1997 entwickelte Adam Back mit HashCash ein System gegen E-Mail-Spam, das Rechenleistung als Nachweis nutzte und den Proof-of-Work Ursprung markiert.

Adam Backs Kampf gegen E-Mail-Spam

1997 veröffentlichte der britische Kryptograf Adam Back eine Idee, die auf den ersten Blick nichts mit Geld zu tun hatte. Er suchte eine Lösung gegen ein Problem, das damals viele Nutzer des frühen Internets nervte: E-Mail-Spam, der mit wachsender Netzverbreitung rasant zunahm.

Back stellte sein Konzept am 28. März 1997 auf der Cypherpunks-Mailingliste vor. Der Grundgedanke war einfach: Wer eine Nachricht verschicken will, muss zuvor eine kleine Rechenaufgabe lösen. Für einen einzelnen Absender kostet das kaum Zeit, für Massenversender mit Millionen Nachrichten wird der Aufwand schnell unpraktikabel.

Back nannte seine Lösung HashCash. Der Name verweist auf zwei Dinge zugleich: die kryptografische Hashfunktion, die für die Berechnung genutzt wird, und das Bild von Cash, also Bargeld, das erst durch Aufwand entsteht. Anders als klassisches Geld lässt sich dieser Aufwand jedoch von jedem beliebigen Rechner aus erbringen.

Rechenleistung als HashCash Arbeitsnachweis

Technisch funktioniert der HashCash Arbeitsnachweis über sogenannte partielle Hash-Kollisionen. Ein Absender muss einen Wert finden, dessen Hash mit einer bestimmten Anzahl von Nullen beginnt. In der ursprünglichen Version legte Back die Schwelle auf 20 Bit fest, was im Schnitt rund eine Million Rechenschritte erfordert.

Das Prinzip lässt sich mit einer Lotterie vergleichen: Es gibt keinen schnelleren Weg zum passenden Wert als einfaches Ausprobieren. Diese Eigenschaft macht den HashCash Arbeitsnachweis überprüfbar mit einem einzigen Rechenschritt, aber teuer in der Erzeugung. Details dazu beschrieb Back später in seinem Paper, das die Methode formal ausarbeitet.

Für E-Mails bedeutete das: Jede Nachricht trägt einen Stempel, der beweist, dass CPU-Zeit investiert wurde. Ein Mailserver kann diesen Stempel in Millisekunden prüfen und Nachrichten ohne gültigen HashCash Arbeitsnachweis automatisch aussortieren.

Für Privatnutzer mit wenigen E-Mails pro Tag blieb der Aufwand unbemerkbar. Für Spam-Versender, die auf Masse angewiesen sind, summierte sich die Rechenzeit dagegen zu einem echten Hindernis.

Vom Spamschutz zum Proof-of-Work

Was als Werkzeug gegen lästige Werbemails begann, erwies sich als Vorlage für ein deutlich größeres Konzept. Der Proof-of-Work Ursprung liegt genau in dieser Idee: Zugang oder Ressourcen werden an nachweisbare Rechenarbeit gekoppelt, statt an Vertrauen oder eine zentrale Instanz.

Spätere Systeme griffen dieses Muster auf und übertrugen es auf andere Probleme, etwa auf die Frage, wie ein Netzwerk ohne zentrale Kontrolle Einigkeit über die Reihenfolge von Transaktionen herstellen kann. Der Grundmechanismus blieb dabei erstaunlich nah am Original: Rechenaufwand als Filter, der billig zu prüfen und teuer zu fälschen ist.

Bemerkenswert ist, wie lange dieser Gedanke unbemerkt blieb, bevor er zur Grundlage eines globalen Netzwerks wurde. Back selbst hat die Idee nie patentiert, sondern frei zur Verfügung gestellt.

Wie stark dezentrale Systeme schon vor diesem Schritt experimentierten, zeigten frühere Netzwerke abseits von HashCash. So berichteten wir über Dezentrale Netzwerke vor Bitcoin: Napster, Gnutella, Tor.