verschiedenen Konsensmechanismen herauszufinden, um einen zulässigen Hash zu finden.

Merkle Root

Merkle Root wird auch als Transaktionsreferenz bezeichnet. Dies ist die Verknüpfung zwischen dem Blockheader und den darunterliegenden Transaktionen im Merkle Tree.

Transaktionen

Transaktionen umfassen Informationen und Daten, die Teilnehmer innerhalb des Netzwerks austauschen.

Merkle Tree

Ein Merkle Tree, der eine baumartige Datenstruktur aufweist, erfasst die Hashes einzelner Datenelemente in großen Datenmengen. Ziel ist es, mehrere Transaktionen (Datenelemente) durch einen einzigen Hash-Wert darzustellen. Zuerst wird ein Hash-Wert jeder Transaktion mittels der Hashfunktion erstellt. Anschließend bilden die Hash-Werte jeder zwei Transaktionen einen neuen gemeinsamen Hash-Wert, indem sie miteinander verknüpft werden. Dieser Prozess wird im gesamten Block fortgesetzt, bis alle Hash-Werte der einzelnen Transaktionen in einem gebündelten Hash-Wert enthalten sind. Am Ende wird ein einzelner Hash-Wert erstellt, der alle Hash-Werte der Transaktionen enthält. Dieser Hash-Wert wird als Merkle Root bezeichnet und ist mit dem Blockheader verknüpft. Wenn eine Transaktion nachträglich geändert wird, ist die bestehende Merkle Root nicht mehr gültig. Eine neue Merkle Root wird bestimmt. Diese entspricht jedoch nicht der bestehenden Root. Somit kann eine nachträgliche Änderung der Transaktion leicht aufgedeckt werden.

Anmerkung: Merkle Trees optimieren die Verifikation in Blockchain-Systemen.