Bitcoin & Blockchain · Grundlagen und Programmierung: Die Blockchain verstehen, Anwendungen entwickeln by Antonopoulos, Andreas M. -- Read -- Imperial Library of Trantor

Index

Titel Impressum Widmung Inhalt Vorwort Glossar 1 Einführung

Was ist Bitcoin? Geschichte des Bitcoins Bitcoin: Anwendungsfälle, Anwender und deren Geschichten Erste Schritte Wahl einer Bitcoin-Wallet Schnelleinstieg Ihr erster Bitcoin Den aktuellen Bitcoin-Preis ermitteln Bitcoin senden und empfangen

2 Wie Bitcoin funktioniert

Transaktionen, Blöcke, Mining und die Blockchain Bitcoin-Übersicht Eine Tasse Kaffee kaufen Bitcoin-Transaktionen Inputs und Outputs von Transaktionen Transaktionsketten Wechselgeld Gängige Transaktionsformen Eine Transaktion konstruieren Die richtigen Inputs Die Outputs erzeugen Die Transaktion zum Kassenbuch hinzufügen Bitcoin-Mining Transaktionen in Blöcke einfügen Die Transaktion einlösen

3 Bitcoin Core: die Referenzimplementierung

Bitcoin-Entwicklungsumgebung Bitcoin Core aus dem Quellcode kompilieren Wahl einer Bitcoin-Core-Release Den Bitcoin-Core-Build konfigurieren Die Bitcoin-Core-Executables erzeugen Einen Bitcoin-Core-Knoten ausführen Bitcoin Core zum ersten Mal ausführen Den Bitcoin-Core-Knoten konfigurieren Bitcoin Core Application Programming Interface (API) Informationen zum Status des Bitcoin-Core-Clients abrufen Transaktionen untersuchen und decodieren Blöcke untersuchen Die Bitcoin Core API nutzen Alternative Clients, Bibliotheken und Toolkits C/C++ JavaScript Java Python Ruby Go Rust C# Objective-C

4 Schlüssel und Adressen

Einführung Public-Key-Kryptografie und Kryptowährungen Private und öffentliche Schlüssel Private Schlüssel Öffentliche Schlüssel Kryptografie mit elliptischen Kurven Einen öffentlichen Schlüssel generieren Bitcoin-Adressen Base58- und Base58Check-Codierung Schlüsselformate Schlüssel und Adressen in Python implementieren Fortgeschrittene Schlüssel und Adressen Verschlüsselte private Adressen (Encrypted Private Keys, BIP-38) Pay-to-Script-Hash-(P2SH-)Adressen und Multisig-Adressen Vanity-Adressen Paper-Wallets

5 Wallets

Wallet-Technologie in der Übersicht Nichtdeterministische (zufallsbasierte) Wallets Deterministische (Seed-basierte) Wallets HD-Wallets (BIP-32/BIP-44) Seeds und mnemonische Codes (BIP-39) Die Wallet-Best-Practices Eine Bitcoin-Wallet verwenden Details der Wallet-Technologie Mnemonische Codewörter (BIP-39) Eine HD-Wallet aus dem Seed-Wert erzeugen Einen erweiterten öffentlichen Schlüssel in einem Webshop nutzen

6 Transaktionen

Einführung Transaktionen im Detail Transaktionen – hinter den Kulissen Transaktions-Outputs und -Inputs Transaktions-Outputs Transaktions-Inputs Transaktionsgebühren (Fees) Gebühren in Transaktionen einfügen Transaktionsskripte und Skriptsprache Turing-Unvollständigkeit Zustandslose Verifikation Konstruktion von Skripten (Lock + Unlock) Pay-to-Public-Key-Hash (P2PKH) Digitale Signaturen (ECDSA) Wie digitale Signaturen funktionieren Die Signatur verifizieren Arten von Signatur-Hashes (SIGHASH) Die Mathematik hinter ECDSA Die Bedeutung der Zufälligkeit für Signaturen Bitcoin-Adressen, Guthaben und andere Abstraktionen

7 Transaktionen und Skripting für Fortgeschrittene

Einführung Multisignatur Pay-to-Script-Hash (P2SH) P2SH-Adressen Vorteile von P2SH Redeem-Skript und Validierung Data Recording Output (RETURN) Timelocks Transaktions-Locktime (nLocktime) Check Lock Time Verify (CLTV) Relative Timelocks Relative Timelocks mit nSequence Relative Timelocks mit CSV Median-Time-Past Timelock-Schutz gegen Fee-Sniping Skripte mit Ablaufsteuerung (Bedingungsklauseln) Bedingungsklauseln mit VERIFY-Opcodes Die Ablaufsteuerung in Skripten nutzen Komplexes Skriptbeispiel

8 Das Bitcoin-Netzwerk

Peer-to-Peer-Netzwerkarchitektur Arten und Rollen von Nodes Das erweiterte Bitcoin-Netzwerk Bitcoin-Relay-Netzwerke Netzwerkerkundung Full Nodes »Inventar« austauschen SPV-Nodes (Simplified Payment Verification) Bloomfilter Wie Bloomfilter funktionieren Wie SPV-Nodes Bloomfilter nutzen SPV-Nodes und Privatsphäre Verschlüsselte und authentifizierte Verbindungen Tor-Transport Peer-to-Peer-Authentifizierung und -Verschlüsselung Transaktionspools

9 Die Blockchain

Einführung Struktur eines Blocks Block-Header Blockkennungen: Block-Header und Blockhöhe Der Genesis-Block Blöcke in der Blockchain verlinken Merkle Trees (Hashbäume) Merkle Trees und Simplified Payment Verification (SPV) Bitcoins Test-Blockchains Testnet – Bitcoins Testspielwiese Segnet – das Segregated-Witness-Testnet Regtest – die lokale Blockchain Test-Blockchains für die Entwicklung nutzen

10 Mining und Konsens

Einführung Bitcoin-Ökonomie und Währungsgenerierung Dezentralisierter Konsens Unabhängige Verifikation von Transaktionen Mining-Nodes Transaktionen in Blöcken zusammenfassen Die Coinbase-Transaktion Coinbase-Belohnungen und Gebühren Struktur der Coinbase-Transaktion Coinbase-Daten Die Block-Header aufbauen Mining des Blocks Proof-of-Work-Algorithmus Target-Darstellung Retargeting zur Anpassung der Difficulty Den Block erfolgreich schürfen Einen neuen Block validieren Ketten von Blöcken zusammensetzen und auswählen Blockchain-Forks Mining und der Hashing-Wettlauf Die Lösung mit der Extra-Nonce Mining-Pools Konsensangriffe Die Konsensregeln ändern Hard Forks Hard Forks: Software, Netzwerk, Mining und die Chain Divergierende Miner und Difficulty Umstrittene Hard Forks Soft Forks Kritik an Soft Forks Soft-Fork-Signalisierung mittels Blockversion BIP-34-Signalisierung und -Aktivierung BIP-9-Signalisierung und -Aktivierung Entwicklung von Konsenssoftware

11 Bitcoins und Sicherheit

Sicherheitsgrundsätze Bitcoin-Systeme sicher entwickeln Die Wurzel des Vertrauens Best Practices für den Nutzer Physische Speicherung von Bitcoins Hardware-Wallets Risiken abwägen Risiken verteilen Multisignaturen und Kontrolle Überlebensfähigkeit Fazit

12 Blockchain-Anwendungen

Einführung Grundbausteine (Primitive) Anwendungen aus Grundbausteinen Colored Coins Colored Coins nutzen Colored Coins ausstellen Colored-Coins-Transaktionen Counterparty Zahlungs- und Zustandskanäle Zustandskanäle – grundlegende Konzepte und Terminologie Einfaches Zahlungskanalbeispiel Vertrauensfreie Kanäle aufbauen Asymmetrisch widerrufliche Commitments Hash Time Lock Contracts (HTLC) Geroutete Zahlungskanäle (Lightning Network) Einfaches Lightning-Network-Beispiel Lightning Network – Transport und Routing Vorteile des Lightning Network Fazit

A Das Bitcoin-Whitepaper von Satoshi Nakamoto

B Operatoren, Konstanten und Symbole der Transaktions-Skriptsprache C Bitcoin Improvement Proposals D Segregated Witness E Bitcore F pycoin, ku und tx G Bitcoin-Explorer-(bx-)Befehle

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