Delegation an@steem-ua, Block Bestandteile Bitcoin (transaktionskonsens)

Willkommen zu meinem neunten Bitcoin Artikel (technische Erläuterungen). Für alle die meine anderen acht Artikel zu Bitcoin noch nicht kennen hier eine Übersicht:

1. Das Bitcoin-System 
2. Erfüllung der drei Transaktionsbedingungen bei Bitcoin
3. Transaktionskonsens bei Bitcoin (Mining und Blockchain)
4. Netzwerkknoten (Bitcoin)
5. Bitcoin Kommunikationsprotokoll und aktuelle Registerversion; Verwaltung des Bitcoin Systems(BIP), Bitcoin ist Fiatgeld
6. Pseudonyme und Zugriffsberechtigungen bei Bitcoin (Transaktionslegitimität)
7. Sicherheit bei Bitcoin (Schlüssel und Pseudonyme), Einstieg Hahsfunktionen
8. Transaktionen (technische Erläuterungen zu Bitcoin)

Delegation zu @steem-ua

Bevor es mit dem eigentlichen Artikel losgeht noch ein paar Worte zu @steem-ua. Ein Projekt, das den Reputationswert durch einen neuen Wert (UA Wert) ersetzen will. Mit dem UA Wert soll die eigentliche Qualität der Texte des Autors besser erfasst werden, als mit der Reputation was meiner Ansicht nach auch ein Stück weit funktioniert (auf jedenfall eine Verbesserung zur Reputation). Hier ein Link zu einer kurzen Erklärung.

Wenn man SP zu @steem-ua delegiert bekommt man Upvotes von @steem-ua. Die Höhe der Upvotes hängt nicht von der Höhe deiner Delegation ab, sondern davon wie hoch dein UA Wert ist. Was von der Höhe der Delegation abhängt ist die Anzahl der Upvotes die du pro Woche bekommen kannst. Ich habe 25SP delegiert womit ich einen @steem-ua Upvote pro Woche bekommen kann. Wenn du 50SP delegierst kannst du zwei Upvotes pro Woche bekommen und so weiter.

Falls du schon länger bei Steemit dabei bist und dein UA Wert dementsprechend hoch ist (hier kannst du schauen wie hoch dein UA Wert ist) würde ich dir eine 25SP Delegation (oder höher wenn du mehr als einen post pro Woche schreibst) empfehlen, da die @steem-ua Upvotes dann relativ hoch ausfallen werden (0,6USD oder auch mehr je nach Höhe deines UA Scores). Self-Voting mit 25SP bringt dagegen praktisch nichts, du machst also durch die 25SP Delegation Gewinn. In diesem Post gibt es unten Quick-Delegation Links.

Das war der "Tipp" , fangen wir jetzt mit dem eigentlichen Thema des Artikels an:D

Transaktionskonsens: Wieso Blöcke und Blockketten?

Wieso Bitcoin eine Blockchain braucht haben wir schon in Artikel 3 geklärt. Da das schon eine Weile her ist nochmal eine ganz kurze Erklärung.

• Stichwort Transaktionskonsens

Da das Bitcoin Netzwerk dezentral ist hat jeder Knoten seine eigene Registerversion. Um nun sicherzustellen welche Registerversion jetzt aktuell und gültig ist gibt es die Blockchain.

Die Blockchain ist also das "Instrument" das dafür sorgt, dass ein Konsens ("Übereinstimmung der Meinungen") erreicht wird. Also welche Transaktionen vom Netzwerk als gültig betrachtet werden (nach der Transaktionslegitimität). Und welche Person über welche Bitcoin Einheiten verfügen darf.

• Stichwort Double Spend Problem

Wenn zwei Transaktionsnachrichten gleichzeitig losgeschickt werden, die sich auf die gleiche Bitcoin Einheit beziehen, wird dieses Problem ebenfalls durch das Erreichen eines Transaktionskonsens (mithilfe der Blockchain) gelöst.

Blockchain:

• Öffentliches Register des Bitcoin-Systems, indem die bestätigten Transaktionen festgehalten sind (seit der Entstehung von Bitcoin). Die Blockchain ist also eine stetig wachsende Datenbank zurzeit weit über 100GB.
• Theoretisch kann jeder die Blockchain herunterladen und verändern, doch die veränderte Version wird vom Rest des Netzwerkes nicht angenommen werden, da das Verändern einer Transaktion (die Inhalt eines Blocks ist) die Block ID verändern wird. Und da Blöcke immer die ID des Blockes der vor ihnen kommt referenzieren ist eine Veränderung (wenn man unter 50% der Gesamtrechenleistung hat) unmöglich. (siehe Artikel 3)

Aus was besteht die Blockchain? Bestandteile eines Blocks

Die Blockchain (zu deutsch Blockkette) besteht wie der Name schon sagt aus mehreren aneinander gereihten Blöcken. Diese Blöcke beinhalten alle jeweils mindestens eine Transaktion.Damit eine Transaktion in die Blockchain aufgenommen werden kann muss sie also erst in einen Block(kandidaten). Jeder vollwertige Netzwerkknoten (dank Pool Mining auch ohne Full node möglich) mit Mining Funktion kann Blöcke beziehungsweise Blockkandidaten erstellen.

Hierfür wählt der Knoten verschiedene Transaktionen aus seinem transaction pool aus, die dann in die vordefinierte Struktur des Blocks kommen (Merkle Root). (Begriff wird später erklärt)

In der Abbildung sieht man den schemenhaften Aufbau eines Blockes bzw die Inhalte die dieser haben muss. Die in der Abbildung gezeigten Bestandteile werde ich jetzt kurz erklären.

• Version:Beschreibung der Protokoll Version unter der der Block erstellt wurde. (32 Bit Zahl)
• Referenz: Diesen Bestandteil kennen wir schon. Dieser Eintrag im Block Header referenziert den Vorgänger Block also den vor diesem Block aktuellsten Block der Blockchain. Referenziert wird die Block ID sprich der 256 Bit Hashwert der doppelt angewandten (auf den Block Header) SHA256 Hashfunktion.
• Zeitstempel: Angaben zum Zeitpunkt an dem der Block erstellt wurde.
• Schwellenwert: Der Schwellenwert ist der maximale Hashwert den der Block Header maximal haben darf (Block ID).
• Nonce: Raum für arbiträre Daten. Kleine Erklärung von mir aus einem Kommentar. >Die Nonce ist einfach ein Raum für arbiträre Daten im Block der einfach verändert werden kann. Die Block ID (Identifikationsnummer) wird ja aus dem Block berechnet (mit einer Hashfunktion). Diese Block ID ist also abhängig vom Inhalt des Blocks. Und die Block ID muss unter einem gewissen Schwellenwert liegen, damit der Block ins Blockchain Register kommt. Und da man bei einer Hashfunktion (bei SHA 256) nicht weiß welcher Input (also welcher Block Inhalt) welchen Hashwert liefert muss man einfach den Block Inhalt so lange ändern, bis die Block ID unter dem Schwellenwert liegt. Soweit verständlich hoffe ich:)
  Also der Hashwert des Block Inhaltes (Block ID) ist jetzt vereinfacht gesagt 12. Der Schwellenwert liegt aber bei vereinfacht gesagt 6 als beispiel. Nun kann der Block nicht ins Blockchain Register, da die Block ID zu groß ist. Also muss der Miner den Block Inhalt solange ändern bis die Block ID unter 6 liegt (der Miner muss das machen da er nur wenn sein Block vom Blockchain Register angenommen wird, er die Belohnung bekommt (die sogenannte Coinbase Transaktion bei der ein paar neue Bitcoins geschaffen werden die der Miner bekommt).
  Also jetzt könnte der Miner den Block Inhalt ändern in dem er ein paar Transaktionen aus dem Block wirft oder neue reintut und so weiter. Aber das wäre doof:D Daher gibt es die sogenannte Nonce. Also verändert der Miner einfach nur die Nonce und kann sonst alles im Block gleich lassen. Aber durch die veränderte Nonce (andere Zahl) ist der Block Inhalt anders und daraufhin wird auch der Hashwert des Blocks anders und damit auch die Block ID. Diese neue Block ID ist jetzt zum Beispiel 9. Immernoch nicht unter dem Schwellenwert. Also nimmt der Miner wieder eine andere Nonce. Diesesmal ist der Hashwert des Block Inhaltes (und damit auch die Block ID) 3 das ist unter dem Schwellenwert das heißt der Block wird angenommen, kommt in die Blockchain und der Miner bekommt seine Belohnung:) 
• Merkle Root: Alle Transaktionen im Block als 256 Bit Eintrag. Die Transaktionen selbst sind nicht Bestandteil des Block Headers. Die Sicherstellung das nicht verändert (manipuliert) wird erfolgt hier über einen Merkle Tree (Hash Baum:D). Die Transaktionen werden hierfür zu Paaren genommen und mithilfe der der doppelt angewandten Hashfunktion SHA256d der Hashwert jedes trx Paares berechnet. Aus diesen Hashwerten werden dann wieder Paare gebildet, bis nur noch ein Wert übrig bleibt. Dieser Wert ist dann der sogenannte Merkle Root (hash Wurzel). Damit das ganze besser zu verstehen ist hier eine Abbildung.

In der Abbildung sieht man, dass eine ungerade Transaktionszahl nichts ausmacht, da in diesem Fall einfach c verdoppelt wird (die übrigbleibende Transaktion eben).

Sobald auch nur eine einzige Transaktion verändert wird, nimmt die Merkle Root einen anderen Wert an womit der Block ungültig werden würde. Die Merkle Root ist also eine Art Bindeglied zwischen Transaktionen und Block Header der trotzdem dafür sorgt, dass die Transaktionen nicht manipuliert werden können aber gleichzeitig die Suche nach einer bestimmten Transaktion eines Blockes effizienter macht.

In nächsten Artikel beschäftigen wir uns dann mit der Struktur der Blockkette beziehungsweise der Blockchain.

Ich würde mich freuen, wenn ihr mir Feedback und einen Upvote dalassen würdet.

Feedback zur Artikellänge wäre auch interessant. Können die Artikel auch noch länger sein oder ist diese Länge gut? Fragen werden von mir natürlich auch beantwortet also gerne in die Kommentare schreiben.

Quellen

•  Mein Wissen über dieses Thema habe ich größtenteils aus diesem Buch. Ich kann es sehr empfehlen.

https://www.amazon.de/gp/product/3738653929/ref=as_li_tl?ie=UTF8&tag=urdreamscomet-21&camp=1638&creative=6742&linkCode=as2&creativeASIN=3738653929&linkId=d95515f27071b70b443408ad7170a100

Dies ist ein ref Link von mir zu dem Buch. 

• Die beiden Abbildungen habe ich selbst mithilfe von Paint3D erstellt. Als Vorlage dienten mir Abbildung 54 und Abbildung 55 des oben verlinkten Buches.
• Ebenfalls als Quelle empfehlen kann ich Medium und https://coinforum.de/forum/19-technik-entwicklung-sicherheit/