UTXOs erklärt: Wie Bitcoin und ähnliche Kryptos den Besitz nachverfolgen

Was ist ein UTXO und warum sollte mich das interessieren?

Stellen Sie sich vor, Sie versuchen, Geld ohne Bankkonten zu verfolgen. Woher wüssten Sie, wem was gehört? Einige Kryptowährungen, wie der berühmte Bitcoin, lösen dies mit einem Konzept namens Unspent Transaction Output oder UTXO. Vergessen Sie einen einzigen Kontostand, der steigt und fällt. Denken Sie stattdessen an UTXOs wie einzelne Münzen oder Geldscheine in Ihrer physischen Brieftasche.

Jeder UTXO repräsentiert einen bestimmten Betrag an Kryptowährung, den Sie erhalten und noch nicht ausgegeben haben. Es ist, als hätten Sie einen 10-Euro-Schein, einen 5-Euro-Schein und drei 1-Euro-Münzen – dies sind unterschiedliche Wertstücke, die Sie kontrollieren. Dieses Konzept zu verstehen ist entscheidend, denn es ist das Fundament dafür, wie Bitcoin und viele andere digitale Währungen Besitz nachverfolgen und Transaktionen verwalten. Es unterscheidet sich grundlegend von Ihrem traditionellen Bankkonto, und diesen Unterschied zu begreifen, ist der erste Schritt, um wirklich zu verstehen, wie diese Kryptowährungen „unter der Haube“ funktionieren.

Wie verwendet Bitcoin UTXOs anstelle von Kontoständen?

Ihre Bank verfolgt Ihr Geld über einen Kontostand – eine einzige Zahl, die sich ändert, wenn Sie Geld einzahlen oder abheben. Bitcoin und ähnliche Kryptowährungen, die das UTXO-Modell verwenden, funktionieren nicht auf diese Weise. Sie führen keinen laufenden Saldo für die Adresse jedes Nutzers.

Stattdessen ist Ihr „Guthaben“ in Bitcoin tatsächlich die Gesamtsumme aller einzelnen UTXOs, die mit Ihren kryptografischen Adressen verbunden sind. Stellen Sie es sich so vor, als besäßen Sie eine Sammlung spezifischer digitaler „Geldscheine“ (die UTXOs), die über das öffentliche Register verstreut sind und alle mit Adressen verknüpft sind, die Sie über Ihre privaten Schlüssel kontrollieren. Sie haben nicht nur einen Kontostand; Sie besitzen eindeutige, ausgabefähige Stücke digitalen Geldes.

Wie werden UTXOs in einer Transaktion erstellt und ausgegeben?

Jeder UTXO hat einen Lebenszyklus. Er beginnt seine Existenz als Output einer vorherigen Transaktion. Er liegt auf der Blockchain, wartet geduldig und ist als „unausgegeben“ (unspent) markiert. Wenn Sie sich entscheiden, Kryptowährung zu senden, wählen Sie einen oder mehrere Ihrer UTXOs aus, um sie als Inputs für Ihre neue Transaktion zu verwenden.

Diese Transaktion „verbraucht“ effektiv die UTXOs, die Sie als Inputs verwendet haben, und markiert sie für immer als ausgegeben. Gleichzeitig erstellt die Transaktion einen oder mehrere neue UTXOs als Outputs. Diese neuen UTXOs repräsentieren die Gelder, die an den/die Empfänger gesendet werden, und oft auch jegliches „Wechselgeld“, das an Sie zurückgeht. Damit eine Transaktion gültig ist, muss der Gesamtwert der Inputs gleich oder größer sein als der Gesamtwert der Outputs zuzüglich einer eventuell enthaltenen Transaktionsgebühr, die an die Netzwerk-Validatoren (Miner) gezahlt wird.

Warum erzeugen meine Krypto-Transaktionen manchmal „Wechselgeld“?

Haben Sie jemals einen 4-Euro-Kaffee mit einem 10-Euro-Schein bezahlt und 6 Euro zurückbekommen? Das UTXO-Modell funktioniert ähnlich. Wenn Sie einen UTXO im Wert von beispielsweise 0,5 Bitcoin besitzen, aber nur 0,1 Bitcoin an jemanden senden möchten, können Sie nicht einfach ein Stück von diesem UTXO „abbrechen“.

Stattdessen verwendet Ihre Transaktion den gesamten 0,5 BTC UTXO als Input. Sie erstellt dann zwei neue Outputs: einen UTXO im Wert von 0,1 BTC, der an die Adresse des Empfängers gesendet wird, und einen weiteren UTXO im Wert von etwas weniger als 0,4 BTC (die ursprünglichen 0,5 BTC abzüglich der gesendeten 0,1 BTC, abzüglich einer kleinen Transaktionsgebühr), der an eine neue Wechselgeld-Adresse zurückgesendet wird, die Sie kontrollieren. Ihre Wallet-Software erledigt diesen Prozess normalerweise automatisch und erstellt eine neue Adresse für das Wechselgeld, um Ihre Privatsphäre zu verbessern.

Woher kommt mein Wallet-„Guthaben“, wenn alles nur UTXOs sind?

Wenn Bitcoin keine einzelne Kontostand-Nummer speichert, wie zeigt Ihnen dann Ihre Krypto-Wallet an, wie viel Sie besitzen? Ihre Wallet-Software übernimmt hier die Hauptarbeit. Sie verwahrt Ihre privaten Schlüssel, die Ihnen die Kontrolle über Ihre Adressen auf der Blockchain geben.

Die Wallet scannt kontinuierlich das öffentliche Blockchain-Register und identifiziert alle UTXOs, die mit den von Ihren Schlüsseln kontrollierten Adressen verbunden sind. Anschließend addiert sie den Wert all dieser einzelnen, unausgegebenen Kryptowährungs-Stücke. Die Gesamtsumme, die sie berechnet, ist das „Guthaben“, das Sie in Ihrer Wallet-Oberfläche sehen. Denken Sie daran: Die Wallet hält die Schlüssel zur Kontrolle Ihrer Gelder; die tatsächlichen UTXOs, die Ihre Gelder repräsentieren, existieren öffentlich im verteilten Blockchain-Register (Ledger).

Wie kann ich UTXOs auf der Blockchain sehen?

Sie können mit Werkzeugen namens Blockchain Explorer einen Blick unter die Haube von UTXO-basierten Blockchains werfen. Diese Websites ermöglichen es jedem, die öffentlichen Aufzeichnungen von Transaktionen einzusehen. Auch wenn sie vielleicht nicht explizit „Ihre UTXOs“ säuberlich auflisten (da sie nicht wissen, wer Sie sind), können Sie einzelne Transaktionen untersuchen.

Indem Sie eine Transaktions-ID oder eine öffentliche Adresse nachschlagen, können Sie die Inputs (welche UTXOs ausgegeben wurden) und die Outputs (welche neuen UTXOs erstellt wurden) sehen. Diese Outputs repräsentieren potenzielle UTXOs. Wenn Sie Ihre öffentlichen Adressen kennen, können Sie Transaktionen verfolgen, die diese betreffen, und die daraus resultierenden unausgegebenen Outputs identifizieren. Dies unterstreicht die öffentliche, aber pseudonyme Natur dieser Blockchains – die Daten sind offen, aber die Verknüpfung von Adressen mit realen Identitäten erfordert externe Informationen.

Was sind die Hauptunterschiede zwischen dem UTXO- und dem Kontomodell?

Kryptowährungen verfolgen den Besitz hauptsächlich auf zwei Arten: das UTXO-Modell und das Kontomodell. Den Unterschied zu verstehen, hilft zu klären, wie verschiedene Kryptos funktionieren.

Das UTXO-Modell, das von Bitcoin, Litecoin und anderen verwendet wird, stellt den Zustand des Systems als eine Sammlung von diskreten, ausgabefähigen Outputs dar (wie digitales Bargeld). Die Überprüfung von Transaktionen beinhaltet die Prüfung, ob die Inputs (die ausgegebenen UTXOs) gültig und unausgegeben sind.

Das Kontomodell, das von Ethereum, Solana und ähnlichen Plattformen verwendet wird, funktioniert eher wie ein Bankbuch. Es führt Konten mit Salden, die sich bei Transaktionen direkt erhöhen oder verringern. Die Überprüfung konzentriert sich darauf sicherzustellen, dass das sendende Konto über ausreichende Mittel verfügt, und aktualisiert den Status der beteiligten Konten. Während das Kontomodell oft als einfacher für komplexe Smart Contracts angesehen wird, kann das UTXO-Modell potenziell Vorteile bei der Transaktionsparallelisierung und bestimmten Datenschutztechniken bieten. Die Entwicklung von eUTXO zielt darauf ab, mehr Programmierbarkeit in das UTXO-Framework zu bringen.

Was sind die Vorteile des UTXO-Modells?

Das UTXO-Modell wurde vom Schöpfer (oder den Schöpfern) von Bitcoin nicht willkürlich gewählt; es bietet mehrere potenzielle Vorteile, die mit den Zielen einer dezentralen digitalen Währung übereinstimmen.

Ein Hauptvorteil ist das Potenzial für verbesserte Privatsphäre. Indem es die Verwendung neuer Adressen für Wechselgeld fördert, erschwert es die Nachverfolgung des Geldflusses zwischen Transaktionen im Vergleich zur Wiederverwendung einer einzigen Kontoadresse. Aus Sicherheitsperspektive macht die klare Unterscheidung zwischen ausgegebenen und unausgegebenen Outputs die Überprüfung der Transaktionsgültigkeit unkompliziert und hilft, das kritische Problem des Double-Spending (Doppelausgabe) zu verhindern. Jeder UTXO kann nur einmal ausgegeben werden.

Darüber hinaus kann die Unabhängigkeit von UTXOs zur Skalierbarkeit beitragen. Da die Überprüfung einer Transaktion nicht notwendigerweise vom Zustand unabhängiger Konten abhängt, können mehrere Transaktionen möglicherweise leichter parallel verarbeitet und überprüft werden. Philosophisch sehen einige das UTXO-Modell als stärker auf Dezentralisierung ausgerichtet an, da der Systemzustand durch verteilte Transaktionsoutputs definiert wird und nicht durch zentralisierte Kontostände.

Wie helfen UTXOs, Bitcoin-Diebstahl oder Doppelausgaben zu verhindern?

Die Kernsicherheit von UTXO-basierten Systemen wie Bitcoin hängt stark davon ab, wie diese Outputs verwaltet werden. Jeder UTXO ist einzigartig und kann nur einmal ausgegeben werden. Wenn eine neue Transaktion an das Netzwerk gesendet wird, führen Nodes (Computer, die das Netzwerk betreiben) mehrere Prüfungen durch.

Entscheidend ist, dass sie überprüfen, ob die als Inputs für die Transaktion aufgeführten UTXOs laut Blockchain-Aufzeichnung tatsächlich aktuell unausgegeben sind. Wenn ein UTXO bereits in einer früheren bestätigten Transaktion ausgegeben wurde, wird jede neue Transaktion, die versucht, ihn erneut auszugeben, abgelehnt. Dies ist die grundlegende Verteidigung gegen Double-Spending (Doppelausgaben).

Darüber hinaus erfordert das Ausgeben eines UTXO die Bereitstellung einer gültigen digitalen Signatur, die mit dem privaten Schlüssel generiert wird, der mit der Adresse verbunden ist, die diesen UTXO hält. Dies beweist den Besitz und autorisiert die Übertragung. Ohne den korrekten privaten Schlüssel kann der UTXO nicht ausgegeben werden, was unbefugten Zugriff oder Diebstahl verhindert (vorausgesetzt, der private Schlüssel selbst bleibt sicher).

Sind meine Transaktionen privat, wenn ich UTXOs verwende?

Es ist entscheidend zu verstehen, dass Blockchains wie Bitcoin pseudonym, nicht vollständig anonym sind. Alle Transaktionen, einschließlich der Sende- und Empfangsadressen und der Beträge, werden öffentlich und dauerhaft im Blockchain-Register aufgezeichnet, sodass jeder sie einsehen kann.

Diese öffentlichen Adressen sind jedoch Zeichenketten, die nicht direkt mit Ihrer realen Identität verknüpft sind, es sei denn, Sie legen diese Verbindung irgendwie offen (z. B. über eine Börse, die eine KYC-Verifizierung – Know Your Customer – erfordert, oder indem Sie Ihre Adresse öffentlich posten). Das UTXO-Modell fördert die Privatsphäre etwas, da das Erstellen neuer Adressen für den Empfang von Zahlungen und Wechselgeld es schwieriger macht, mehrere Transaktionen allein durch Beobachtung der Blockchain eindeutig einer einzelnen Entität zuzuordnen.

Umgekehrt schwächt die Wiederverwendung derselben Adresse für mehrere Transaktionen die Privatsphäre erheblich, da Beobachter so leicht alle Aktivitäten im Zusammenhang mit dieser Adresse verbinden können. Ausgefeilte Blockchain-Analysetechniken können manchmal auch Adressen clustern und potenziell pseudonyme Aktivitäten mit realen Identitäten verknüpfen.

Gibt es Nachteile oder Herausforderungen bei UTXOs?

Obwohl das UTXO-Modell Vorteile bietet, birgt es auch einige Herausforderungen und potenzielle Nachteile. Für Neulinge kann es weniger intuitiv sein als das vertraute Konto-/Saldo-Modell, das von Banken und einigen anderen Kryptowährungen wie Ethereum verwendet wird. Die Vorstellung, diskrete Geldbeträge anstelle eines einfachen Saldos zu verwalten, erfordert ein Umdenken.

Eine weitere technische Herausforderung ist das Potenzial für „Blockchain Bloat“ (Aufblähung der Blockchain). Mit zunehmender Anzahl von Transaktionen wächst der Gesamtbestand an unausgegebenen UTXOs, was mehr Speicherplatz und Rechenressourcen für die Nodes erfordert, die das Netzwerk betreiben, um sie alle im Blick zu behalten. Dies kann auch zum „Dust“-Problem führen, bei dem Benutzer zahlreiche UTXOs mit winzigen Werten ansammeln. Das Ausgeben dieser „Dust“-UTXOs kann in Transaktionsgebühren mehr kosten, als die UTXOs selbst wert sind, wodurch sie praktisch unausgebbar werden.

Schließlich kann die Programmierung komplexer Smart Contracts (automatisierte Vereinbarungen, die auf der Blockchain ausgeführt werden) auf traditionellen UTXO-Ketten manchmal komplexer sein als bei kontobasierten Modellen, obwohl Innovationen wie eUTXO diese Einschränkung aktiv angehen.

Wie werden Transaktionsgebühren bei UTXOs bestimmt?

Ein weit verbreitetes Missverständnis ist, dass Krypto-Transaktionsgebühren auf dem Betrag des gesendeten Geldes basieren. In UTXO-basierten Systemen wie Bitcoin ist dies im Allgemeinen nicht der Fall. Gebühren werden hauptsächlich durch die Datengröße Ihrer Transaktion bestimmt, gemessen in Bytes oder virtuellen Bytes (vBytes).

Warum ist die Größe wichtig? Ihre Transaktion enthält Daten für Inputs (die UTXOs, die Sie ausgeben), Outputs (die neuen UTXOs, die erstellt werden) und Signaturen. Eine Transaktion, die viele kleine UTXOs als Inputs ausgibt, wird eine größere Datengröße haben als eine Transaktion, die den gleichen Gesamtwert sendet, aber nur einen großen UTXO als Input verwendet.

In Zeiten hoher Netzwerkaktivität (Überlastung) wird der Platz in neuen Blöcken auf der Blockchain knapp. Benutzer konkurrieren darum, ihre Transaktionen aufnehmen zu lassen, indem sie Gebühren anbieten. Größere Transaktionen beanspruchen mehr Blockplatz und erfordern daher typischerweise höhere Gesamtgebühren. Sie (oder Ihre Wallet-Software) legen normalerweise eine Gebührenrate (z. B. Satoshis pro Byte) fest, um Miner/Validatoren zu motivieren. Das bedeutet, dass das Senden von 1 BTC unterschiedliche Gebührenkosten verursachen kann, je nachdem, wie fragmentiert Ihre Bestände (UTXOs) sind.

Welche Kryptowährungen verwenden das UTXO-Modell?

Das Verständnis von UTXOs ist wertvoll, da dieses Modell vielen bedeutenden Kryptowährungen zugrunde liegt, einschließlich der allerersten. Das prominenteste Beispiel ist Bitcoin (BTC). Andere bekannte Kryptowährungen, die das UTXO-Modell verwenden, sind:

• Litecoin (LTC)
• Bitcoin Cash (BCH)
• Dogecoin (DOGE)
• Zcash (ZEC) (das zusätzliche Datenschutzfunktionen hinzufügt)

Erwähnenswert ist auch Cardano (ADA), das eine erweiterte Version namens eUTXO (Extended UTXO)-Modell verwendet.

Dies steht im Gegensatz zu Kryptowährungen, die das Konto-/Saldo-Modell verwenden, wie Ethereum (ETH) und seine vielen Layer-2-Lösungen, Solana (SOL) und die Avalanche C-Chain (AVAX). Zu wissen, welches Modell eine Kryptowährung verwendet, hilft dabei, ihre grundlegenden Mechanismen zur Transaktionsverarbeitung und Zustandsverwaltung zu verstehen.

Wurde das UTXO-Modell im Laufe der Zeit verbessert?

Ja, das ursprüngliche UTXO-Modell, das für Bitcoin konzipiert wurde, hat Innovationen erfahren. Ein bemerkenswerter Fortschritt ist das Extended UTXO (eUTXO)-Modell, das bekanntermaßen von Cardano (ADA) implementiert wird.

Die Kernidee hinter eUTXO ist es, die Stärken des traditionellen UTXO-Modells – seine inhärenten Sicherheitseigenschaften, das Potenzial für Parallelisierung und die klare Transaktionsvalidierung – mit der erweiterten Programmierbarkeit zu verbinden, die oft mit dem Kontomodell assoziiert wird. Einfach ausgedrückt ermöglicht eUTXO, komplexere Daten und Logik (Skripte) direkt an die UTXOs selbst anzuhängen.

Dies ermöglicht die Erstellung anspruchsvollerer Smart Contracts direkt im UTXO-Framework, ohne sich auf einen globalen, gemeinsam genutzten Zustand wie bei kontobasierten Systemen verlassen zu müssen. Es stellt eine Evolution dar, die darauf abzielt, einige wahrgenommene Einschränkungen des ursprünglichen UTXO-Designs zu überwinden, insbesondere für die Erstellung komplexer dezentraler Anwendungen (dApps).

Was sollte ich über UTXOs im Gedächtnis behalten?

Betrachten Sie UTXOs (Unspent Transaction Outputs) als die grundlegenden Bausteine des Besitzes in Kryptowährungen wie Bitcoin. Sie sind nicht wie Ihr Bankguthaben; sie funktionieren eher wie einzelne digitale Münzen oder Geldscheine, die bestimmte Beträge an Kryptowährung darstellen, die Sie erhalten und noch nicht ausgegeben haben.

Wenn Sie eine Transaktion durchführen, verbrauchen Sie vorhandene UTXOs als Inputs und erstellen neue als Outputs für den Empfänger und potenziell als Wechselgeld für sich selbst. Ihre Wallet berechnet Ihr Gesamtguthaben, indem sie alle UTXOs findet und summiert, die mit den Adressen verbunden sind, welche Ihre privaten Schlüssel kontrollieren. Das Verständnis dieses Mechanismus ist der Schlüssel zum Begreifen, wie Transaktionen verarbeitet werden, wie Sicherheit wie der Schutz vor Doppelausgaben funktioniert und warum Dinge wie Transaktionsgebühren und Privatsphäre auf diesen Blockchains so funktionieren, wie sie es tun.