Wie die Blockchain-Technologie funktioniert: Eine Schritt-für-Schritt-Anleitung für Anfänger [2022]

Blockchain hat sich als revolutionäre Technologie erwiesen, die verschiedene Branchen verändert. Wörtlich bedeutet es eine Kette von Blöcken. Bei der Blockchain werden digitale Informationen, wie z. B. Finanztransaktionen, in separaten Blöcken in einer Kette gespeichert. Robuste kryptografische Methoden schützen die Transaktionen, und ein Konsensalgorithmus behält den Netzwerkstatus bei und ermöglicht Transparenz. Dieser Blog bietet einen detaillierten Einblick in die Funktionsweise von Blockchain.

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Verstehen, wie Blockchain funktioniert

Für diesen Blog und eine vereinfachte Erklärung der Funktionsweise von Blockchain finden Sie hier ein Beispiel für eine Transaktion über ein Blockchain-Netzwerk. Angenommen, ein Benutzer, sagen wir, John, möchte seiner Freundin Amy ein paar Bitcoins schicken. Diese Transaktion wird als digitale Nachricht gesendet. Ihm ist eine digitale Signatur zugeordnet. Diese digitale Signatur validiert die Transaktion als echt.

Als nächstes wird diese Transaktion an ein Peer-to-Peer-Netzwerk gesendet. Der erste Knoten des Netzwerks empfängt es. Die Transaktion wird dann verifiziert und an den nächsten Bitcoin-Knoten im Netzwerk weitergeleitet. Jeder Knoten führt den Verifizierungsprozess im Netzwerk durch, bevor die Transaktion abgeschlossen wird. Dadurch wird sichergestellt, dass nur gültige Transaktionen das System durchlaufen.

Jeder Knoten erstellt einen Pool für bestätigte (Mempool) und einen Pool für nicht bestätigte Transaktionen (Transaktionspool) und gibt die Transaktion weiter. Die Transaktion erreicht dann einen Mining-Knoten. Dieser Knoten sammelt, validiert und verbreitet eine neue Transaktion. Der Miner-Knoten aggregiert dann die Transaktionen zu einem Kandidatenblock.

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Blockchain- und Mining-Knoten

Um besser zu verstehen, wie Blockchain in Bezug auf Mining-/Miner-Knoten funktioniert, nehmen Sie an, dass ein anderer Benutzer, Michael, in dieser Transaktion als Miner (Mining-Knoten) arbeitet. Michael sammelt zunächst alle Transaktionen in einem Block und erstellt dann einen Block-Header. Der Mining-Knoten füllt sechs Felder aus: Version, Previous Block Hash, Merkel Root, Timestamp, Difficult Target und Nonce, um einen Block-Header zu erstellen. Sobald alle diese Felder ausgefüllt sind, kann mit dem Block-Mining begonnen werden. Hier ist ein Blick auf jedes Feld:

• Version: Größe 4 Bytes – Zeigt die Version des Blocks an.
• Vorheriger Block-Hash: Größe 32 Bytes – Er verweist auf einen Hash des letzten Blocks der Kette.
• Merkel Root: Größe 32 Bytes – Es ist ein Hash der Wurzel des Merkel-Baums der Blocktransaktion.
• Zeitstempel: Größe 4 Bytes – Zeigt die ungefähre Zeit an, die zum Erstellen des Blocks benötigt wurde.
• Schwieriges Ziel: Größe 4 Bytes – Das Schwierigkeitsziel des Proof-of-Work-Algorithmus des Blocks.
• Nonce: Größe 4 Bytes – Wird als Zähler für den Proof-of-Work-Algorithmus verwendet.

Wenn der Block-Header nun vollständig ist, beginnt der Block-Mining-Prozess. Mining zielt darauf ab, einen Wert für die Nonce zu finden. Milliarden und Billionen von Nonce-Werten müssen getestet werden, bevor ein Nonce gefunden wird, das die Anforderung erfüllt.

Der nächste Schritt besteht darin, eine Lösung für den Proof-of-Work-Algorithmus zu finden, die den Block gültig macht. Proof of Work ist ein Datenelement, das die Transaktionsanforderungen erfüllt und von anderen leicht überprüfbar ist. Michaels Mining-Knoten muss das Schwierigkeitsziel erreichen, um den Block zu validieren. Der Block enthält Schwierigkeitsziele in einer Notation, die als „Schwierigkeitsbits“ bezeichnet wird.

Einen Block erfolgreich abbauen

Als nächstes in der Reihe, wie Blockchain funktioniert, steht das erfolgreiche Mining eines Blocks. Michael hat verschiedene Computergeräte, die den SHA-256-Algorithmus schnell parallel zueinander ausführen. Die Hardware empfängt den Block-Header und das Testen wird mit Billionen von Nonces pro Sekunde gestartet.

Sobald eine Mining-Maschine eine Lösung findet, wird sie an den Mining-Knoten zurückgesendet und der Block wird sofort an die Peers übertragen. Ein neuer Block wird validiert und propagiert und von jedem vollständigen Knoten unabhängig verifiziert. Sobald der neue Block validiert ist, wird er zu einer Kette zusammengesetzt, indem der Block mit der bestehenden Blockchain verbunden wird. Nach der Verifizierung wird es Teil der Blockchain. Der Prozess wird durchgeführt, bis die gesamte Transaktion abgeschlossen ist. Amy erhält dann die Bitcoins von John.

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Abschließende Gedanken

Dieser Blog hat Ihnen hoffentlich geholfen zu verstehen, wie Blockchain funktioniert. Um mehr über die Technologie zu erfahren und einen Karriereweg als Blockchain-Entwickler einzuschlagen, können Sie sich für das Advanced-Zertifikatsprogramm in Blockchain-Technologie von upGrad anmelden . Es bietet Einzelbetreuung und mehr als 200 Stunden Lerninhalte mit EMI-Optionen von null Prozent.