Ethereum (Ether): Technologie, Mining & Begriffserklärungen

Die Währung Ethereum wird oft in einem Atemzug mit Bitcoin genannt, da sie im Bereich der Kryptowährungen als eine der bekanntesten gilt. Dabei ist Ethereum noch so viel mehr, als dass sie nur gleichfalls auf der Blockchain-Technologie beruht. Doch wie funktioniert das Ethereum-Netzwerk und was sind eigentlich Smart Contracts? Hier erklären wir alles Notwendige, um das Netzwerk zu verstehen, und beantworten die wichtigsten Fragen.

Was ist Ethereum

Ethereum ist eine umfassende, dezentrale Anwendungsplattform, die auf der Blockchain-Technologie beruht. Allerdings wurde Ethereum nicht nur für Kryptowährungen und deren Austausch geschaffen. Das Netzwerk beruht auf Ether und Smart Contracts. Dies sind die Kernfunktionen.

Von Anfang an wurde es so konzipiert, dass sämtliche Transaktionen, nicht nur in Form von digitaler Währung, in nicht vertrauenswürdigen Umgebungen sicher durchgeführt werden können.

Ethereum definiert dabei Ether als seine native Kryptowährung. Wie auch bei Bitcoin kann man Ether zwischen Konten übertragen oder die digitale Währung verdienen, indem man der Ethereum-Blockchain Blöcke hinzufügt, das sogenannte Mining.

Ethereum und wie es funktioniert

Ethereum wurde von Anfang an als komplexes und dezentrales Peer-to-Peer-Netzwerk geplant, welches dezentrale Anwendungen und Smart Contracts unterstützt. Die sogenannte Blockchain ist die dahinterstehende Datenbank, auf der diese vielseitigen Transaktionen verzeichnet werden. Die interne Einheit Ether (ETH) ist dabei Zahlungsmittel für diese Transaktionen, welche dabei ohne Drittparteien durchgeführt werden können. Im Gegensatz zu anderen Blockchain-Netzwerken hat Ethereum den Anspruch, durch Upgrades immer weiter skalierbar zu sein.

Die Ethereum Blockchain Technologie

Ethereum funktioniert wie ein dezentrales Ökosystem als Open-Source-Plattform, in dem dezentrale Anwendungen und Smart Contracts kreiert werden können. Dabei besteht das Netzwerk aus diversen miteinander verbundenen Komponenten.

Auch bei Ethereum sind die Daten dezentral gespeichert und einsehbar. Außerdem können die Datensätze in Blöcken der Blockchain immer hinzugefügt werden. Durch mathematische Verfahren werden die Blöcke miteinander verknüpft. Dabei enthalten Folgeblöcke kryptografische Hashes (Streuwerte) des vorhergehenden Blockes, womit die Integrität der Daten sichergestellt wird und neue Blöcke mit den Datensätzen sich kaum manipulieren lassen.

Diese Blockchain ist die Datenbasis für alle Teilnehmer im Peer-to-Peer-Netzwerk, Nodes und Clients. Ein Node ist dabei die Software auf den teilnehmenden Computern, die die Blöcke und Transaktionsdaten verifiziert. Die Computer brauchen dafür die Anwendung, auch Client genannt, um Nodes zu unterstützen. Dabei wird die Kopie der Blockchain in Teilen (Light Nodes) oder komplett (Full Nodes) mit allen Datensätzen auf den Clients gespeichert und erweitert. Bis Sommer 2022 können Mining Nodes Transaktionen bestätigen und neue Ether-Einheiten kreieren.

Die wichtigsten Begriffe

Blockchain: „Block-Kette“, digitaler Datenblock mit Transaktionen, durch kryptografisch verschlüsselte Hashwerte (Streuwerte) miteinander verbunden

Clients: Computer-Anwendung im Netzwerk, um teilzunehmen und Nodes zu unterstützen

dApps: Dezentrale Anwendungen (decentralized Applications), die in einem dezentralen Netzwerk aufgebaut sind und in Kombination mit Smart Contracts funktionieren, nicht abschaltbar

Ether: interne Einheit im Ethereum-Netzwerk und Kryptowährung zugleich, GWEI ist dabei die kleinste Einheit von Ether: 1.000.000.000 Gwei entsprechen 1 ETH.

Ethereum-Konto: ähnlich einem Bankkonto ohne Bank, zur Sendung von Transaktionen und enthält Guthaben

EVM: Ethereum Virtual Machine, Zustandsmaschine, Grundlage zur Ausführung von Smart Contracts und zusätzliche Ebene für mehr Sicherheit

Gas: treibt die EVM an, ähnlich der Transaktionsgebühr in anderen Blockchain-Netzwerken

ICOs: Initial Coin Offerings, Form von Crowdinvesting, die auf Kryptowährungen basiert

Proof of Work (PoW): Arbeitsnachweis für das Lösen kryptografischer Aufgaben beim Schürfen oder Mining

Nodes: Client-Software zur Verifizierung von Transaktionen und Datenblöcken

Proof of Stake (PoS): Konsensmechanismus im Blockchain-Netzwerk für die Erstellung neuer Blocks durch gewichtete Zufallsauswahl (Teilnahmedauer und/oder Vermögen)

Smart Contract: digitaler Vertrag, der bei Erfüllung der Konditionen automatisch ausgeführt wird, basierend auf „Wenn das, dann das“–Struktur

Ethereum Mining

Neue Einheiten werden wie auch bei anderen Kryptowährungen durch Schürfen oder Mining generiert. Die Validierung der Transaktionen sowie das Erstellen eines neuen Datenblocks in der Blockchain erfolgt durch kryptografische Berechnungen nach dem „Proof-of-Work“-Prinzip. Denn da auch bei Ethereum eine zentrale, regulierende Instanz fehlt, wird in der Gemeinschaft die gültige Blockchain durch Konsensbildung von der Mehrheit getragen. Nach dem „Proof-of-Work“-Prinzip ist das also die Blockchain mit der meisten Rechenleistung. Für diesen Beitrag zur Konsensbildung bekommen Miner neu generierte Ether als Belohnung. Die mathematischen Berechnungen werden jedoch mit steigendem Datenumfang komplizierter, weswegen sich Miner oft zu Mining Pools zusammenschließen. So verringert sich der Energieverbrauch zur Lösung der Aufgaben und sie teilen die Belohnung.

Um den hohen Energieverbrauch in Zukunft nachhaltiger zu gestalten, wird das Netzwerk jedoch ab September 2022 vom „Proof-of-Work“-Prinzip zum „Proof-of-Stake“-Algorithmus wechseln.

Dies ist ein energiesparender Konsensmechanismus, der die Miner mit Validatoren ersetzt. Nutzer setzen dafür ihre Ether ein (mindestens 32 ETH), auf Basis ihres Anteils am Netzwerk können sie Validator werden.

Die Ethereum Wallet

Die Kryptowährung Ether im Wandel: eine kurze Geschichte

Mit der wachsenden Beliebtheit von Bitcoin suchten Forscher und Entwickler immer mehr nach weiteren Anwendungsmöglichkeiten der Blockchain-Technologie. Vitalik Buterin veröffentlichte 2013 sein Whitepaper zu einer funktionaleren Implementierung in Form der Ethereum-Blockchain. Das Netzwerk ist als ICO gestartet, also durch Crowdinvesting, wobei die Investoren die ersten Ether erhalten haben. Schon damals plante Buterin mit einem durch Upgrades in insgesamt vier Phasen skalierbaren Netzwerk.

Frontier aus dem Jahre 2015 bildete als Beta-Version das Grundgerüst für das gesamte Netzwerk. Die Hauptfunktionen wie der Proof-of-Work-Algorithmus und das Fundament für Smart Contracts und dApps wurden hier implementiert. Die zweite Phase Homestead folgte acht Monate später und diente der Prozessoptimierung, Fehlerbehebung und erhöhter Sicherheit.

Metropolis startete im Herbst 2017 und Ziel war es, das Netzwerk massentauglich zu machen. Erste Anwendungen für den Alltag und den Endverbraucher entstehen in dieser Phase. Außerdem entstehen Light Clients, die es Anwendern ermöglichen, nur Teile der Blockchain speichern zu müssen. Die vorerst letzte Phase ist Serenity. Sie stellt den Wechsel vom PoW- zum PoS-Algorithmus dar und ist somit der Grundstein für Ethereum 2.0. Diese Phase ist in sechs weitere Phasen unterteilt, und wir sind mittendrin.

Aktuelle Zahlen und Fakten zu Ether

• Kryptowährung: Ether (ETH)
• Entstehungsjahr: 2015
• Rang 2 aller Kryptowährungen
• Marktdominanz: 20,06 %
• Maximale Anzahl: keine Begrenzung
• Einheiten im Umlauf: 121,9 Mio. ETH
• Blockchain Größe: 345.17 GB
• Transaktionen pro Tag: 1,1 Millionen

Stand der Daten: November 2022

Sicherheit im Ethereum Netzwerk

Zu Anfang wurde Ethereum gehackt, als das Netzwerk sich noch im Aufbau befand. Diese Fehler wurden schnell behoben und seitdem wurde die Blockchain nicht wieder gehackt. Die Blockchain wird über unzählige Nodes dezentralisiert und umso mehr Nodes im Netzwerk sind, desto höher ist die Sicherheit. Wird ein Node gehackt, bleiben die anderen intakt. Anders sieht das bei zentralisierten Ethereum-Börsen aus, hier ist Vorsicht geboten. Die verschiedenen Komponenten, die im Netzwerk ineinander greifen, erhöhen zudem nochmals die Sicherheit.

Kryptowährungen haben eine hohe Volatilität, allerdings ist die Gefahr eines Totalabsturzes gerade im Ethereum-Netzwerkes sehr gering. Durch seine Vielseitigkeit wird die Nachfrage nicht auf Null sinken und damit ist ein Totalabsturz der Währung sehr unwahrscheinlich.

Vorteile und Nachteile

Chancen und Vorteile:

• dezentrales Netzwerk ohne Mittler
• Open-Source Technologie erlaubt Transparenz
• Programmierbarkeit: Ethereum wird als „Kryptowährung 2.0“ bezeichnet
• ICOs zur Crowdfinanzierung
• dezentrale Anwendungen (dApps)
• Automatisierung durch Smart Contracts
• vielseitige Einsatzmöglichkeiten
• Mit der Umstellung auf PoS-Algorithmus wird das Netzwerk nachhaltiger

Risiken und Nachteile:

• Komplexes System kann den Endverbraucher verunsichern
• Bugs in den Smart Contracts
• Umstellung auf PoS kann unbekannte Fehlerquellen auftun
• Skalierung des Netzwerkes nicht immer möglich

Ethereum im Finanzsektor

Anders als bei Bitcoin gibt es im Ethereum Netzwerk verschiedene Arten von Transaktionen. Neben denen von einer Wallet zur anderen gibt es zusätzlich diese zur Ausführung eines Smart Contracts. Dadurch können auch Dienstleistungen im Finanzsektor im Netzwerk abgewickelt werden. Dabei ist das Thema Decentralized Finance (DeFi) auf ein Umdenken ausgerichtet, um so zum Beispiel ohne Drittanbieter und dezentral die Kreditaufnahme zu erleichtern. Solche DeFi-Projekte haben das Ziel, Finanzprodukte zu digitalisieren und zu demokratisieren. Denn auf der Ethereum-Blockchain beruhend, in Kombination mit Smart Contracts sind sie einer breiten Masse zugänglich und weniger korrumpierbar. Die Möglichkeiten der Produkte sind dabei vielseitig, von Krypto-Bezahldiensten über Investment-Plattformen bis hin zu Anlage-Lösungen. Vorteile gegenüber klassischen Finanzdienstleistern gibt es genug:

• Digitalisierte Abläufe
• Automatisierung durch Smart Contracts
• Im Unterschied zu Banken rund um die Uhr verfügbar
• weniger Gebühren durch fehlende Mittelsmänner
• Dezentrale und unregulierte Struktur
• Zugänglich für jeden Menschen, egal aus welcher sozialen Schicht oder welchem Land

Dabei muss man natürlich trotzdem bedenken, dass Kryptowährungen immer noch starken Schwankungen unterliegen.

Ein Blick nach vorne: Potenzielle Anwendungsbereiche

Durch die volatilen Eigenschaften von Kryptowährungen sind Investitionen hier immer risikoreicher. Da das Netzwerk aber weitaus mehr bietet als die bloße Währung, sind die Möglichkeiten auch ganz andere als zum Beispiel bei Bitcoin. Ethereum und Smart Contracts können nicht nur den Finanzsektor verändern, sondern das Potenzial ist weitaus größer. Natürlich ist der Ether trotzdem als Zahlungsmittel oder Wertanlage geeignet.

Zudem ist Ethereum inzwischen auch Grundlage für unzählig andere Kryptowährungen, die durch ICOs (Initial Coin Offerings) auf der Blockchain entstanden sind. Alleine diese Option des Crowdfunding und Investments in kleine und große Projekte bietet viele Chancen. Die verschiedensten dezentralen Anwendungen haben es bereits auch bis zum Endverbraucher geschafft und Smart Contracts auf Basis des Ethereum-Netzwerkes werden auch in Zukunft eine wichtige Rolle spielen.

Durch seine Programmierbarkeit sind die Bereiche für die Anwendung von Ethereum schier unendlich.

Mithilfe der Blockchain-Technologie ist Digitalisierung nicht exklusiv, sondern demokratisch.

Das betrifft Projekte zur Kapitalbeschaffung genauso wie Anwendungen für den Alltag, Spiele oder zur Verbesserung einer ganzen Branche. Dadurch bietet das Netzwerk immer wieder nahrhaften Boden für neue Ideen im Blockchain-Bereich. Und die noch relativ junge Technologie bietet somit auch Chancen, die wir heute noch gar nicht ermessen können. Ethereum und Smart Contracts können Anwendung finden in vielfältigen Branchen:

• Finanzprodukte & Kapitalmarkt
• Immobilien: Legales und Investment
• Cybersecurity
• Internet of Things
• Politik: Wahlen, Abstimmungen
• Energiewirtschaft
• Logistik & Lieferketten
• Versicherungen
• Gesundheitswesen

FAQ

Fazit

Aufgrund der Komplexität des Systems kann es passieren, dass Ethereum den Sprung in den Alltag nicht schafft, um langfristig erfolgreich zu sein. Trotz der Herausforderungen traut sichdas Netzwerk an das Thema Nachhaltigkeit, welches für viele Kritiker eines der Hauptprobleme der Blockchain-Technologie ist. Es ist das erste Netzwerk, welches das Problem der Nachhaltigkeit und des großen Energieaufwands aufnimmt und behandelt. Das birgt natürlich auch Risiken. Mit der Umstellung auf das „Proof of Stake“-Prinzip wird deutlich weniger Energie beim Minen verbraucht und auch die Hardware-Anforderungen sind reduziert. Dadurch ist der Einstieg einfacher, mehr Nodes werden kreiert und das Netzwerk wird sicherer. Zudem ist es damit auch immuner gegen Zentralisierung.

Im Hinblick auf die Möglichkeiten ICOs, dApps und Smart Contracts in den verschiedensten Branchen einzusetzen, ist Ethereum auf jeden Fall eines der interessantesten Projekte. Denn alleine das Potenzial im Bereich dezentraler Finanzen ist enorm. Dabei hilft natürlich auch die große Bekanntheit von Ethereum und das aktive Weiterentwickeln des Netzwerkes. Diese große Flexibilität bei Programmierung und Neuentwicklungen ist ein wichtiger Indikator für die Zukunft von Ethereum. Bei der Implementierung von Smart Contracts im Alltag und bei komplexen Projekten ist dabei entscheidend, ob die Endverbraucher in diese neue Technologie vertrauen und sie für zuverlässig befinden. Das wird auch die Zukunft der zweitgrößten Kryptowährung bestimmen.