Bitcoin - cosy.sbg.ac.atuhl/PScrypt16/Bitcoin.pdf · Einleitung Virtuelle W¨ahrungen Anforderungen...

Einleitung

VirtuelleWahrungen

Anforderungen aneine WahrungGeldfunktionen

Geldeigenschaften

Bitcoin Wallet

BitcoinJ

Transaktionen

Blockchain

Bitcoin Miner

Bitcoin Sicherheit

Kryptographie und IT-Sicherheit

Bitcoin

Christoph Schwengler, Dennis Strahhuber, Oliver Remy

10.06.2016

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Inhalt

1 Einleitung

2 Virtuelle Wahrungen

3 Anforderungen an eine WahrungGeldfunktionenGeldeigenschaften

4 Bitcoin Wallet

5 BitcoinJ

6 Transaktionen

7 Blockchain

8 Bitcoin Miner

9 Bitcoin Sicherheit

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1. Bitcoin - virtuelle Wahrung

• Dezentrale virtuelle Wahrung in einem Peer-to-PeerNetzwerk

• 2008 von Satoshi Nakamoto veroffentlicht• Mathematisches Konzept anstelle von zentraler

Autoritat oder Vermittler zur Senkung derTransaktionskosten

• Mai 2010 erste reale Bitcoin Zahlung: Programmiererin Florida bezahlt 2 Pizzen mit 10.000 Bitcoins derZeitwert heute entspricht ca. 4,5 Mio. Euro

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1. Bitcoin - virtuelle Wahrung

Abbildung: Kursentwicklung des Bitcoin

• Sehr heftige Kursschwankungen

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2. Virtuelle Wahrungen

EZB unterteilt in drei Erscheinungsformen1 geschlossene virtuelle Wahrung (z.B. Wahrung in

MMORPGs)2 unidirektionale virtuelle Wahrung (z.B. Facebook

Credits)3 bidirektionale virtuelle Wahrung (z.B. Bitcoin)

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3.1 Geldfunktionen

• Zahlungsmittelfunktion• Wertaufbewahrungsfunktion• Recheneinheitsfunktion

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3.1 Zahlungsmittelfunktion

Allgemein:• Wichtigste und

bekannteste Funktioneiner Wahrung

• Naturalwirtschaft:

”double coincidence ofwants“

• Geld als universalesTauschgut

Bitcoin:• Bitcoins genau aus

diesem Grund erfunden• Dennoch Anfangs

nicht sehr hoheAkzeptanz

• Bitcoin auf dem Wegdiese Funktion immerstarker zu erfullen

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3.1 Wertaufbewahrungsfunktion

Allgemein:• Lost die zeitliche und

raumliche Problematik• Wert des

Tauschmittels bleibtrelativ stabil

• Lebensmittelbeispielsweise konntenverfaulen, was zuWertverfall fuhrt

Bitcoin:• Sehr starke

Kursschwankungenabhangig vonPopularitat undAkzeptanz

• Nicht sicher dass derBTC in naher Zukunftnoch denselben Wertbesitzt

• Bitcoin erfullt dieWertaufbewahrungs-funktionnicht

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3.1 Recheneinheitsfunktion

Allgemein:• Kein subjetiver Wert

der jeweiligenBetrachtung desBesitzers derTauschware

• Jeder Ware kann einabsoluter Preis inGeldeinheiten zugeteiltwerden

Bitcoin:• im Programmcode

realisiert• kleinstmogliche Einheit

0.00000001 BTC = 1Satoshi

• BTC erfullt dieseFunktion

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3.2 Geldeigenschaften

• Knappheit bzw. Seltenheit• Haltbarkeit• Homogenitat• Teilbarkeit

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3.2 Knappheit bzw. Seltenheit

Allgemein:• Kleinere Mengen

Geldeinheiten sollenTauschgeschaftermoglichen

Bitcoin:• Abhangig vom Kurs

kann dieMarktkapitalisierungstark schwanken

• Maximalanzahl undDezimalstellen konntendurch Kernentwicklerverandert werden

• Knappheit deshalb nurteilweise erfullt

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3.2 Haltbarkeit

Allgemein:• Waren- und

Naturalguter verlierenim Laufe der Zeit anSubstanz und Qualitat

• Geld soll also seinenWert im Zeitverlaufhalten

Bitcoin:• Durch Blockchain

sichert sich dasNetzwerk selber ab

• Technisch nichtmoglich Bitcoins zuzerstoren

• Bitcoin erfullt dieseEigenschaft

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3.2 Homogenitat

Allgemein:• Selbe Qualitat und

Beschaffenheitinnerhalb des Geldes

• Naturalguterunterscheiden sich oftin Große, Gewicht oderForm

Bitcoin:• Schlecht auf Digitale

Wahrung anwendbar,da Bezug aufBeschaffenheit, Optik,Design oder Form

• Dadurch losst sichdiese Eigenschaftweder bestatigen nochabstreiten

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3.2 Teilbarkeit

Allgemein:• Es sollen sowohl sehr

große als auchbesonders kleineMengen tauschbar seinohne dass dieTransport oderTransaktionskostendabei signifikantsteigen

Bitcoin:• Munzen konnen in 8

Nachkommastellenunterteilt werden

• Preise niedriger als 1Cent konnen damitrealisiert werden

• Eigenschaft vomBitcoin erfullt

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5. Bitcoin Wallet

• Enthalten keine Geldeinheiten, sondern Schlusselpaare(Private/Public Key)

• Verwaltung von Transaktionen• Beispiele: Bitcoin Core(C++), Bitcoin Wallet(Java),

Armory(Python)

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5. Bitcoin Wallet

Abbildung: Bitcoin Core

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5. Bitcoin Schlussel

• Private Key ist eine Zufallszahl zwischen 1 und 1077

• Public Key wird aus Private Key berechnet werden.• Elliptische-Kurven-Kryptosystem ECDSA in

standardisierter 256-Bit-Konfiguration secp256k1.• Private Key dient zum Signieren von Transaktionen.

Verlust bedeutet auch Verlust der dazugehorigenBitcoins.

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5. Bitcoin Adresserzeugung

Abbildung: Bitcoin Adresserzeugung

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6. BitcoinJ

• BitcoinJ ist eine Library fur das Bitcoin Protokoll• Nur kleiner Teil der Blockchain wird heruntergeladen• Benutzt Bitcoin Testnet

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7. Transaktionen

• Nachricht an das Bitcoin Netzwerk mit Sender,Empfanger, Bitcoins und Digitaler Signatur

• Signatur wird durch den private key des Wallets erzeugt• Andere Knoten im Netzwerk konnen mithilfe des public

keys die Signatur verifizieren

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7. Transaktion Beispiel

Alice will Bob 5 Bitcoins uberweisen.

Abbildung: Transaktions Beispiel

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7. Transaktion Beispiel

Eine echte Transaktion als Beispiel.

Abbildung: In/Outputs

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7. Transaktionskette

Abbildung: Transaktionskette

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7. Double Spending Problem

• Digitale Signatur• Referenzierte Inputs

Abbildung: Double Spending Problem24 / 35

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8. Blockchain

• Zur Losung des double spending problems• Transaktionen werden in Blocke zusammengefasst• → Zur Einigung, welche Transaktionen gultig sind

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8.1 Ungeordnete Transaktionen

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9. Bitcoin Miner

• Transaktionen werden zusammen mit einem Zufalligen”Guess”gehasht → muss unter einen gewissen Wertkommen

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9. Bitcoin Miner

• Wenn zwei Blocke gleichzeitig gefunden werden, wirddie Blockchain aufgeteilt

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9.1 Blockchain Verzweigungen

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9.2 Blockchain

• Sobald jetzt der nachste Block gefunden wird, wird dielangste Kette als gultig akzeptiert und die KurzereKette verworfen

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• Derjenige der den Block lost bekommt eine Belohnung

Abbildung: Anzahl Bitcoins uber Zeit

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10. Angriffszenario

Abbildung: 51 Prozent Angriff

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10. Bitcoin Sicherheit

• Transaktionssignatur fur jede Transaktion anders →keine Falschung von Transaktionen ohne des privateKeys

• Sicherheit beruht auf Integritat der langsten Blockchain• Kein direkter Diebstahl moglich, nur des privaten

Schlussels

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10.1 Bitcoin Anonymitat

• Nur IP und public key sichtbar• Anzahl an moglichen public keys betragt 2160

• Anonyme Erzeugung des private/public keys

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Ende

• Vielen Dank fur Ihre Aufmerksamkeit!• Christoph Schwengler, Dennis Strahhuber und Oliver

Remy

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