Bitcoin ist nicht disruptiv, weil es digital, virtuell oder kryptographisch ist, sondern weil es ohne Intermediär auskommt. Entstanden in den Hochzeiten der Finanzkrise, in der das Vertrauen in Banken erschüttert war, fragten sich die Erdenker des Bitcoins, wie man sichere Transaktionen tätigen kann, ohne eine zentralisierte Vertrauensstelle zu brauchen. Das Transaktionsbuch, in welchem Kontostände und Transaktionen verzeichnet sind, ist im dezentralen Fall nicht mehr bei einer sicheren Bank hinterlegt, sondern muss jedem Teilnehmer zugänglich und durch ihn einsehbar und veränderbar sein.
Jedoch muss gleichzeitig sichergestellt sein, dass sich alle Kopien des Transaktionsbuchs gleichen. Es muss also ein Konsens zwischen vielen sich unbekannten Netzwerkteilnehmern gefunden werden, die sich möglicherweise nicht vertrauen. Die Entwickler von Bitcoin fanden mit der Blockchain als Konsensus-Protokoll erstmals eine Lösung für dieses Problem.
Eine Blockchain ist – wie der Name schon sagt – eine Kette aus Blöcken. Im Falle von Bitcoin enthalten diese Blöcke Transaktionsdaten mit Informationen darüber, wer wem wieviel Bitcoins gezahlt hat. Neben den Transaktionsdaten besteht der Block aus dem sogenannten Hash-Wert des vorherigen Blocks und einer Nonce.
Ein Hash-Wert ist eine Zeichenfolge, die als digitaler Fingerabdruck interpretiert werden kann, die Nonce eine beliebige Zahl. Allen Teilnehmern des Netzwerkes sind die Transaktionsdaten sowie der Hashwert des vorherigen Blocks bekannt, lediglich die Nonce ist variabel.
Um den nächsten Block zu generieren, gilt es einen neuen Hash-Wert zu finden, der sich als Funktion dieser drei Größen ergibt. Hierbei wird die Nonce so lange variiert, bis der resultierende Hash-Wert die gewünschte Form ergibt. Gewünschte Form heißt in diesem Fall einfach nur, dass der Hashwert eine im Bitcoin-Protokoll festgelegte Anzahl an Nullen an erster Stelle hat. Der Rest der Zeichenfolge ist unwichtig.
Die Hash-Funktion ist dabei nicht invertierbar, das heißt aus dem gewünschten Output (die Zeichenfolge mit der bestimmten Anzahl Nullen am Anfang) lässt sich kein Input bestimmen. Stattdessen muss man im Grunde raten. Dies geschieht, indem die Nonce zufällig variiert wird.
Dieser Prozess wird Mining genannt: Miner probieren per Zufallsprinzip Nonces aus, bis man schließlich einen Wert gefunden hat, der den gewünschten Output ergibt (im Fall oben: 906.701). Sobald ein passender Wert gefunden wurde, wird er in das Netzwerk geschickt. Die Verifizierung ist dann durch einfaches Einsetzen der gefundenen Nonce in die Hash-Funktion leicht zu vollziehen. Validieren die anderen Teilnehmer den gefundenen Block, wird dieser an die Kette angehängt.