Im November 2017 erlebte die digitale Finanzwelt einen beispiellosen Boom, als der Bitcoin-Wert von unter 1.000 US-Dollar zu Jahresbeginn auf unglaubliche 20.000 US-Dollar schoss. Dieser Anstieg von fast 1900 % katapultierte das Thema Kryptowährungen in den Fokus der weltweiten Medien und löste eine intensive Debatte aus. Plötzlich standen nicht nur technische, sondern auch eine Vielzahl rechtlicher und wirtschaftlicher Fragen im Raum. Um diese komplexen Zusammenhänge wirklich zu erfassen, ist ein tiefgreifendes Verständnis der Funktionsweise von Kryptowährungen unerlässlich. Anfangs dominierte der Bitcoin die Diskussionen, doch im Laufe der Zeit rückten auch über 20.000 weitere digitale Währungen mit ihren einzigartigen Eigenschaften ins Rampenlicht.
Während klassische, von Zentralbanken verwaltete Währungen den meisten Menschen vertraut sind und auch digitale Zahlungsmittel in Online-Spielen weit verbreitet sind, bleiben Kryptowährungen für viele ein Mysterium. Doch ihr Einfluss auf die globale Wirtschaft wächst stetig, und das Verständnis ihrer Mechanismen ist entscheidend, um ihre Potenziale und Herausforderungen zu begreifen. Ob es um die Bewertung von krypto in euro geht oder um die generelle Akzeptanz digitaler Assets – die Basis bildet stets die zugrunde liegende Technologie.
Dieser Leitfaden nimmt Sie mit auf eine Reise, um Kryptowährungen zu verstehen. Wir beleuchten ihre Definition, ihren Ursprung in der Kryptographie, die revolutionären Ideen ihrer Gründer und vor allem ihre komplexen Funktionsweisen. Von dezentralen Vertrauensmechanismen über Proof-of-Work und Proof-of-Stake bis hin zur Rolle der Blockchain und des Minings – erfahren Sie, wie diese digitalen Währungen unser Verständnis von Geld und Transaktionen grundlegend verändern.
Was sind Kryptowährungen? Eine erste Annäherung
Bevor wir tief in die Materie eintauchen, müssen wir klären, was Kryptowährungen eigentlich sind. In der Fachliteratur werden sie als digitale Zahlungsmittel beschrieben, die keine physische Repräsentation ihrer Einheiten kennen und auf kryptografischen Technologien basieren. Im Gegensatz dazu steht das sogenannte Fiat-Geld – die meisten unserer heutigen Währungen wie Euro oder US-Dollar. Fiat-Geld besitzt keinen intrinsischen Wert; sein Wert speist sich ausschließlich aus dem Vertrauen der Nutzer und der Garantie durch staatliche oder zentrale Institutionen.
Kryptowährungen hingegen sind per Design dezentral. Sie werden nicht von einer Zentralbank ausgegeben oder kontrolliert. Stattdessen basiert ihr Wert auf komplexen mathematischen Verfahren und einem Netzwerk von Teilnehmern, die Transaktionen verifizieren und das System aufrechterhalten. Dies schafft ein grundlegend anderes Finanzparadigma.
Der Ursprung der Kryptographie: Die Wissenschaft hinter den digitalen Währungen
Um Kryptowährungen zu verstehen, müssen wir zunächst die Wissenschaft der Kryptographie betrachten, von der sie ihren Namen ableiten. Das Wort Kryptographie stammt vom griechischen „kryptos“ ab, was „versteckt“ bedeutet. Ursprünglich befasste sich die Kryptographie mit Methoden zur Sicherung und Übertragung von Daten, sodass nur autorisierte Empfänger sie lesen und verarbeiten konnten.
Heute hat die moderne Kryptographie vier Hauptziele in der Informationssicherheit:
- Vertraulichkeit: Informationen sind für Unbefugte unverständlich.
- Integrität: Daten können während Speicherung oder Übertragung nicht unbemerkt verändert werden.
- Nichtabstreitbarkeit: Absender können ihre Handlungen später nicht leugnen.
- Authentifizierung: Sender und Empfänger können ihre Identität und die Herkunft/das Ziel der Information gegenseitig bestätigen.
Kurz gesagt, die Kryptographie ist die Lehre von der Konzeption, Definition und Konstruktion von Informationssystemen, die resistent gegen Manipulationen und unbefugten Zugriff sind. Durch die Anwendung dieser kryptographischen Prinzipien auf die Idee eines digitalen Geldes konnte ein sicheres und dezentral organisiertes Zahlungssystem entstehen. Anders als Fiat-Geld, das zumeist von Banken geschaffen wird, entstehen die meisten Kryptowährungen durch die dezentrale Aktivität von Einzelpersonen und Netzwerkteilnehmern.
Die Entstehung der Kryptowährungen: Von Cypherpunks zu dezentralen Netzwerken
Die Wurzeln der Kryptowährungen reichen bis in die frühen 1990er-Jahre zurück, als sich eine Gruppe von Programmierern und Kryptographen, bekannt als Cypherpunks, auf einer Mailingliste austauschte. Die Cypherpunks, eine Anspielung auf „Cipher“ (Verschlüsselung), „Cyber“ und „Punk“, sahen in Verschlüsselungstechnologien einen Weg, die Privatsphäre des Einzelnen vor Unternehmen und Regierungen zu schützen. Ihr Standpunkt war klar: Bürger müssten den Schutz ihrer Privatsphäre selbst in die Hand nehmen und könnten sich nicht auf das Wohlwollen von Institutionen verlassen. Technologie, so ihre Überzeugung, deren Sicherheit mathematisch beweisbar und universell gültig sei, wäre das Mittel der Wahl.
Das übergeordnete Ziel der Cypherpunks war die Verschlüsselung persönlicher Nachrichten zum Schutz vor Überwachung. Sie misstrauten dem rechtlichen Schutz, etwa durch das Fernmeldegeheimnis, und sahen ihr Misstrauen als Fundament ihres Handelns. Dieses Misstrauen hat sich im Laufe der Zeit oft bestätigt. In der Informatik gelten dezentrale, redundante Systeme mit klarer Aufgabenteilung zentralisierten Alternativen als überlegen, da letztere stets einen „Single Point of Failure“ aufweisen und weniger skalierbar sind. Ein solcher Ausfallpunkt kann das gesamte System lahmlegen. Zur Verhinderung solcher Ausfälle wurde das „Peer-to-Peer-Netz“ entwickelt, bei dem Daten auf vernetzte Computer verteilt und gleichzeitig aktualisiert werden. Dieses Peer-to-Peer-Prinzip ist ein zentrales Element der Blockchain und somit von Kryptowährungen.
Ein weiterer entscheidender Baustein für die Entwicklung von Kryptowährungen kam vom bekannten Cypherpunk Adam Back. Bereits 1997 stellte der Brite „Hashcash“ vor, ein frühes „Proof-of-Work“-System zur Bekämpfung von Spam, das später eine wichtige Rolle in der Entwicklung des Bitcoins spielen sollte. Bei Hashcash investiert ein Computer Rechenleistung in schwer zu lösende, aber leicht zu überprüfende Rechnungen, die vom Inhalt einer E-Mail abhängen. Dies sollte dem Empfänger beweisen, dass der Absender eine gewisse Rechenzeit investiert hat und es sich somit nicht um Spam handelt, der nur bei Massenversand effizient ist. Schon dieses System baute auf der Schaffung von Vertrauen außerhalb zentraler Institutionen auf.
Funktionsweise von Kryptowährungen: Die Mechanismen hinter der Dezentralisierung
Welche Grundprinzipien liegen Kryptowährungen allgemein zugrunde, und wie funktionieren ihre einzelnen Funktionen? Im Folgenden werden die gängigen Mechanismen erläutert, die den meisten Kryptowährungen eigen sind, auch wenn in der Praxis individuelle Abweichungen existieren.
Vertrauen durch Dezentralisierung
Die Grundlage jeder Kryptowährung ist – wie bereits erwähnt – Vertrauen, jedoch auf eine völlig neue Art und Weise. Im Gegensatz zu konventionellem Fiat-Geld, das von einer zentralen Instanz wie der Europäischen Zentralbank überwacht wird, gibt es bei Kryptowährungen keine solche Kontrollbehörde. Stattdessen werden die Generierung neuer Einheiten und sämtliche Transaktionen durch die Teilnehmer des Netzwerks selbst bestätigt. Diese Teilnehmer misstrauen sich grundsätzlich gegenseitig, was zu einem System der gegenseitigen Kontrolle führt.
Jede getätigte Transaktion wird beispielsweise auf ihre Gültigkeit überprüft. Erst wenn eine Transaktion von der Mehrheit der Netzwerkteilnehmer bestätigt wird, gilt sie als vollzogen. Die genauen Regeln für diese Überprüfung und die Schaffung neuer Kryptowährungseinheiten sind in einem präzisen Protokoll festgelegt. Durch diese gegenseitige Kontrolle entsteht nicht nur Vertrauen, sondern auch ein basisdemokratisches System.
Organisationsstrukturen: Privatwirtschaftlich vs. Gemeinschaftlich
Die Art und Weise, wie diese Überwachung organisiert ist, hängt von der gewählten Struktur der jeweiligen Kryptowährung ab. Es wird zwischen privatwirtschaftlich und gemeinschaftlich basisdemokratisch betriebenen Kryptowährungen unterschieden.
Erstere werden von gewinnorientierten Unternehmen entwickelt. Ein Beispiel hierfür ist die Kryptowährung Ripple, bei der die gewinnorientierte Gesellschaft Ripple Labs, unterstützt von Investoren, 80 Prozent der Neuemissionen hält und diese nach eigenen Regeln verteilt. Diese Form der zentralisierten Organisation stellt jedoch eine Ausnahme dar.
Das gängigere Konzept ist das gemeinschaftlich basisdemokratische System. Hier werden Stimmrechte nicht nach dem klassischen Demokratieprinzip verteilt, was aufgrund der Anonymität der Teilnehmer ohnehin kaum umsetzbar wäre. Stattdessen kommen zwei Hauptprinzipien zur Anwendung: der Proof-of-Work (PoW) und der Proof-of-Stake (PoS).
Proof-of-Work (PoW): Die Macht der Rechenleistung
Das Proof-of-Work-Verfahren ist ein Konsensmechanismus, der zur Validierung und Generierung neuer Blöcke einer Blockchain eingesetzt wird. Dabei erhalten die Teilnehmer des Netzwerks komplexe Rechenaufgaben, die sie mittels ihrer Rechenleistung lösen müssen. Wer eine solche Aufgabe erfolgreich löst und somit beweist, Rechenleistung aufgewendet zu haben, darf den neu erschaffenen Block an die Blockchain anhängen und erhält so mehr Einfluss auf das Gesamtsystem. Je mehr Rechenaufgaben gelöst werden, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, an Neuemissionen und Transaktionsgebühren beteiligt zu werden. Diese Belohnung soll die Teilnehmer motivieren, Rechenleistung bereitzustellen und das System in Betrieb zu halten, indem sie die „Buchhaltung des Systems“ gewährleisten.
Die Lösung einer Rechenaufgabe ist zwar schwer zu finden, aber leicht zu überprüfen. Nach dem Lösen generiert der Teilnehmer einen „Hash“ aus der Lösung und dem Blockinhalt. Wenn dieser Hash bestimmte Bedingungen erfüllt, wird er von anderen Knoten im Netzwerk überprüft. Bestätigen diese die Gültigkeit, erhält der Teilnehmer eine Belohnung, und der Block wird als validiert angesehen. Dieses Verfahren bildet die Basis vieler kryptowährung aktuelle kurse, da es die Sicherheit und Integrität des Netzwerks gewährleistet.
Proof-of-Stake (PoS): Anspruch und Anteile
Im Gegensatz dazu steht der Konsensmechanismus des Proof-of-Stake (deutsch: Anspruchsnachweis bzw. Anteilsnachweis). Hierbei erreicht das gesamte Blockchain-Netzwerk einen Konsens darüber, welcher Teilnehmer den nächsten Block erzeugen darf. Die Auswahl erfolgt durch eine gewichtete Zufallsauswahl, die auf der „Bedeutung“ (dem „Stake“) jedes Teilnehmers basiert, welche sich aus der Teilnahmedauer und/oder dem gehaltenen Vermögen ergibt.
Der Einfluss und die Chance eines Teilnehmers, ausgewählt zu werden, erhöhen sich dabei mit der Anzahl und der Haltedauer der Anteile, die er bereits besitzt. Dieses System findet beispielsweise beim Peercoin Anwendung. Obwohl dieses Prinzip von den Teilnehmern als basisdemokratisch bezeichnet wird, weicht es stark vom allgemeinen Demokratieverständnis ab und wird daher als ein besonderes Demokratieverständnis betrachtet.
PoW vs. PoS: Ein Vergleich
Im Vergleich zum energieintensiven Proof-of-Work-Verfahren benötigt Proof-of-Stake kein zeit- und ressourcenaufwendiges Mining. Zudem ist es bei PoS nicht möglich, das gesamte Netzwerk ausschließlich durch den Besitz von Rechenleistung zu übernehmen – ein Risiko, das im Fachjargon als „51 %-Angriff“ bezeichnet wird. Bei einem 51 %-Angriff in einem Proof-of-Work-Netzwerk versuchen Angreifer, mindestens 51 % der gesamten Rechenleistung (Hashrate) zu kontrollieren. Mit dieser Mehrheit könnten sie „Double-Spends“ – also doppelte Ausgaben – von Transaktionen rückgängig machen.
Mining: Das Schürfen digitaler Werte
Der Prozess, durch die Bereitstellung von Rechenleistung die Chance auf den Erhalt neuer Kryptowährungseinheiten zu bekommen, wird als „Mining“ bezeichnet. Wörtlich übersetzt bedeutet „Mining“ „Bergbau“, doch im Kontext von Kryptowährungen hat sich die deutsche Bezeichnung „Schürfen“ etabliert.
Mit der zunehmenden Wirtschaftlichkeit von Kryptowährungen stieg auch der Anreiz, die Rechenaufgaben möglichst effizient zu lösen. Dies führte dazu, dass normale CPUs (Prozessoren) diesen Anforderungen bald nicht mehr gewachsen waren. Schnell setzten die Miner GPUs (Grafikprozessoren) ein, und heute existieren sogar eigens für das Schürfen entwickelte Spezialgeräte. Bei Kryptowährungen wie dem Bitcoin gibt es mittlerweile „Mining-Farmen“, in denen Hunderte von Prozessoren zusammenarbeiten, da die Lösung der Aufgaben für einzelne Prozessoren nicht mehr rentabel ist. Dieses Phänomen ist jedoch nicht bei jeder Kryptowährung zu beobachten, beispielsweise hat eine Kryptowährung wie kryptowährung shiba inu andere Mining-Mechanismen.
Um dem starken Anstieg der Teilnehmerzahl und der Rechenleistung entgegenzuwirken, wurden anpassbare Schwierigkeitsgrade für die Rechenaufgaben entwickelt. Das Netzwerk passt den Schwierigkeitsgrad automatisch an, um sicherzustellen, dass Miner neue Blöcke nur in einem bestimmten Zeitintervall entdecken. Auf diese Weise werden die Emissionsraten konstant gehalten.
Manche Kryptowährungen kombinieren auch beide Prinzipien. So dürfen beispielsweise Halter großer und alter Guthaben in Form von Krypto-Token die Rechenaufgaben mit einem herabgesetzten Schwierigkeitsgrad lösen. Dieses System findet beim Peercoin Anwendung