Warum Bitcoin-Knoten immer der längsten Blockkette folgen und wie das Netzwerk bei konkurrierenden Versionen zu einem gemeinsamen Konsens findet.

Knoten arbeiten an der längsten Blockkette

Jeder Knoten im Bitcoin-Netzwerk sammelt eingehende Transaktionen und prüft sie nach denselben Regeln. Sobald ein Knoten einen neuen Block findet, verbreitet er ihn im Netzwerk. Alle anderen Teilnehmer übernehmen ihn nur, wenn jede einzelne Transaktion darin gültig ist und sich sauber an die bisherige Kette anschließt.

Damit das Netzwerk trotzdem eine gemeinsame Geschichte hat, gilt eine einfache Regel: Knoten akzeptieren immer die längste Blockkette als gültige Version und bauen ihre eigene Arbeit direkt darauf auf. Es gibt keine zentrale Instanz, die entscheidet, welche Kette richtig ist, und es braucht auch keine.

Diese Regel macht die längste Blockkette zum gemeinsamen Bezugspunkt für alle Teilnehmer. Wer weiterarbeiten will, muss auf dem längsten bekannten Ast aufsetzen, sonst verschwendet er Rechenleistung auf einen Zweig, den der Rest des Netzwerks ohnehin ignoriert.

So bleibt jeder Knoten für sich verantwortlich und trifft dieselbe Entscheidung wie alle anderen, ohne dass sich jemand absprechen muss. Das ist die Stärke eines Systems ohne zentrale Kontrolle.

Das Wettrennen konkurrierender Versionen

Weil Blöcke fast gleichzeitig an verschiedenen Orten der Welt entstehen können, empfangen manche Knoten zuerst die eine, andere zuerst eine andere Version. Für einen kurzen Moment existieren zwei Ketten gleicher Länge nebeneinander, und beide wirken für die jeweiligen Empfänger zunächst gültig.

In diesem Moment beginnt ein Wettrennen. Jeder Knoten arbeitet zunächst an der Version weiter, die er zuerst gesehen hat, merkt sich aber auch den zweiten Zweig für den Fall, dass dieser sich später als länger herausstellt und damit Vorrang bekommt.

Das Prinzip ist im ursprünglichen Bitcoin-Whitepaper beschrieben: Knoten betrachten stets die längste Kette als korrekt und arbeiten an ihrer Verlängerung, sobald neue Informationen eintreffen (Whitepaper). Dieser Mechanismus ersetzt eine zentrale Autorität durch nachvollziehbare Rechenarbeit, die jeder Teilnehmer selbst prüfen kann.

Ein solches Wettrennen ist normal und meist binnen wenigen Minuten entschieden. Damit findet das Netzwerk ohne Absprache zu einem gemeinsamen Konsens, allein durch die Regel, welcher Kette gefolgt wird.

Der nächste Block entscheidet

Sobald der nächste Block gefunden wird, kippt das Gleichgewicht. Einer der beiden Zweige wird dadurch länger als der andere, und diese neue längste Blockkette wird zur einzigen Wahrheit für das gesamte Netzwerk.

Knoten, die zuvor am kürzeren Zweig gearbeitet haben, wechseln in diesem Augenblick die Seite. Sie verwerfen ihre bisherige Arbeit an diesem Ast und schließen sich der längeren Kette an, weil die Regel für alle Teilnehmer gleich gilt und niemand eine Ausnahme macht.

Auf diese Weise entsteht Netzwerk-Konsens ohne Vermittler: Jeder Teilnehmer folgt derselben einfachen Vorschrift, und aus vielen unabhängigen Entscheidungen wird am Ende eine gemeinsame, überprüfbare Geschichte. Zeitverzögerungen zwischen den Knoten spielen dabei keine Rolle, solange sich am Ende alle auf dieselbe längste Blockkette einigen.

Über die Vorstufe dieses Mechanismus berichteten wir bereits: Proof-of-Work und die Unveränderlichkeit der Blockchain.