Dies ist eine ausführliche Erklärung des Betriebsprinzips der Ethereum-Blockchain-Technologie:

1. Knoten und verteiltes Hauptbuch

• Knoten: Das Ethereum-Netzwerk besteht aus vielen Knoten, die Computer sind, auf denen Ethereum-Software ausgeführt wird. Diese Knoten speichern eine Kopie der gesamten Blockchain und validieren Transaktionen und Blöcke.

• Verteiltes Hauptbuch: Die Blockchain ist eine wachsende Liste von Aufzeichnungen, genannt Blöcke, die durch Kryptographie verbunden und gesichert sind. Jeder Knoten im Netzwerk führt eine Kopie dieses Hauptbuchs, um sicherzustellen, dass keine einzelne Entität die Daten kontrolliert.

2. Handel

• Erstellen einer Transaktion: Benutzer erstellen Transaktionen, um Ether (ETH) zu übertragen oder Smart Contracts auszuführen. Jede Transaktion enthält die Adresse des Absenders, die Adresse des Empfängers, die Menge an Ether, die übertragen werden soll, und alle relevanten Daten (z. B. für die Interaktion mit Smart Contracts).

• Transaktion unterzeichnen: Die Transaktion wird mit dem privaten Schlüssel des Absenders signiert, um Authentizität und Nichtabstreitbarkeit zu gewährleisten. Die Signatur beweist, dass die Transaktion vom Kontoinhaber initiiert wurde.

• Transaktionsübertragung: Sobald die Transaktion unterschrieben ist, wird sie an das Ethereum-Netzwerk übertragen und dem ausstehenden Transaktionspool hinzugefügt.

3. Mining und Konsens

• Proof of Work (PoW): Derzeit verwendet Ethereum einen Proof of Work-Konsensmechanismus. Miner konkurrieren, um komplexe mathematische Probleme zu lösen, um Transaktionen zu validieren und neue Blöcke zu erstellen. Der Miner, der das Problem als Erster löst, fügt den neuen Block zur Blockchain hinzu und erhält als Belohnung neu geprägte Ether-Münzen und Transaktionsgebühren.

• Proof of Stake (PoS): Ethereum wechselt zu Proof of Stake für Ethereum 2.0. Bei PoS werden Validator*innen aufgrund der Menge an Ether, die sie halten und als Sicherheit einsetzen möchten, ausgewählt. Validator*innen erstellen neue Blöcke, validieren Transaktionen und verdienen Belohnungen durch Transaktionsgebühren und neu geprägten Ether.

• Blockerstellung: Sobald Bergleute oder Validatoren das Problem gelöst haben, werden sie einen neuen Block erstellen, der eine Reihe validierter Transaktionen enthält. Der Block wird dann an das Netzwerk übertragen.

• Konsens: Andere Knoten im Netzwerk validieren den neuen Block. Wenn der Block gültig ist, wird er zu ihrer Kopie der Blockchain hinzugefügt. Dieser Prozess stellt sicher, dass alle Knoten eine konsistente und genaue Ledger-Version beibehalten.

4. Smart Vertrag

• Smart Contracts: Ethereum ermöglicht die Erstellung und Ausführung von Smart Contracts, die selbstausführende Verträge mit direkt in den Code geschriebenen Bedingungen sind. Diese Verträge werden automatisch ausgeführt, wenn vordefinierte Bedingungen erfüllt sind.

• Bereitstellung: Smart Contracts werden mit ihrer eigenen eindeutigen Adresse auf die Ethereum-Blockchain bereitgestellt. Sobald sie bereitgestellt sind, können sie durch Senden von Transaktionen an ihre Adresse interagiert werden.

• Ausführung: Wenn eine Transaktion an einen Smart Contract gesendet wird, wird der Vertragscode auf der Ethereum Virtual Machine (EVM) auf jedem Knoten im Netzwerk ausgeführt. Dies stellt sicher, dass der Zustand des Vertrags konsistent im gesamten Netzwerk aktualisiert wird.

5. Ethereum Virtual Machine (EVM)

• EVM: EVM ist die Ausführungsumgebung für Smart Contracts. Sie ermöglicht es Entwicklern, Code in Hochsprachen wie Solidity und Vyper zu schreiben und ihn dann in Bytecode zu kompilieren, der von EVM ausgeführt werden kann.

• Ausführung: Die EVM führt den Bytecode von Smart Contracts aus, um sicherzustellen, dass alle Transaktionen und Vertragsinteraktionen korrekt und sicher verarbeitet werden.

6. Gas und Gebühren

• Gas: Gas ist die Maßeinheit für den Rechenaufwand, der erforderlich ist, um Transaktionen im Ethereum-Netzwerk zu verarbeiten. Jede Transaktionsoperation oder jede Operation bei der Ausführung eines Smart Contracts erfordert eine bestimmte Menge an Gas.

• Gasgebühren: Benutzer müssen Gasgebühren zahlen, um Netzwerkvalidatoren für ihre Arbeit zu entschädigen. Die Kosten für Gas variieren je nach Netzwerküberlastung und anderen Faktoren. Gasgebühren gewährleisten, dass das Netzwerk sicher und effizient bleibt, indem Spam verhindert und Validatoren Anreize geschaffen werden.

7. Sicherheit und Unveränderlichkeit

• Kryptographie: Ethereum verwendet kryptographische Technologie, um die Sicherheit und Integrität der Blockchain zu gewährleisten. Transaktionen und Blöcke werden durch digitale Signaturen und kryptographische Hashes geschützt.

• Unveränderlichkeit: Sobald ein Block zur Blockchain hinzugefügt wird, wird es sehr schwierig, ihn zu modifizieren. Diese Unveränderlichkeit stellt sicher, dass die Transaktionshistorie manipulationssicher und vertrauenswürdig ist.

8. Dezentralisierung

• Dezentrales Netzwerk: Die dezentrale Natur von Ethereum bedeutet, dass es keine einzelne Entität gibt, die das Netzwerk kontrolliert. Diese Dezentralisierung verbessert Sicherheit, Widerstandsfähigkeit und Transparenz.

• Community Governance: Die Ethereum-Community spielt eine wichtige Rolle bei der Entwicklung und Verwaltung der Plattform. Vorschläge für Änderungen und Upgrades werden durch einen gemeinschaftlichen Prozess diskutiert und umgesetzt.

Schluss

Die Blockchain-Technologie von Ethereum zeichnet die Ausführung von Transaktionen und Smart Contracts auf, indem sie ein dezentrales, verteiltes Hauptbuch führt. Es verwendet einen Konsensmechanismus (aktuell PoW, Übergang zu PoS), um sicherzustellen, dass alle Knoten im Netzwerk einen Konsens über den Zustand des Hauptbuchs erreichen. Smart Contracts ermöglichen automatisierte, vertrauenslose Interaktionen, während die Ethereum Virtual Machine (EVM) eine sichere Umgebung für die Ausführung dieser Verträge bietet. Gasgebühren gewährleisten, dass das Netzwerk effizient und sicher bleibt. Die Kombination dieser Funktionen macht Ethereum zu einer leistungsstarken Plattform für dezentrale Anwendungen und Finanzdienstleistungen.