Fangen wir mit dem Basiswissen an: Oberflächlich betrachtet gleicht die Blockchain einer Datenbank, die Daten, Dokumente, Informationen und vor allem Transaktionen aller Art speichern kann. Das Besondere an der Blockchain ist die Art und Weise, wie diese Daten gesichert werden:

Wird eine Transaktion durchgeführt, also z.B. Ware gegen Geld getauscht, wird der gesamte Ablauf in einen Daten-„Block“ eingeschlossen, der dann linear mit dem vorhergehenden Block verkettet wird. Diese Kette („Chain“) reicht zurück bis zum Ursprung, also der allerersten Transaktion. Zusätzlich werden die Daten durch Kryptografie gesichert und mit einer Art Fingerabdruck (Hash-Wert) versehen.

Dieser Vorgang wird allerdings nicht nur von einem zentralen Rechner durchgeführt, sondern innerhalb eines großen, meist öffentlichen und dezentralen Peer-to-Peer-Netzwerks aus „Knoten-Computern“. So entsteht eine durchgängige Nachweiskette, vervielfältigt und gespeichert auf jedem Computer innerhalb dieses Netzwerks.  

Die Blockchain könnte man also auch – besonders anschaulich im Falle von Kryptowährungen wie Bitcoin – als dezentral verwaltetes Kassenbuch bezeichnen, das kaum gefälscht oder verändert werden kann.

In der gesamten Menschheitsgeschichte haben wir immer wieder nach sicheren Mitteln und Wegen gesucht, um Geschäfte abzuschließen. Die wichtigste Währung war dabei allerdings immer Vertrauen. Vertrauen in einen Handschlag, in den Wert des Geldes, in die Qualität der Ware, die Sicherheit des Bankensystems, in Staatsorgane, und, und, und. Doch der globale Handel wird immer unübersichtlicher. Im Internet kennen wir unser Gegenüber meist nicht. Und Wirtschaftskrisen und Bankencrashs haben unser Vertrauen in zentrale Systeme erschüttert.

Hier kommt die Blockchain ins Spiel. Sie steht für Unveränderbarkeit, Sicherheit und Dezentralisierung. Bei der Blockchain gibt es keine übergreifende Kontrollinstanz, keine zentrale Institution, der wir blind vertrauen müssen. Vielmehr handelt es sich um eine offene, transparente Infrastruktur, die die unterschiedlichsten Werte (Eigentum, Zertifikate, Verträge, persönliche Daten, Identitäten, Währungen, etc.) speichern und schützen kann. Was dieses System so sicher macht, sind Dezentralisierung, Vervielfältigung und Verschlüsselung. Vertrauen ist nicht mehr notwendig.

Um die Blockchain vor Manipulationen zu schützen, übernimmt jeder Knoten die Aufgabe einer Kontrollinstanz. Je mehr Teilnehmer es gibt, desto schwieriger ist es also, Daten zu verändern. Eine entscheidende Rolle spielen dabei die Konsensmechanismen: Erst wenn bei der Mehrheit der Knoten Konsens über die Schaffung eines neuen Blocks, also die Richtigkeit der Daten herrscht, kann dieser an die zuvor erstellten Blöcke angehängt werden. Momentan gibt es dafür zwei übliche Mechanismen: „Proof-of-Work“ und „Proof-of-Stake“.

„Proof-of-Work“ ist das heute am weitesten verbreitete Konsensverfahren – auch bekannt als „Mining“. Dabei konkurrieren alle Rechner miteinander, die einen Knoten in der Blockchain betreiben, bei der Lösung eines mathematischen Rätsels. Der Knotenrechner, der das Rätsel zuerst löst, darf den nächsten Datenblock schreiben und bekommt eine Belohnung – bei Bitcoin werden beispielsweise für jeden neu gebildeten Block Bitcoins als Anreiz ausgegeben. Diese Methode hat allerdings (noch) einen entscheidenden Nachteil: sie benötigt extrem viel  Rechenleistung und damit sehr viel Energie. Deshalb entstehen nach und nach Alternativen wie z.B. „Proof-of-Stake“, die das Energieproblem lösen sollen.