Bitcoin

Perspektive oder Risiko?

Eine Einführung

von Peter Conrad

Bitcoin – Perspektive oder Risiko?
Peter Conrad
Copyright: © 2013 Peter Conrad
published by: epubli GmbH, Berlin
www.epubli.de
ISBN 978-3-8442-6568-2

E-Mail: bitcoin@quisquis.de
WWW: http://bitcoin.quisquis.de/

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Coverdesign: Kati Conrad
Lektorat: Bettina Arndt

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Version: 20130830113237

Der Autor

Peter Conrad ist Diplom-Informatiker und beschäftigt sich seit mehr als 20 Jahren mit Kryptographie in unterschiedlichen Einsatzgebieten. Stets stand dabei die praktische Anwendungsmöglichkeit im heranwachsenden Internet im Fokus. Angefangen mit PGP zur Verschlüsselung von E-Mails war er an RSA-129 [27] beteiligt, dem seinerzeit größten Projekt für verteiltes Rechnen, bei dem 1994 eine 1977 verschlüsselte Nachricht "geknackt" wurde. Später rückten sowohl Anwendungen im Bereich Netzwerkprotokolle (VPN [28], DNSSEC [29]) in seinen Blickpunkt als auch P2P-Netzwerke wie MojoNation oder Freenet [30].

Als Softwareentwickler befasst er sich seit 1997 hauptberuflich [31] mit dem Entwurf und der Programmierung von Internetanwendungen von der Aktienhandelsplattform bis zum Online-Shop. Parallel dazu hat er zu vielen Free-Software-Projekten beigetragen und auch eigene Open-Source-Software veröffentlicht.

Als die Schnittmenge vieler dieser Bereiche stehen Bitcoins und deren Verwandte, die Kryptocoins, seit einiger Zeit im Mittelpunkt seines beruflichen Interesses.

Inhalt

Was sind Bitcoins?

Wieso funktioniert das Bitcoin-Prinzip?

Das Grundproblem

Ein Kinderspiel?

Genauer gesagt...

Wieviel sind Bitcoins wert?

Wozu sind Bitcoins gut?

Wo liegen die Risiken der Bitcoins?

Politische Risiken

Wirtschaftliche Risiken

Technische Risiken

Welche Alternativen gibt es?

Wie kann ich Kryptocoins benutzen?

Als Verbraucher

Als Händler oder Dienstleister

Als Schürfer

Als Spekulant

Wohin geht die Reise?

Glossar

Referenzen

Der Autor

Anhang: PPCoin-Lizenz

Was sind Bitcoins?

Bitcoin [1] ist eine neuartige digitale Währung, die 2009 von einem unbekannten Softwareentwickler unter dem Pseudonym Satoshi Nakamoto ins Leben gerufen wurde. Was Bitcoins von anderen Währungen unterscheidet ist, dass es keine zentrale Stelle wie etwa eine herausgebende Bank oder einen Verwaltungsserver gibt. Stattdessen finden Bitcoin-Transaktionen direkt zwischen den beteiligten Nutzern bzw. deren Rechnern statt. Dieses Prinzip des direkten Datenaustauschs ist auch aus Filesharing-Systemen unter der Bezeichnung "Peer-to-Peer" (P2P) bekannt.

Zumindest im Hinblick auf diesen direkten Austausch ist Bitcoin dem Bargeld ähnlicher als jedes andere elektronische Zahlungssystem. Lediglich die Geldkarte und das Ende der neunziger Jahre von der Firma DigiCash angebotene eCash [2] beinhalten eine direkte Übertragung von Währungseinheiten zwischen Kunde und Händler. Bei beiden muss aber der Händler im Anschluss daran das erhaltene Geld bei der ausgebenden Bank wieder einlösen. Eine Weitergabe an Dritte ist, anders als beim Bitcoin, dagegen nicht vorgesehen.

Ein weiterer wesentlicher Unterschied zwischen Bitcoin und herkömmlichen Zahlungssystemen ist, dass das Bitcoin nicht an eine staatliche Währung gekoppelt ist. Die Geldkarte wird mit Euro-Beträgen aufgeladen. Lastschriften, Kreditkartenzahlungen oder Paypal-Transaktionen werden immer in staatlichen Währungen abgewickelt. Bitcoin-Transaktionen dagegen lauten ausschließlich auf Beträge in Bitcoin. Das Bitcoin ist daher als eine eigene, unabhängige, nicht-staatliche Währung anzusehen.

Es gibt mittlerweile eine ganze Reihe ähnlicher Währungen, die meist auf den gleichen Prinzipien beruhen wie ihr Urvater, das Bitcoin. Diese ähnlichen Währungen werden unter dem Oberbegriff Altcoins (Kurzwort für "alternative Coins") subsummiert. Da die Sicherheit all dieser Währungen auf kryptographischen Methoden beruht, werden sie auch als Kryptocoins bezeichnet.

Wieso funktioniert das Bitcoin-Prinzip?

Digitale Daten werden in aller Regel nicht weitergegeben, sondern kopiert. Wer eine Webseite anschaut oder ein e-Book liest, lädt sich eine Kopie davon in seinen Browser oder seinen e-Book-Reader. Die Vorstellung, dass währenddessen andere Leute nicht auf die gleiche Webseite zugreifen oder das gleiche e-Book lesen können, erscheint absurd. In der physischen Welt ist es hingegen völlig selbstverständlich, dass ein in einer Bibliothek entliehenes Buch eben nicht für andere zur Verfügung steht, solange man es entliehen hat.

Ebenso ist es bei der Weitergabe von Papier- oder Münzgeld selbstverständlich, dass man das Original weitergibt – und wenn man es weitergegeben hat, ist es weg. Man kann es also nur einmal ausgeben. Theoretisch kann man natürlich Geldscheine kopieren. Aber abgesehen davon, dass das schwer bestraft wird, ist die Kopie immer mehr oder weniger leicht als solche zu erkennen.

Das Grundproblem

Bitcoins und andere digitale Währungen existieren nur als digitale Daten. Damit ist es ganz natürlich, dass sie kopiert werden, sei es beim Transfer zu ihrem zukünftigen Besitzer, oder – ganz legitim – als Backup. Anders als beim Papiergeld ist aber die Kopie durch nichts vom Original zu unterscheiden. Das wird nun zum Problem: Wie kann man verhindern, dass jemand sein digitales Geld auf den Kopf haut, anschließend einfach ein Backup wiederherstellt und das Geld noch einmal ausgibt?

Bei digitalen Zahlungssystemen mit einer zentralen Kontrollinstanz ist das relativ einfach: Die zentrale Instanz hat den Überblick über alle Transaktionen und ihre zeitliche Reihenfolge und kann daher sowohl die mehrfache Verwendung von Geldeinheiten erkennen als auch entscheiden, welche zuerst stattfand und damit "echt" ist. Hinzu kommen weitere Sicherungsmechanismen. Auf der Geldkarte beispielsweise befindet sich ein gesicherter Chip, der ausgesprochen schwer zu manipulieren ist. Beim eCash [2] kamen digitale Unterschriften zum Einsatz. In beiden Fällen gibt es außerdem Schattenkonten, über die Missbrauch erkannt werden soll.

Der große Haken bei diesem Mechanismus ist aber, dass Geldeinheiten immer nur eine kurze Lebensdauer haben können. Das heißt, die ausgebende Stelle (Bank) überträgt Geld an den Kunden, der Kunde an den Händler, und der Händler gibt sie zurück an die Bank, die gleichzeitig sicherstellt, dass das Geld nicht mehrfach verwendet wird. Würde der Händler nun, anstatt das Geld an die Bank zurückzugeben, damit seinen Lieferanten bezahlen, und dieser bei der Rückgabe an die Bank feststellen, dass das Geld mehrfach verwendet wurde und daher ungültig ist, dann wäre nicht mehr festzustellen, ob der Kunde oder der Händler der Übeltäter war.

Mehrfache Verwendung von Geld bei zentralistischen digitalen Währungen:
Links gibt der Kunde das Geld zweimal aus, rechts der Händler.
Aus Sicht der Bank ist der Schuldige nicht zu erkennen. Deswegen müssen digitale Zahlungen hier immer sofort bei der Bank eingelöst werden.

Ein Kinderspiel?

Beim Bitcoin gibt es keine zentrale Instanz, daher funktioniert der obige Ansatz hier nicht. Hinzu kommt die Schwierigkeit, dass in einem dezentralen P2P-Netz nie alle Teilnehmer den gleichen Informationsstand haben. Das liegt daran, dass der Transfer der Daten von einem Teilnehmer zum nächsten eine gewisse Zeit dauert. Zusätzlich ist der Weg der Daten durch das Netz nicht genau festgelegt. Dadurch kann auch die zeitliche Reihenfolge, in der Daten bei unterschiedlichen Teilnehmern eintreffen, unterschiedlich sein. Der vom Bitcoin verwendete Lösungsansatz ist daher deutlich komplizierter.

Zur Vereinfachung stelle man sich ein Spiel mit offenen Karten vor. Jeder Mitspieler sieht dabei nicht nur alle Karten und alle Spielzüge aller anderen Mitspieler. Jeder Mitspieler weiß auch, wie die übrigen Mitspieler an ihre Karten gekommen sind. Jeder weiß sogar, welche weiteren Spieler einmal am Tisch gesessen und mitgespielt haben, was für Karten diese hatten und wie sie diese ausgespielt haben.

Das Spiel mag sehr langweilig sein – aber es ist praktisch unmöglich, zu betrügen. Jeder Spieler passt wie ein Schießhund auf, dass alle anderen sich an die Regeln halten. Wer sich nicht an die Regeln hält, wird zwar nicht bestraft. Aber seine regelwidrigen Spielzüge werden ignoriert, wodurch er effektiv nicht mehr am Spiel teilnimmt. Seine Karten haben nur dann einen Wert, wenn er sich an die Regeln hält, sonst kann er sie nicht ausspielen.

Selbst wenn sich mehrere Spieler zusammentun, können sie die ehrlichen Spieler nur schwer betrügen. Letztlich führt es dazu, dass aus einem Spiel zwei werden, jedes mit eigenen Regeln. Erst wenn eine Mehrheit unter den Spielern miteinander kooperiert, besteht eine Betrugsmöglichkeit. Zwar müssen die Betrüger ihre Spielzüge immer noch regelkonform ausführen, um nicht von den Betrogenen ignoriert zu werden. Aber sie können nachträglich die Historie des Spiels manipulieren. Wenn ein Betrüger plötzlich Karten aus dem Ärmel zieht, dann kann die Mehrheit von Betrügern die Minderheit der ehrlichen Spieler davon überzeugen, dass diese Karten auf ehrliche Weise erworben wurden.

Spätestens hier fängt der Vergleich mit dem Kartenspiel leider an zu hinken. Nichtsdestotrotz ist das Bild ausreichend für ein grobes Verständnis der prinzipiellen Funktionsweise des Bitcoin-Netzwerks. Hier sind die Bitcoins die Karten und die Netzwerkteilnehmer bzw. die auf ihren Rechnern laufende Bitcoin-Software die Spieler. Die Software überwacht akribisch die Einhaltung der Regeln.

Genauer gesagt...

Zunächst einmal kommen auch beim Bitcoin digitale Unterschriften zum Einsatz, um Geldtransfers zu autorisieren. Jeder Teilnehmer am Bitcoin-Netz kann sich eine oder mehrere Bitcoin-Adressen und einen jeweils dazu passenden geheimen Schlüssel erzeugen. Eine Bitcoin-Adresse ist eine zufällig aussehende Folge von Buchstaben und Ziffern. Der Besitz von Bitcoins ist an solche Adressen gekoppelt. Um Bitcoins an eine andere Adresse zu übertragen, erzeugt ihr Besitzer einen Transaktionsdatensatz. Der Datensatz enthält die zu übertragenden Bitcoins, die Adresse ihres Besitzers, die Adresse (oder Adressen) des Empfängers (oder mehrerer Empfänger) und den an den jeweiligen Empfänger zu übertragenden Betrag. Dieser Transaktionsdatensatz wird mit dem geheimen Schlüssel des Absenders digital unterschrieben und ins Bitcoin-Netz eingespeist. Damit wissen die anderen Teilnehmer, wer der oder die neuen Besitzer der Bitcoins sind. Die digitale Unterschrift beweist, dass die Transaktion durch den Absender autorisiert wurde, da niemand sonst den zur Absenderadresse passenden geheimen Schlüssel kennt.

Das hindert aber noch niemanden daran, in mehreren Transaktionen ein und dieselben Bitcoins mehreren verschiedenen Empfängern zukommen zu lassen. Wenn das schnell genug passiert, dann können die übrigen Teilnehmer zwar erkennen, dass diese Coins mehrfach ausgegeben wurden, aber sie können nicht eindeutig entscheiden, welche dieser Transaktionen die richtige ist. Wichtig ist dabei zwar nicht, welche Transaktion tatsächlich als erste erzeugt wurde, oder welche sonst in irgendeinem Sinn "echt" ist. Wichtig ist allein, dass alle Teilnehmer am Bitcoin-Netzwerk sich schlussendlich darin einig sind, wem die Coins am Ende gehören. Denn wenn diese Einigkeit nicht besteht, dann können ihre vermeintlichen neuen Besitzer die Coins nicht ausgeben, weil ein Teil des Bitcoin-Netzes die entsprechenden Transaktionen nicht anerkennen würde.

Um diese Einigkeit herzustellen, gibt es im Bitcoin-Netz die sogenannte Blockchain. Die Blockchain ist, wie der Name schon sagt, eine Kette von Blöcken. In einem solchen Block werden Transaktionen zusammengefasst, die zum Zeitpunkt seiner Erzeugung neu sind und nicht den Regeln des Netzwerks widersprechen. Die Kette entsteht dadurch, dass jeder Block außerdem den Fingerabdruck seines Vorgängers beinhaltet. Sie reicht zurück bis zum allerersten Block, dem "Genesis-Block", der fest in der Bitcoin-Software verdrahtet ist. Diese Verkettung verhindert, dass man einen Block nachträglich gegen einen anderen austauscht. Da der nachfolgende Block nicht den Fingerabdruck des nachträglich eingefügten Blocks enthält, sondern den des ursprünglichen, wird die Kette an dieser Stelle unterbrochen.

Die Kette schützt aber nicht nur, sondern sie definiert auch eine zeitliche Reihenfolge. Da jeder Block den Fingerabdruck seines Vorgängers enthält, kann ein Block erst erzeugt werden, nachdem der Vorgänger bereits existiert. Damit stehen auch die in den Blöcken enthaltenen Transaktionen in einer zeitlichen Reihenfolge. Das wiederum ermöglicht es den Teilnehmern des Bitcoin-Netzwerks, eine einheitliche Sichtweise auf die Transaktionshistorie zu entwickeln. Und es ermöglicht neu hinzukommenden Teilnehmern, die Historie des Netzwerks nachzuvollziehen und zu überprüfen, dass alle Regeln immer eingehalten wurden.

In einem dezentralen Netzwerk gibt es natürlich keine zentrale Stelle, die die Blöcke der Blockchain erzeugen könnte. Tatsächlich kann jeder Teilnehmer selbst Blöcke erzeugen. Damit das nicht zu unkontrollierbarem Wildwuchs der Blockchain führt, wendet man einen Kniff an: Das Erzeugen eines Blocks erfordert sehr viel Rechenleistung. Die erforderliche Rechenleistung wird nach vorgegebenen Regeln etwa alle zwei Wochen neu bemessen, mit dem Ziel, dass – statistisch gesehen – etwa alle zehn Minuten ein neuer Block entsteht. Als Belohnung für diesen Rechenaufwand erhält der Erzeuger des Blocks eine vorgegebene Anzahl neuer Bitcoins. In Anlehnung an den Abbau von Gold, bei dem mit hohem Aufwand neues Edelmetall zu Tage gefördert und in Umlauf gebracht wird, nennt man daher das Berechnen neuer Blöcke und das damit einhergehende Erzeugen neuer Coins auch schürfen (engl. "mining").

Dadurch, dass jeder Teilnehmer Rechenleistung zur Blockerzeugung beisteuern kann, entsteht ein gewaltiger Supercomputer, der nur zur Berechnung von Bitcoin-Blöcken dient. Das wiederum trägt entscheidend zur Sicherheit des Bitcoin-Netzes bei: Ein Angreifer, der versucht, die Historie zu verändern, müsste beginnend mit dem veränderten Block eine eigene vollständig verkettete Blockchain erzeugen, um damit die echte Blockchain zu ersetzen. Das kann

Glossar

Adresse

Eine scheinbar zufällige Folge von Buchstaben und Ziffern, beispielsweise "1A1zP1eP5QGefi2DMPTfTL5SLmv7DivfNa". Der Besitz von Bitcoins ist an Adressen gebunden. Tatsächlich handelt es sich bei Adressen um öffentliche kryptographische Schlüssel. Um über Bitcoins verfügen zu können, muss man den zu der Adresse passenden geheimen Schlüssel besitzen. Mit der Bitcoin-Software kann man jederzeit neue Adressen und die zugehörigen Schlüssel erzeugen.

Altcoin

Kurzwort für "alternatives Coin", ein Sammelbegriff für alle vom Ur-Bitcoin abgeleiteten digitalen Währungen.

ASIC

Application-Specific Integrated Circuit – ein für einen einzigen Zweck entwickelter hochintegrierter Schaltkreis, im Gegensatz zum universell einsetzbaren programmierbaren Mikroprozessor.

Blockchain

Kette von Transaktionsblöcken, die die Historie des Bitcoin-Netzes enthält.

Faucet

engl. Wasserhahn – eine Webseite, auf der kostenlos geringe Mengen von Kryptocoins verteilt werden.

GPU

Graphics Processing Unit – in Graphikkarten verbaute Recheneinheit, spezialisiert auf Vektoroperationen.

Kryptocoin

Oberbegriff für Bitcoins, Altcoins und andere mit kryptographischen Mitteln abgesicherte dezentrale digitale Währungen.

Mining

engl. Schürfen – Erzeugen neuer Transaktionsblöcke und neuer Bitcoins unter Einsatz von Ressourcen.

P2P

Peer-to-peer – Netzstruktur, bei der die Teilnehmer direkt miteinander kommunizieren, ohne Zuhilfenahme eines zentralen Servers.

PoS

Proof-of-Stake – Miningmethode basierend auf Coin-Alter, entspricht Verzinsung von Coins.

PoW

Proof-of-Work – Miningmethode basierend auf Rechenleistung.

Schürfen

siehe Mining

Referenzen

Zuletzt eingesehen am 14.08.2013.

[1] http://bitcoin.org/
[2] http://de.wikipedia.org/wiki/ECash
[3] http://www.focus.de/finanzen/banken/fehlender-beweis-fuer-deutsche-goldreserven-im-ausland-deutsche-auslandsreserven-wurden-noch-nie-geprueft_aid_843765.html
[4] http://www.spiegel.de/wirtschaft/soziales/auflagen-fuer-rettungspaket-zypern-soll-goldreserven-verkaufen-a-893696.html
[5] http://fincen.gov/statutes_regs/guidance/html/FIN-2013-G001.html
[6] https://bitcoin.co.th/trading-suspended-due-to-bank-of-thailand-advisement/
[7] http://www.nzz.ch/finanzen/uebersicht/boersen_und_maerkte/bitcoin-in-der-bredouille-1.18089907
[8] http://www.ecb.int/pub/pdf/other/virtualcurrencyschemes201210en.pdf, Seite 6
[9] http://status.linode.com/2012/03/manager-security-incident.html
[10] http://www.symantec.com/security_response/writeup.jsp?docid=2011-061615-3651-99
[11] http://www.mail-archive.com/cryptography@metzdowd.com/msg09963.html
[12] http://de.statista.com/statistik/daten/studie/6833/umfrage/transaktionen-mit-kreditkarten-in-deutschland/
[13] https://bitcointalk.org/index.php?topic=239794.0
[14] http://blockchain.info/stats
[15] https://litecoin.org/
[16] http://ppcoin.org/
[17] http://novacoin.org/
[18] http://yacoin.org/
[19] http://emunie.com/
[20] https://mtgox.com/
[21] https://vircurex.com/
[22] https://bitcoin.de/
[23] https://www.crypto-trade.com/
[24] https://cryptsy.com/
[25] http://www.heise.de/newsticker/meldung/Bundestag-Bitcoinverkaeufe-nach-Haltefrist-steuerfrei-1897814.html
[26] http://www.sec.gov/Archives/edgar/data/1579346/000119312513279830/d562329ds1.htm
[27] http://web.mit.edu/warlord/www/rsa129.ps
[28] http://www.unix-ag.uni-kl.de/~conrad/LT2k/VPN.html
[29] http://www.tinydnssec.org/
[30] http://www.linux-magazin.de/Ausgaben/2008/05/Grenzenlose-Freiheit
[31] https://www.xing.com/profile/Peter_Conrad26

Anhang: PPCoin-Lizenz

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