Ethereum ist ein verteiltes System im Bereich der Finanztechnologie, welches das Anlegen, Verwalten und Ausführen von dezentralen Programmen bzw. Kontrakten (Smart Contracts) in einer eigenen Blockchainanbietet.[3] Es stellt damit einen Gegenentwurf zur klassischen Client-Server-Architektur dar.

Ethereum verwendet die interne Kryptowährung Ether (abgekürzt mit ETH) als Zahlungsmittel für Transaktionsverarbeitungen, welche durch teilnehmende Computer abgewickelt werden.

Ether ist Stand Januar 2019 nach Bitcoin die Kryptowährung mit der zweitgrößten Marktkapitalisierung.[4]

Technik

Ethereum basiert, wie auch Bitcoin, auf der Blockchain-Technologie. Im Unterschied zu Bitcoin ist Ethereum jedoch keine reine Kryptowährung, sondern auch eine Plattform für sogenannte Dapps (Distributed Apps), die aus Smart Contracts bestehen. Für Smart Contracts gibt es eine Vielzahl von Anwendungen, unter anderem E-Voting-Systeme, virtuelle Organisationen, Identitätsmanagement und Crowdfunding.[5]

Ethereum ist ein verteiltes System, dessen Teilnehmer (Ethereum Accounts oder Contracts) das Ethereum-eigene Peer-to-Peer-Netzwerk nutzen, um Daten ohne einen zentralen Server auszutauschen. Alle Teilnehmer arbeiten mit einer gemeinsamen Datenbasis, der Ethereum-Blockchain. Um teilzunehmen, bedarf es eines Ethereum-Clients,[6] der sich vor der Verwendung mit dem Netzwerk synchronisiert, also jede seit der letzten Synchronisation in der Blockchain dokumentierte Transaktion herunterlädt und überprüft. Für die initiale Synchronisation gibt es bei einigen Clients einen Schnellmodus, bei dem nicht die komplette Blockchain heruntergeladen werden muss.[7] Als Wallets dienen Ethereum Wallet, Mist,[8] MyEtherWallet,[9] Parity,[10] sowie Exodus[11] (Multi-Asset Wallet für verschiedene Kryptowährungen). Sogenannte „Light Clients“ ermöglichen es, mit wenig Kapazitäten den Status eines Teils der gesamten Ethereum-Plattform zu überwachen oder einzelne Transaktionen zu verifizieren. Diese sind jedoch Stand Oktober 2016 noch in der Entwicklung.[12]

Erstellt wird Ethereum momentan noch durch einen sogenannten Proof-of-Work-Algorithmus, welcher im Laufe der Entwicklungsphasen jedoch durch einen Proof-of-Stake-Algorithmus ersetzt werden soll. Möchte man sich heute (Stand April 2017) also aktiv an der Herstellung von Ethereum beteiligen, dann ist dies über Ethereum-Mining möglich. Dabei wird auf der CPU oder der GPU ein spezieller Algorithmus (Ethash) ausgeführt. Als Belohnung erhalten die Ethereum-Miner im Gegenzug Ether. Um ihre Leistung zu bündeln und so die Chancen auf eine Belohnung zu erhöhen, schließen sich die Ethereum-Miner in Mining Pools zusammen.[13]

Ethereum besteht aus einer Reihe von Komponenten bzw. Konzepten, die ineinander verzahnt sind:

Nodes

Ein Node ist ein Computer, der Teil des Ethereum-Netzwerkes ist. Dieser speichert entweder eine unvollständige (Light Client) oder vollständige (Full Node) Kopie der Blockchain und schreibt diese permanent fort. Des Weiteren gibt es so genannte Mining-Nodes, die Transaktionen bestätigen, also minen.[14]

Smart Contracts

→ Hauptartikel: Smart Contract

Smart Contracts sind Programme, die automatisch ausgeführt werden, sobald eine in dem Contract festgelegte Summe in Ether überwiesen wurde. Damit ist keine (manuelle) Überprüfung eines Zahlungseingangs mehr erforderlich, denn die Überweisung startet direkt die im Programm festgelegte Gegenleistung.

Jede Transaktion wird innerhalb der gesamten Blockchain – also auf allen mit dem Netzwerk verbundenen Geräten – gespeichert. Das dezentrale Konzept der Blockchain prüft die Integrität der gesamten Datenbank permanent.[15]

Die Smart Contracts werden meist in der für Ethereum eigens entwickelten Programmiersprache Solidity geschrieben. Sie werden dann in Bytecode übersetzt und auf der Ethereum Virtual Machine (EVM) ausgeführt. Eine virtuelle Maschine kapselt grundsätzlich eine Client-Umgebung von der Host-Umgebung, also den anderen Anwendungen auf einem Computer, ab.

Dezentrale Apps (DApps)

Dapps sind Programme, die auf der Blockchain und damit auf allen Nodes parallel ausgeführt werden. Am einfachsten stellt man sich eine Dapp als eine Website vor. Während jedoch klassische Websites via API mit einem zentralen Server und ggf. Datenbanken verbunden sind, ist die Dapp via Smart Contract mit der Blockchain verbunden. Die Dapp „kauft“ über den Smart Contract mittels Ether das „Gas“ – anschaulich ein Treibstoff – welches für ihre Ausführung auf der Blockchain benötigt wird.

Dies ist teurer und langsamer als das traditionelle Client-Server-Modell, bietet aber einige Vorteile: Auf zentralisierten Servern können Angreifer Daten manipulieren. Das dezentrale Konzept der Blockchain prüft jedoch die Integrität der gesamten Datenbank permanent. Somit sind dezentrale Apps fehlertolerant, unabänderlich und erleiden keine Verbindungsunterbrechungen.[3]

Ether

Ether ist die „Währung“ des Ethereum-Netzwerkes. Das Netzwerk erlaubt es jedoch, beliebige weitere Währungen – so genannte Tokens – zu erzeugen, welche dann für Ether gehandelt werden können.

Aktuell befinden sich etwa 103 Millionen Ether im Umlauf. Mit einer Marktkapitalisierung von etwa 7,8 Milliarden Euro (Stand 7. Dezember 2018) ist das Ethereum hinter dem Bitcoin-Netzwerk und Ripple das drittgrößte Kryptowährungssystem. Wiederum bietet es mehr Funktionen als ein Währungssystem.[4]

Decentralized Autonomous Organization (DAO)

Eine Decentralized Autonomous Organization (DAO, deutsch dezentrale autonome Organisation) ist eine Organisation, deren Managementstruktur und -regeln digital und unveränderbar durch einen Smart Contract festgeschrieben werden, diese dezentral (hier durch das Ethereum-Netzwerk) ausgeführt werden und daher ohne konventionelle Entscheidungsgremien wie einen Vorstand auskommt.

The DAO

The DAO ist die bekannteste DAO, die bisher im Ethereum-Blockchain implementiert wurde. Sie wurde von der Firma Slock.it[16] entwickelt und veröffentlicht.[17] Grob zusammengefasst besteht die Aufgabe von The DAO darin, Ether (die Standard-Kryptowährung in Ethereum) durch Verkauf von Stimmberechtigungsanteilen einzunehmen, ein Entscheidungsgremium über die Verwendung des gesammelten Ethers abzuhalten und entsprechend das gesammelte Ether zu überweisen. Es handelt sich also um eine autonome und automatisierte Investmentfirma.[18] The DAO wurde im April 2016 in die Blockchain hochgeladen und durchlief ein Crowdfunding bis zum 28. Mai 2016 (gekauft wurde mit der Kryptowährung Ether). The-DAO-Token, die zur Stimmabgabe für die in The DAO getroffenen Entscheidungen berechtigen, können auf diversen Kryptobörsen gehandelt werden.[19][20]

Am 17. Juni 2016 hat ein Unbekannter durch einen Fehler im Smart Contract von The DAO 3,6 Millionen Ether unbrauchbar gemacht.[21] Diese waren zum damaligen Zeitpunkt mehr als 65 Millionen Euro wert.[22] Eine harte Abspaltung (englisch ‚hard fork‘), die den Angriff rückgängig macht, war in der Community sehr umstritten, wurde dann aber in einer Abstimmung beschlossen.[23][24][25][26] Durch diese harte Abspaltung wurden der angreifenden DAO die Ethers entzogen; daraus entstanden zwei Blockchains, von denen die ursprüngliche als Ethereum Classic (ETC) weitergeführt wird. Die Ethereum Foundation hat anhand verschiedener Metriken und der Abstimmung der Community entschieden, ihre Entwicklungstätigkeit nur auf die abgespaltene (oder geforkte) Hauptblockchain (weiterhin Ethereum genannt) zu beschränken und sich nicht mit Ethereum Classic zu beschäftigen.[27]

Clients

Es gibt mehrere Implementierungen von Ethereum-Clients, also Enduser-Anwendungsprogrammen:

ERC-721/Non-Fungible Tokens

Die Ethereum-Community hat das ERC-721-Protocol zum Standard für Non-Fungible Tokens auf Ethereum erklärt.[36][37]

Geschichte

Ethereum wurde ursprünglich Ende 2013 von Vitalik Buterin im Whitepaper „Ethereum: A Next Generation Smart Contract & Decentralized Application Platform“[38] allgemein beschrieben[39] und im Januar 2014 auf der North American Bitcoin Conference in Miami vorgestellt.[40] Gavin Wood, Mitbegründer des Projekts, veröffentlichte im April 2014 mit dem „Ethereum Yellow Paper“[41] die formale Spezifikation und das Design der Ethereum Virtual Machine (EVM).[42] Im Juli 2015 wurde der Betrieb des Ethereum-Netzwerkes gestartet.[43] Nur sieben Monate später, am 29. Februar 2016, erreichte die in Ethereum verwendete Kryptowährung Ether eine Marktkapitalisierung von über 500 Millionen US-Dollar. Weitere zwei Wochen später, am 12. März 2016, hatte sich diese bereits verdoppelt und Ether konnte eine Marktkapitalisierung von über einer Milliarde Dollar verzeichnen.[4] Die Entwicklung wird von der schweizerischen Stiftung Ethereum (Ethereum Foundation) geleitet.[44]

Mitgründer ist der ehemalige Goldman-Sachs-Manager Joseph Lubin, der mit seiner New Yorker Firma ConsenSys Anwendungen für Ethereum entwickelt.[45] Er war CEO von der in der Schweiz ansässigen Anfang 2014 gegründeten Ethereum Switzerland GmbH (EthSuisse). Ebenfalls 2014 erfolgte die Gründung einer Schweizer Ethereum Stiftung und Non-Profit-Organisation, die zur Finanzierung der Kosten der Entwicklung eine Ethereum-Bitcoin-Crowdfunding-Kampagne startete, in der die ersten erzeugten Ether gegen Bitcoin verkauft wurden, wobei insgesamt über 18 Millionen US-Dollar zusammenkamen. Im März 2017 gründeten Forschungsgruppen, Startups und große Unternehmen und Banken die Enterprise Ethereum Alliance (EEA).

Ethereum classic wurde Anfang 2019 zum Ziel von Hackern, die das Blockchainnetzwerk angriffen und Kryptowährung im Gegenwert von etwa 1,5 Millionen USD erbeuteten. Sie hatten sich dazu offenbar Kontrolle über das Mining-Netzwerk verschafft und die Blockchain reorganisiert, so dass die Einheiten der Währung doppelt ausgegeben werden konnten. Der Handelsplatz Coinbase stoppte daraufhin den Handel mit ethereum classic.[46]

Entwicklungsphasen

Im Juli 2015 wurde die Ethereum-Beta mit dem Namen Ethereum Frontier veröffentlicht. Ethereum Frontier war das Grundgerüst für Ethereum, und die Hauptfunktionen bestanden in der Implementierung eines Proof-of-Work-Algorithmus und verteilt ausgeführten Programmen, sogenannte Smart Contracts.

Im März 2016 wechselten die Entwickler von der Frontierphase zu dem nächsten Zwischenziel „Homestead“.[47] Homestead sorgte vor allem dafür, dass die Nutzung von Ethereum sicherer wird, da Fehler behoben wurden.

Die weiteren Hauptziele der Ethereum-Entwickler sind „Metropolis“ und „Serenity“. Im Zwischenziel Metropolis sollen Anwendungen für den Endverbraucher und somit eine „Mainstream-Phase“ entstehen. Metropolis wird den Endverbrauchern die Nutzung z. B. durch Light Clients erleichtern, diese müssen nicht mehr die gesamte Ethereum-Blockchain herunterladen und entlasten somit den eigenen Computer. Eine weitere Neuerung erfolgt mit der Implementierung von ZK-SNARKS, die es ermöglicht, vollkommen anonyme Transaktionen im öffentlichen Ethereum-Netzwerk zu tätigen.[48]

Das Endziel Serenity sorgt für den Wechsel vom Proof-of-Work-Algorithmus zu einem Proof-of-Stake-Algorithmus.[49]

Bildnachweis
Wikipedia.org
Dieser Text basiert auf dem Artikel Ethereum aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der Lizenz Creative Commons CC-BY-SA 3.0 Unported (Kurzfassung).
In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar.

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