Blockchain Hash [6 Einblicke ins Blockchain Hashing]

Blockchain Hash – Was ist Blockchain Hashing?

Blockchain Hash

Wer sich mit den technischen Aspekten von Blockchains befasst, der wird früher oder später auf den Begriff „Hash“ treffen. Der Blockchain Hash ist ein wichtiger Bestandteil von Kryptowährungen, der die Blockchain vor Manipulationen sicher macht. Wie genau er funktioniert, das erklären wir in diesem Beitrag.

Blockchain Hash – Was ist das?

Eine Blockchain besteht – wie der Name schon verrät – aus einer Kette von Blöcken. Zuerst war es Satoshi Nakamotos Erfindung, Bitcoin, welche diese Struktur eingeführt hatte. Jeder einzelne Block stellt eine Datenbank dar, auf der die Informationen der Transaktionen gespeichert sind. Ein Block enthält immer alle vorigen Transaktionen und die neuen Transaktionen, welche zur Generierung des Blockes geführt haben.

Wenn Bitcoins versendet werden sollen, dann werden die Anfragen zu einem neuen Block zusammengefasst. Eine Transaktion findet erst statt, wenn dieser neue Block durch den Proof-of-Work-Algorithmus verifiziert wurde. Und dabei muss ein Hash gefunden werden, ein versteckter Wert innerhalb des Blockes. Das ist unter anderem das, was beim Blockchain-Mining passiert.

Die Blöcke der Blockchains verfügen immer über einen Header. In dem Header wird der Hash versteckt, eine zufällige Zeichen- und Zahlenabfolge. Die Miner müssen den dahinter befindlichen Wert finden, damit sie den neuen Block an der Kette der Blockchain anschließen können. Erst dann wird eine Transaktion ausgeführt.

Dieses System ist wichtig, um die Blockchains vor Manipulationen zu schützen. Denn im jedem Block sind nicht nur die Transaktionen der vorigen Blöcke gespeichert, sondern auch die vorigen Hashes. Dadurch ergibt sich die immer weiter wachsende Kette, die alle Informationen der vorigen Datenbänke fortführt.

Würde jemand versuchen, einen Block zu manipulieren, zum Beispiel indem er eine Ziel-Adresse der Bitcoins ändert, um sich selbst zu bereichern zu senden, dann müsste er alle Blöcke verändern. Andernfalls würde sein Betrug auffallen. Würde man an dem Inhalt eines Blockes etwas ändern, würde sich auch der Hash verändern. Denn er ergibt sich aus dem Wert, welcher in dem Block eingetragen ist.

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  • Die Blöcke der Blockchain verfügen außerdem über eine Prüfsumme. Mit dieser Summe lässt sich überprüfen, ob die Daten manipuliert wurden.

Was ist Blockchain Hashing?

Beim Blockchain Hashing wird ein Hash erstellt. Man spricht auch von einem „Hashwert“. Er ist ein Wert, der am Ende einer Hashfunktion herauskommt. Er dient dazu, eine Information zu verschlüsseln. Eine Eigenschaft des Hashes ist es, dass es sich dabei immer um eine Zeichenfolge mit einer festen Länge handelt.

Egal, wie lang die Information ist, welche verschlüsselt werden soll, und aus welchen Zeichen sie besteht: Der Hashwert besteht immer aus einer festen Anzahl an Zeichen. Bitcoin zum Beispiel verwendet den SHA-256 Algorithmus zur Verschlüsselung. Die Hashes dieses Algorithmus sind immer 256 Bits lang.

Beim Hashing wird eine beliebige Zeichenabfolge genommen und dann in einen anderen Wert umgewandelt. Eine Zeichenabfolge wie „Peter“ zum Beispiel wird beim SHA-256 in „EA72C79594296E45B8C2A296644D988581F58CFAC6601D122ED0A8BD7C02E8BF“ umgewandelt. Würde an „Peter“ auch nur ein Buchstabe geändert werden, würde ein vollkommen anderer Wert entstehen, der jedoch dieselbe Länge hat.

Das Blockchain Hashing ist wichtig für die Kryptowährungen. Im Laufe der Zeit kommen gewaltige Datenmengen zusammen. Bei einem SHA-256 Algorithmus werden diese Daten zu einem Wert zusammengefasst, der immer 256 Bits groß ist. Damit passen die großen Mengen an Daten weiterhin in einen Block, egal wie sehr die Blockchain weiter wächst.

Alle möglichen Daten auf der Blockchain, von den Transaktionen zu den Empfänger- und Sender-Informationen, lassen sich damit komprimieren. Das Hashing spielt weiterhin bei der kryptografischen Verschlüsselung eine wichtige Rolle. Der Blockchain Hash kann auch dazu verwendet werden, Transaktionshistorien zu verschleiern. Eine Blockchain-Info, wie der Sender, Empfänger oder der genaue Wert der Kryptowährung, wird dadurch nicht mehr ersichtlich.

Wo finden Hashes ihre Anwendung?

Abgesehen von der Verschlüsselung der Blockchains gibt es zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten für Hashes. Nicht nur bei Blockchains werden damit Daten gespeichert. Datenbanken verwenden Hashes, um damit große Mengen an Daten aufzubewahren. Das Hashing hat dabei den Vorteil, dass dadurch Elemente schneller gefunden werden können.

Es muss lediglich der gehashte Wert gefunden werden, nicht die ganze Datensammlung. Dadurch lassen sich ganze Daten- und Indexstrukturen erstellen. Diese Strukturen werden auch als Hashtabellen bezeichnet. Dabei wird ein Schlüssel eingesetzt, der auf die Position in der Datenbank hinweist.

Auch außerhalb der Blockchain wird das Hashing zur Verschlüsselung von Daten verwendet. Im Grunde bestehen Daten aus Nullen und Einsen. Mit dem Hashing lassen sich diese Nullen und Einsen in eine wesentlich kürzere Abfolge von Nullen und Einsen verkleinern. Durch diese Technik werden Informationen verdichtet und schließlich verschlüsselt. Nur mit hilfe eines Schlüssels können die Information wiederhergestellt werden.

Der Hash kommt bei fast jeder Blockchain zum Einsatz. Er garantiert, dass die Datensätze innerhalb der Blöcke nicht manipuliert werden können. Außerdem ist er für das Mining wichtig. Das Proof-of-Work-Mining hält die gesamte Struktur des Netzwerkes am Laufen und verhindert Angriffe von außen.

Beim Mining muss ein Arbeitsnachweis erbracht werden (Proof-of-Work). Das verhindert, dass Angreifer das System mit dem Spam von Anfragen überlasten können. Der Arbeitsnachweis, der dabei erbracht werden müsste, ist für einzelne Personen nicht durchführbar. Beim Minen erzeugen die Miner auch die jeweilige Blockchain-Coin und kriegen einen Teil der erzeugten Menge als Belohnung, den „Block Reward“.

Die Belohnung wird dann für die Miner auf die passende Blockchain-Wallet gesandt. Die Miner können damit einen maßgeblichen Einfluss darauf ausüben, welche Transaktionen genehmigt werden. Ist die Nachfrage zu hoch, müssen sich Nutzer eine bevorzugte Behandlung auf der Blockchain kaufen, indem sie zusätzliche Gebühren bezahlen.

Was ist die Blockchain Hash Funktion?

Die Hash Funktion der Blockchain ist die Funktion, welche die Verschlüsselung durchgeführt hat. Es handelt sich um eine mathematische Formel. Die Funktion ist es, die eine beliebige Abfolge von Zeichen und Zahlen in eine feste Reihenfolge umwandelt. Eine Hash Funktion muss mehrere Qualitäten aufweisen, um wirklich nützlich zu sein.

Jede Hash Funktion muss deterministisch sein. Bei jeder Eingabe muss dasselbe Ergebnis herauskommen. Es ist also keine Randomisierung Funktion, bei der zufällige Elemente eine Rolle spielen. Der Hash bleibt konstant. Es handelt sich auch um „Einwegfunktionen“. Das bedeutet, dass der Wert der Funktion einfach zu berechnen ist, aber es ist fast unmöglich, vom Hash auf dem Ausgangswert schließen zu können.

  • Außerdem ist beim Hashing die Kollisionsresistenz für die kryptografische Verschlüsselung wichtig. Hinter dem Begriff verbirgt sich die Eigenschaft, dass es für einen Eingabewert auch immer nur einen Hashwert gibt.

Beispiele für Hash Funktionen wären zum Beispiel der bereits genannte SHA-256, der auch von Bitcoin verwendet wird. SHA-256 gehört zu der Gruppe von SHA-2 Algorithmen, entwickelt vom National Institute of Standards and Technology. SHA-256d wird von der Peercoin und Namecoin verwendet.

Häufiger kommt auch der Algorithmus Scrypt zum Einsatz (Litecoin, Dogecoin, Gridcoin). Equihash (Zcash) und CryptoNight (Monero) sind zwei weitere Algorithmen, die einen besonderen Wert auf eine hohe Verschlüsselung legen.

Was ist ein Hash Generator?

Hierbei handelt sich um einen Generator, mit dem man selber Zeichenabfolgen hashen kann. Es gibt Generatoren für die unterschiedlichen SHA-Algorithmen oder zum Beispiel Message-Digest (MD), welches Eingaben in 128 Bit-Werte umwandelt. Solche Generatoren lassen sich online finden und kostenlos nutzen.

Der Nutzen? Damit lassen sich Passwörter noch weiter verschlüsseln. Man kann einfach das Passwort eingeben und dann durch den Generator in einen anderen Wert umwandeln.

Die Algorithmen md5 und SHA-1 etwa werden häufig genutzt, um damit Passwörter kodiert zu speichern. Außerdem lassen sich damit auch Daten zu kleineren Paketen schnüren. So komprimiert, sind sie leichter zu scannen oder sie lassen sich platzsparender verwahren.

Vor- und Nachteile des Hashings

Der Blockchain Hash schafft es nur bedingt, die gewaltige Datenmenge, die sich mit der Zeit in der Blockchain ansammelt, einzudämmen. Eine Blockchain, die schon ein paar Jahre genutzt wird, ist oftmals mehr als 100 GB groß. Jeder Teilnehmer, der aktiv am Netzwerk teilhaben will, muss sich viel Speicherplatz auf der Festplatte freihalten. Das Herunterladen und Synchronisieren der Datenmenge verbraucht noch immer viel Zeit und Kapazitäten.

Dazu kommt der enorme Energieverbrauch. Der Proof-of-Work, bei dem es darum geht, den gehashten Wert innerhalb des Blockes zu finden, wird von der Hardware der Miner erbracht. Mit der Zeit wurde die Schwierigkeit angepasst, die Hardware muss also immer mehr Rechenleistung erbringen, um den Wert zu finden. Das bedeutet, dass der Stromverbrauch ansteigt und damit die Kosten für die Miner und die Anforderungen an die Hardware.

Jedoch liegen die Vorteile auf der Hand: Mit dem Blockchain Hash schützen sich die Kryptowährungen selbst vor Angriffen von außen. Daten lassen sich damit kryptografisch verschlüsseln und somit Transaktionen verschleiern. Gerade bei „Private Coins“ ist das ein wichtiger Aspekt, bei dem der Algorithmus eine wichtige Rolle spielen kann. Und ohne die Komprimierung der Daten wäre die Datenmenge noch größer.

 

Bildquelle: © geralt / Pixabay

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