Was ist ein Hash in der Blockchain?

Ein Hash ist eine kurze Zeichenfolge aus Buchstaben und Zahlen mit fester Länge. Sie entsteht, wenn Daten durch eine mathematische Formel laufen, eine sogenannte Hash-Funktion. Ein Hash funktioniert wie ein digitaler Fingerabdruck. Dieselben Daten ergeben immer denselben Hash, und jede Änderung an den Daten ergibt einen anderen.

Wie funktioniert eine Hash-Funktion?

Eine Hash-Funktion nimmt jede beliebige Eingabe an, ob ein einzelnes Wort, ein Foto oder einen Block mit Tausenden Transaktionen, und liefert eine Ausgabe von festgelegter Größe. Bitcoin nutzt eine Funktion namens SHA-256, die 2001 von der US-Regierung veröffentlicht wurde. Ihre Ausgabe ist immer 256 Bit lang und wird meist als 64 Zeichen geschrieben.

Vier Eigenschaften machen sie nützlich:

• Konsistent. Dieselbe Eingabe ergibt immer denselben Hash.
• Einwegfunktion. Es gibt keine Formel, um aus einem Hash auf die Eingabe zurückzurechnen. Die einzige Methode ist, so lange Eingaben zu raten, bis eine passt.
• Empfindlich. Ändert sich ein einziges Zeichen der Eingabe, entsteht ein völlig anderer Hash, der in keiner erkennbaren Beziehung zum alten steht.
• Praktisch eindeutig. Zwei verschiedene Eingaben mit demselben Hash zu finden, ist so unwahrscheinlich, dass es als unmöglich gilt.

Wie verknüpfen Hashes Blöcke miteinander?

Der Header jedes Blocks enthält den Hash des vorherigen Blocks. Würde jemand eine alte Transaktion verändern, änderte sich der Hash dieses Blocks und stimmte nicht mehr mit dem Wert überein, der im nächsten Block gespeichert ist. Der Fälscher müsste auch jeden späteren Block neu berechnen, und die Knoten, die ehrliche Kopien halten, würden das Ergebnis ablehnen.

Hashes ordnen auch die Transaktionen innerhalb eines Blocks. Sie werden paarweise gehasht und die Ergebnisse erneut gehasht, bis ein einziger Hash für alle steht.

Wie werden Hashes beim Mining eingesetzt?

Beim Proof-of-Work-Mining ist ein neuer Block nur gültig, wenn sein Hash unter einem Zielwert liegt. In der Praxis heißt das, er beginnt mit einer langen Reihe von Nullen. Eine Abkürzung gibt es nicht. Miner ändern eine kleine Zahl im Block, hashen ihn und wiederholen das, mit enorm vielen Versuchen pro Sekunde.

Einen passenden Hash zu finden ist schwer, ihn zu prüfen erfordert aber nur eine einzige Berechnung. Dieses Ungleichgewicht macht die Arbeit zum Beweis. Die Geschwindigkeit, mit der alle Miner zusammen raten, heißt Hashrate.

Wo kommen Hashes sonst noch vor?

In der Kryptowelt sind sie überall. Eine Wallet-Adresse wird durch Hashing eines öffentlichen Schlüssels abgeleitet. Eine Transaktions-ID ist ein Hash der Transaktion. Digitale Signaturen, die im Ratgeber Wie Kryptografie Krypto absichert erklärt werden, signieren den Hash einer Nachricht.

Hashing ist keine Verschlüsselung. Verschlüsselte Daten lassen sich mit dem richtigen Schlüssel entschlüsseln. Ein Hash lässt sich überhaupt nicht entschlüsseln.

Hash-Funktionen können auch veralten. Ein älterer Standard, SHA-1, wurde für sicherheitskritische Zwecke ausgemustert, nachdem Forscher 2017 zwei verschiedene Dateien mit demselben Hash erzeugt hatten. Ein praktischer Angriff dieser Art auf SHA-256 ist nicht öffentlich bekannt.