Blockchain im Unterricht Wie funktionieren eigentlich Bitcoin Co

Blockchain im Unterricht Wie funktionieren eigentlich Bitcoin & Co. ?

Kryptowährung verstehen ohne Programmierkenntnisse A B C E D nach einer Idee von Tim Schreder: Blockchain; FASZ, 29. 04. 2018

Kryptowährung verstehen ohne Programmierkenntnisse A B C E Ich zahle 3 T an Berta! D nach einer Idee von Tim Schreder: Blockchain; FASZ, 29. 04. 2018

Kryptowährung verstehen ohne Programmierkenntnisse C -> B: 3 T A B C E Ich zahle 3 T an Berta! D nach einer Idee von Tim Schreder: Blockchain; FASZ, 29. 04. 2018

Kryptowährung verstehen ohne Programmierkenntnisse C→B: 3 T A→E: 10 T D→C: 4 T B→A: 7 T A→D: 8 T B C Ich zahle 7 T an Anton! A Ich zahle 10 T an Erika! Ich zahle 3 T an Berta! D Ich zahle 4 T an Celina! Ich zahle 8 T an Darian! E nach einer Idee von Tim Schreder: Blockchain; FASZ, 29. 04. 2018

Kryptowährung verstehen ohne Programmierkenntnisse Vertrauen ist gut, Kontrolle ist besser… C→B: 3 T A→E: 10 T D→C: 4 T B→A: 7 T A→D: 8 T B C A E D nach einer Idee von Tim Schreder: Blockchain; FASZ, 29. 04. 2018

Kryptowährung verstehen ohne Programmierkenntnisse Alle 10 Minuten: Zettel abgeben Wer als Erstes alle Transaktionen notiert hat, ruft… C→B: 3 T A→E: 10 T D→C: 4 T B→A: 7 T A→D: 8 T B C A Fertig! E D nach einer Idee von Tim Schreder: Blockchain; FASZ, 29. 04. 2018

Kryptowährung verstehen ohne Programmierkenntnisse Alle geben ihren Zettel ab, der bestätigte Zettel kommt als neue Seite ins Transaktionsbuch… C→B: 3 T A→E: 10 T D→C: 4 T B→A: 7 T A→D: 8 T B A C→B: 3 T A→E: 10 T D→C: 4 T B→A: 7 T A→D: 8 T C E D nach einer Idee von Tim Schreder: Blockchain; FASZ, 29. 04. 2018

Kryptowährung verstehen ohne Programmierkenntnisse …und es geht wieder von vorne los… A B Ich zahle 5 T an Berta! C→B: 3 T A→E: 10 T D→C: 4 T B→A: 7 T A→D: 8 T C E D nach einer Idee von Tim Schreder: Blockchain; FASZ, 29. 04. 2018

Kryptowährung verstehen ohne Programmierkenntnisse E -> B: 5 T A B Ich zahle 5 T an Berta! C→B: 3 T A→E: 10 T D→C: 4 T B→A: 7 T A→D: 8 T C E D nach einer Idee von Tim Schreder: Blockchain; FASZ, 29. 04. 2018

Kryptowährung verstehen ohne Programmierkenntnisse E→B: 5 T C→E: 3 T B→C: 6 T A→C: 12 T E→D: 2 T A B C→B: 3 T A→E: E→B: 10 T 5 T D→C: C→E: 4 T 3 T B→A: B→C: 7 T 6 T A→C: A→D: 8 T 12 T E→D: 2 T C E D nach einer Idee von Tim Schreder: Blockchain; FASZ, 29. 04. 2018

Kryptowährung verstehen ohne Programmierkenntnisse In der Mitte liegt ein Transaktionsbuch dessen Korrektheit alle Teilnehmer bestätigen können => Vertrauen in das gemeinsame Währungssystem ganz ohne eine zentrale Institution A B Vertrauen C→B: 3 T A→E: E→B: 10 T 5 T D→C: C→E: 4 T 3 T B→A: B→C: 7 T 6 TC→B: 5 T A→C: A→D: 8 T 12 T A→E: 3 T E→D: 2 T B→C: 6 T D→B: 5 T D→C: 12 T C→E: 3 T E→D: 2 T C→C: 6 T A→B: 5 T A→C: 12 T C→E: 3 T A→D: 2 T B→C: 11 T A→C: 1 T E→D: 2 T C E D nach einer Idee von Tim Schreder: Blockchain; FASZ, 29. 04. 2018

Kryptowährung verstehen ohne Programmierkenntnisse Jeder Teilnehmer hat eine Kopie des Transaktionsbuches => Sicherheit vor Diebstahl oder Manipulation C→B: 3 T A→E: E→B: 10 T 5 T D→C: C→E: 4 T 3 T B→A: B→C: 7 T 6 TC→B: 5 T A→D: A→C: 8 T 12 T A→E: 3 T E→D: 2 T B→C: 6 T D→B: 5 T D→C: 12 T C→E: 3 T E→D: 2 T C→C: 6 T A→B: 5 T A→C: 12 T C→E: 3 T A→D: 2 T B→C: 11 T A→C: 1 T E→D: 2 T A B C→B: 3 T A→E: E→B: 10 T 5 T D→C: C→E: 4 T 3 T B→A: B→C: 7 T 6 TC→B: 5 T A→D: A→C: 8 T 12 T A→E: 3 T E→D: 2 T B→C: 6 T D→B: 5 T D→C: 12 T C→E: 3 T E→D: 2 T C→C: 6 T A→B: 5 T A→C: 12 T C→E: 3 T A→D: 2 T B→C: 11 T A→C: 1 T E→D: 2 T C→B: 3 T A→E: E→B: 10 T 5 T D→C: C→E: 4 T 3 T B→A: B→C: 7 T 6 TC→B: 5 T A→C: A→D: 8 T 12 T A→E: 3 T E→D: 2 T B→C: 6 T D→B: 5 T D→C: 12 T C→E: 3 T E→D: 2 T C→C: 6 T A→B: 5 T A→C: 12 T C→E: 3 T A→D: 2 T B→C: 11 T A→C: 1 T E→D: 2 T C→B: 3 T A→E: E→B: 10 T 5 T D→C: C→E: 4 T 3 T B→A: B→C: 7 T 6 TC→B: 5 T A→D: A→C: 8 T 12 T A→E: 3 T E→D: 2 T B→C: 6 T D→B: 5 T D→C: 12 T C→E: 3 T E→D: 2 T C→C: 6 T A→B: 5 T A→C: 12 T C→E: 3 T A→D: 2 T B→C: 11 T A→C: 1 T E→D: 2 T E D C→B: 3 T A→E: E→B: 10 T 5 T D→C: C→E: 4 T 3 T B→A: B→C: 7 T 6 TC→B: 5 T A→D: A→C: 8 T 12 T A→E: 3 T E→D: 2 T B→C: 6 T D→B: 5 T D→C: 12 T C→E: 3 T E→D: 2 T C→C: 6 T A→B: 5 T A→C: 12 T C→E: 3 T A→D: 2 T B→C: 11 T A→C: 1 T E→D: 2 T nach einer Idee von Tim Schreder: Blockchain; FASZ, 29. 04. 2018

Kryptowährung verstehen ohne Programmierkenntnisse Passive Nutzer kommen hinzu… L O A B J P C→B: 3 T A→E: E→B: 10 T 5 T D→C: C→E: 4 T 3 T B→A: B→C: 7 T 6 TC→B: 5 T A→C: A→D: 8 T 12 T A→E: 3 T E→D: 2 T B→C: 6 T D→B: 5 T D→C: 12 T C→E: 3 T E→D: 2 T C→C: 6 T A→B: 5 T A→C: 12 T C→E: 3 T A→D: 2 T B→C: 11 T A→C: 1 T E→D: 2 T E C N D M nach einer Idee von Tim Schreder: Blockchain; FASZ, 29. 04. 2018

Kryptowährung verstehen ohne Programmierkenntnisse Passive Nutzer kommen hinzu… L O A B J P C→B: 3 T A→E: E→B: 10 T 5 T D→C: C→E: 4 T 3 T B→A: B→C: 7 T 6 TC→B: 5 T A→C: A→D: 8 T 12 T A→E: 3 T E→D: 2 T B→C: 6 T D→B: 5 T D→C: 12 T C→E: 3 T E→D: 2 T C→C: 6 T A→B: 5 T A→C: 12 T C→E: 3 T A→D: 2 T B→C: 11 T A→C: 1 T E→D: 2 T C E Ich zahle 6 T an Paul! N D M Ich zahle 3 T an Linda! nach einer Idee von Tim Schreder: Blockchain; FASZ, 29. 04. 2018

Kryptowährung verstehen ohne Programmierkenntnisse Warum sollten die Zettelschreiber sich die Arbeit machen…? ? L O ? ? ? A B J C→B: 3 T A→E: E→B: 10 T 5 T D→C: C→E: 4 T 3 T B→A: B→C: 7 T 6 TC→B: 5 T A→C: A→D: 8 T 12 T A→E: 3 T E→D: 2 T B→C: 6 T D→B: 5 T D→C: 12 T C→E: 3 T E→D: 2 T C→C: 6 T A→B: 5 T A→C: 12 T C→E: 3 T A→D: 2 T B→C: 11 T A→C: 1 T E→D: 2 T ? ? ? C ? ? ? E Ich zahle 6 T an Paul! N ? ? ? P D M Ich zahle 3 T an Linda! nach einer Idee von Tim Schreder: Blockchain; FASZ, 29. 04. 2018

Kryptowährung verstehen ohne Programmierkenntnisse … die Antwort: … Fertig! L O A B J P C→B: 3 T A→E: E→B: 10 T 5 T D→C: C→E: 4 T 3 T B→A: B→C: 7 T 6 TC→B: 5 T A→C: A→D: 8 T 12 T A→E: 3 T E→D: 2 T B→C: 6 T D→B: 5 T D→C: 12 T C→E: 3 T E→D: 2 T C→C: 6 T A→B: 5 T A→C: 12 T C→E: 3 T A→D: 2 T B→C: 11 T A→C: 1 T E→D: 2 T C E Ich zahle 6 T an Paul! N D M Ich zahle 3 T an Linda! nach einer Idee von Tim Schreder: Blockchain; FASZ, 29. 04. 2018

Kryptowährung verstehen ohne Programmierkenntnisse T 1 J A P … Geld !!! Fertig! L O B C→B: 3 T A→E: E→B: 10 T 5 T D→C: C→E: 4 T 3 T B→A: B→C: 7 T 6 TC→B: 5 T A→C: A→D: 8 T 12 T A→E: 3 T E→D: 2 T B→C: 6 T D→B: 5 T D→C: 12 T C→E: 3 T E→D: 2 T C→C: 6 T A→B: 5 T A→C: 12 T C→E: 3 T A→D: 2 T B→C: 11 T A→C: 1 T E→D: 2 T C E Ich zahle 6 T an Paul! N D M Ich zahle 3 T an Linda! nach einer Idee von Tim Schreder: Blockchain; FASZ, 29. 04. 2018

Kryptowährung verstehen ohne Programmierkenntnisse Das nächste Problem: Fertig! A B L J Fertig! P C→B: 3 T A→E: E→B: 10 T 5 T D→C: C→E: 4 T 3 T B→A: B→C: 7 T 6 TC→B: 5 T A→C: A→D: 8 T 12 T A→E: 3 T E→D: 2 T B→C: 6 T D→B: 5 T D→C: 12 T C→E: 3 T E→D: 2 T C→C: 6 T A→B: 5 T A→C: 12 T C→E: 3 T A→D: 2 T B→C: 11 T A→C: 1 T E→D: 2 T O E C Fertig! N Fertig! D M Fertig! nach einer Idee von Tim Schreder: Blockchain; FASZ, 29. 04. 2018

Kryptowährung verstehen ohne Programmierkenntnisse Lösung: Du bist erst fertig, wenn du zusätzlich das Schloss geknackt hast… L O A B J P C→B: 3 T A→E: E→B: 10 T 5 T D→C: C→E: 4 T 3 T B→A: B→C: 7 T 6 TC→B: 5 T A→C: A→D: 8 T 12 T A→E: 3 T E→D: 2 T B→C: 6 T D→B: 5 T D→C: 12 T C→E: 3 T E→D: 2 T C→C: 6 T A→B: 5 T A→C: 12 T C→E: 3 T A→D: 2 T B→C: 11 T A→C: 1 T E→D: 2 T E C N D M nach einer Idee von Tim Schreder: Blockchain; FASZ, 29. 04. 2018

Kryptowährung verstehen ohne Programmierkenntnisse Lösung: Du bist erst fertig, wenn du zusätzlich das Schloss geknackt hast… L O J A B C→B: 3 T A→E: E→B: 10 T 5 T D→C: C→E: 4 T 3 T B→A: B→C: 7 T 6 TC→B: 5 T A→C: A→D: 8 T 12 T A→E: 3 T E→D: 2 T B→C: 6 T D→B: 5 T D→C: 12 T C→E: 3 T E→D: 2 T C→C: 6 T A→B: 5 T A→C: 12 T C→E: 3 T A→D: 2 T B→C: 11 T A→C: 1 T E→D: 2 T Fertig! 4231 ist der Code! P E C N D M nach einer Idee von Tim Schreder: Blockchain; FASZ, 29. 04. 2018

Lösung: Du bist erst fertig, wenn du zusätzlich das Schloss geknackt hast… B L Stimmt…! C→B: 3 T A→E: E→B: 10 T 5 T D→C: C→E: 4 T 3 T B→A: B→C: 7 T 6 TC→B: 5 T A→C: A→D: 8 T 12 T A→E: 3 T E→D: 2 T B→C: 6 T D→B: 5 T D→C: 12 T C→E: 3 T E→D: 2 T C→C: 6 T A→B: 5 T A→C: 12 T C→E: 3 T A→D: 2 T B→C: 11 T A→C: 1 T E→D: 2 T J A Stimmt…! Fertig! 4231 ist der Code! Stimmt…! O C Stimmt…! N 1 T Kryptowährung verstehen ohne Programmierkenntnisse P E D M Stimmt…! nach einer Idee von Tim Schreder: Blockchain; FASZ, 29. 04. 2018

Zusammenhang zu Bitcoin • Blockchain: Transaktionsbuch (168 GB) • Miner: Aktive Nutzer • Mining: „Schloss knacken“ • 10 Minuten: 10 Minuten • Kryptowährung / digitale Währung: Bitcoin, Ethereum, Ripple, Bitcoin Cash, EOS, Litecoin, Cardano, Stellar, Iota, Tron

Blockchain • chain: Kette • Eine kontinuierlich erweiterbare Liste von Datensätzen, wobei jedes Kettenglied mit allen anderen vorher verknüpft ist. • Unterschied zu herkömmlichen Datenbanken: Die Änderung eines Kettenglieds macht die Änderung aller folgenden Kettenglieder notwendig => Manipulationssicherheit

Blockchain-Grundlagen • kryptografische Hashfunktion z. B. SHA-256 – kollisionsresistente Streuwertfunktion, d. h. es ist praktisch unmöglich zwei unterschiedliche (beliebig große) Eingabewerte zu finden, die den gleichen Ausgabewert fester Länge (Hashwert) erzeugen (vgl. Fingerabdruck) => minimale Änderung das Eingabewerts erzeugt maximale Änderung des Ausgabewerts (ca. 50% der Bits) • Nonce („Number used once‟): Proof of Work: Zahl, die so lange geändert wird, bis der Hash nicht größer als eine bestimmte Obergrenze ist. (vgl. „Schloss knacken“)

Blockchain – Wie funktioniert die Verkettung? Block 42 Nonce: 8 F 6 D 6512 Vorgänger-Hash Transaktion 54321 Block 43 Nonce: 452 D 364 A Vorgänger-Hash Transaktion 74325 Block 44 Nonce: A 2019 A 23 Vorgänger-Hash Transaktion 23845 s. c't 23/2017

Blockchain-Demo z. B. https: //anders. com/blockchain. html

Blockchain-Demo z. B. https: //anders. com/blockchain. html Tatsächlich! Das „Schloss“ lässt sich damit öffnen!

Blockchain-Demo z. B. https: //anders. com/blockchain. html

Nochmal zu Bitcoin… Peer-to-Peer-Netzwerk Mining-Belohnung + Gebühr: 12, 5 Bitcoins = 90 T€ obere Grenze: 21 Mio. Bitcoin Ressourcen-Verbrauch: 1 Gigawatt: 50 T€/h; Spezialhardware mit geringem Lebenszyklus (s. Grafikkarten) • 75% aller Bitcoins werden in China produziert (billiger Kohlestrom) • Schätzung: Juli 2019: Mehr Strombedarf als USA • Verästelung bei „gleichzeitigem“ Finden gültiger Blöcke • •

Alternative Anwendungen des Blockchain-Verfahrens • Grundsätzlich: Alle Datensätze (Transaktionen), die im Nachhinein nicht mehr verändert werden sollen • Aufzeichnung sicherheitskritischer Operationen von Softwareprozessen • Elektronische Gesundheitsakte • Elektronische Stimmabgabe • Transportweg-Aufzeichnung, Herkunftsnachweis (s. Hyperledger Fabric von IBM) • Smart Contract (automatischer Ablauf von Transaktionen)

Alternative Anwendung und Nonce/Proof-of-Work Hinweis: Diese Folie war in der ursprünglichen Fassung nicht vorhanden und wurde aufgrund der Diskussion auf der i. Media erstellt • • Empfehlenswerte Literatur (s. u. ): [FIT] Fraunhofer FIT: Blockchain: Grundlagen, Anwendungen und Potenziale – White Paper https: //www. fit. fraunhofer. de/content/dam/fit/de/documents/Blockchain_White Paper_Grundlagen-Anwendungen-Potentiale. pdf (frei downloadbar) [CT] c‘t 23/2017: Das macht Blockchain (kostenpflichtig) In einem genehmigungsbasierten Blockchain-System ist ein „kostenintensiver Po. W [Proof-of-Work] […] hinfällig, weshalb effizientere Mechanismen zur Konsensfindung implementiert werden können“ ([FIT], S. 11) „Zudem können Systeme darin unterschieden werden, auf welche Weise ein Konsens über den Systemstatus erreicht wird. Neben dem im Bitcoin-System verwendeten Proof-of-Work existiert eine Vielzahl an Methoden. “ ([FIT], S. 12) Zusammenfassend lässt sich die Blockchain allgemein in jedem Bereich einsetzen, der die Erfassung, den Nachweis oder Transfer jeglicher Art von Kontrakt oder Objekt zum Gegenstand hat ([FIT], S. 17)

Blockchain im Unterricht • • Rollenspiel Rechercheaufträge Hashfunktionen Kryptologie

Fragen? A B C→B: 3 T A→E: E→B: 10 T 5 T D→C: C→E: 4 T 3 T B→A: B→C: 7 T 6 TC→B: 5 T A→C: A→D: 8 T 12 T A→E: 3 T E→D: 2 T B→C: 6 T D→B: 5 T D→C: 12 T C→E: 3 T E→D: 2 T C→C: 6 T A→B: 5 T A→C: 12 T C→E: 3 T A→D: 2 T B→C: 11 T A→C: 1 T E→D: 2 T C E D