2008

Das Konzept von Bitcoin wurde 2008 in einem White Paper von Satoshi Nakamoto auf einer Mailingliste über Kryptographie vorgeschlagen. Bisher wurde nicht bekannt, ob es sich bei Satoshi Nakamoto um den Namen einer real existierenden Person, ein Pseudonym oder ein Sammelpseudonym für eine Gruppe von Personen handelt. Bitcoin ist der erste erfolgreiche Versuch, digitales Geld ohne zentrale Kontrollinstanz zu etablieren. Seit den 90er Jahren wird im Umfeld der Cypherpunk-Bewegung versucht, mithilfe kryptographischer Verfahren ein digitales Äquivalent zu Bargeld zu schaffen. Nachdem verschiedene zentral organisierte Versuche – etwa eCash von David Chaum – gescheitert waren, dachten einige wenige Cypherpunks in den späten 1990er Jahren über Methoden nach, um ein digitales Transaktionssystem zu schaffen, das ohne eine zentrale Autorität funktioniert. Hal Finneys Reusable Proof of Work, Wei Dais b-money und Nick Szabos bit gold waren wichtige Vorläufer von Bitcoin, auch wenn sie niemals über den Zustand einer theoretischen Skizze hinauskamen.

Mit dem Bitcoin-Whitepaper präsentierte Satoshi die erste vollständig ausformulierte Methode, um ein rein dezentrales Transaktionssystem für ein digitales Bargeld zu erzeugen. In einem Forum schreibt er:

2009

Das Bitcoin-Netzwerk entstand am 3. Januar 2009 mit der Schöpfung der ersten 50 Bitcoin und der Generierung von „Block 0“, dem sogenannten Genesisblock. In dessen einziger Transaktion, der Coinbase, wurde folgende Nachricht kodiert:

Dies zitiert die Schlagzeile der Titelseite der britischen Tageszeitung The Times vom 3. Januar 2009 und spielt auf die Banken- und Finanzkrise ab 2007 an. Einige Tage später wurde unter dem Pseudonym „Satoshi Nakamoto“ auch die erste Version der Bitcoin-Referenzsoftware Bitcoin Core veröffentlicht.

2010–2011

Der erste Wechselkurs für Bitcoin lag bei 0,07 US-Dollar und wurde von New Liberty Standard auf Basis der Produktionskosten für das Mining kalkuliert. Man hätte nach dieser Kalkulation mit einem Dollar ungefähr 13,10 Bitcoins kaufen können.

Am 24. Februar 2010 wurde von Satoshi Nakamoto das Bitcoinlogo in der heutigen Form ₿ eingeführt (davor war „BC“ gebräuchlich).

Bitcoins hatten anfangs keinen in anderen Währungen bezifferbaren Wert. 2010 wurden erste Wechselkurse durch Personen in Bitcointalk-Foren ausgehandelt. Der erste Warenaustausch gegen Bitcoin fand am 22. Mai 2010 statt; es wurden zwei Pizzen gegen 10.000 Bitcoin gehandelt. Der Wechselkurs von US-Dollar nach Bitcoins bewegte sich bis Ende 2011 meistens nur im einstelligen Bereich, d. h. man erhielt – abgesehen von einem starken Kursanstieg im Juni 2011 – für unter 10 US-Dollar einen Bitcoin. Der Wechselkurs unterlag von Anfang an starken Schwankungen.

2012–2017

Im Laufe des Jahres 2012 setzte ein Aufwärtstrend ein, der sich Anfang 2013 verstärkte. Dies trieb den Kurs im April auf über 200 US-Dollar. Nach einigen Rückschlägen überschritt der Bitcoin am 30. November 2013 erstmals die 1000-US-Dollar-Marke, sank aber nach dem Konkurs der Bitcoin-Handelsplattform Mt.Gox bis Anfang 2015 auf unter 250 US-Dollar, bevor er im Oktober 2015 wieder anstieg.

2015 war das MAK – Museum für angewandte Kunst das erste Museum, das ein Kunstwerk (van den Dorpels Bildschirmschoner „Event listeners“) mit Bitcoins kaufte.

Anfang 2016 notierte der Bitcoin bei knapp 450 US-Dollar und stieg weiter, bis er das Jahr 2016 bei knapp 1000 US-Dollar abschloss. Die rasante Kursentwicklung beschleunigte sich vor dem Start der Bitcoin-Futures Mitte Dezember 2017. Am 17. Dezember wurden fast 20.000 US-Dollar erreicht. Das Jahr 2017 wurde mit einem Stand von ca. 14.000 US-Dollar beendet.

2018–2019

2018 ging es unter Schwankungen abwärts. Ende November sank der Kurs auf unter 4000 US-Dollar. Mitte Dezember 2018 wurde mit ca. 3200 US-Dollar ein Tief markiert. Anfang April 2019 setzte eine Erholung ein, die Marke von 5000 US-Dollar wurde wieder überschritten. Nach Meinung von Experten trug Facebooks Plan einer eigenen Internetwährung dazu bei, den Bitcoin im Juni 2019 wieder über die Marke von 10.000 US-Dollar zu hieven. Nachdem in der Spitze knapp 13.000 US-Dollar erreicht wurden, ging der Kurs erneut zurück. Das Jahr 2019 wurde mit einem Stand von ca. 7.200 Dollar abgeschlossen.

2020

2020 stieg der Kurs zunächst an, bereits im Februar wurde die 10.000-Dollar-Marke wieder überschritten. Dem Absturz der Weltbörsen im März infolge der COVID-19-Pandemie folgte der Bitcoin bis auf ca. 4.000 Dollar hinab. Ebenso wie die Aktien erholte er sich wieder und stieg, von den üblichen Schwankungen begleitet, im Juli wieder auf 10.000 US-Dollar an, die nur in einer kurzen Phase Anfang September noch einmal unterschritten wurden. Ab Anfang Oktober ging es steil aufwärts. Ende November wurde das Allzeithoch aus dem Jahr 2017 knapp überschritten und Mitte Dezember stieg der Kurs erstmals über 20.000 US-Dollar. Am 26. Dezember 2020 übertraf der Bitcoin die Marke von 25.000 US-Dollar.

2021

Am 2. Januar 2021 übertraf Bitcoin die Marke von 30.000 US-Dollar. Nur wenige Tage später wurden kurz die 40.000 US-Dollar überschritten. Nachdem im Februar 2021 ein Investment von Tesla über 1,5 Milliarden Dollar in Bitcoin bekannt wurde, schoss der Kurs auf neue Höchststände. Nachdem Mitte April nahezu 65.000 US-Dollar erreicht wurden, verlor der Bitcoin aber wieder etwa die Hälfte seines Wertes und notierte zur Jahresmitte 2021 ungefähr auf dem gleichen Niveau wie zu Jahresbeginn. Anschließend startete eine erneute Rallye, die den Kurs am 10. November 2021 auf ein neues Allzeithoch von 68.744,03 US-Dollar führte. Bis zum Jahresende sackte der Kurs aber wieder auf unter 50.000 US-Dollar ab.

Am 8. Juni 2021 verabschiedete das Parlament von El Salvador mit den Stimmen der Regierungspartei Nuevas Ideas von Präsident Nayib Bukele ein Gesetz zur Einführung der Kryptowährung Bitcoin als zusätzliche offizielle Landeswährung neben dem US-Dollar. Innerhalb einer Frist von nur 90 Tagen setzten Zentralbank und Finanzmarktaufsicht die Umstellung um. Weniger als drei Wochen nach der Einführung von Bitcoin als Landeswährung am 7. September 2021 nutzten bereits 2,1 Millionen Einwohner El Salvadors, knapp ein Drittel der Bevölkerung, aktiv das regierungseigene sogenannte Chivo Wallet. Das Land El Salvador will auch so bald wie möglich selbst mit dem Minen von Bitcoins beginnen. Dazu soll saubere und erneuerbare Energie aus der Erdwärme aus Vulkanen des Landes genutzt werden. Anfang September 2022 spielte Bitcoin als Zahlungsmittel keine Rolle mehr, weil nur das Startguthaben von 30 Dollar zum Bezahlen genutzt und das Mining noch nicht durchgeführt wurde.

Am 19. Oktober 2021 startete der erste von der SEC zugelassene US-amerikanische Bitcoin-ETF. Es handelt sich dabei um einen synthetischen ETF, das heißt, dass vom Fond-Manager kein Bitcoin gekauft wird, sondern lediglich Terminkontrakte (Futures) zugrunde liegen. Damit sind keine direkten Auswirkungen auf den Bitcoin-Kurs durch Investitionen in diesen Bitcoin-ETF möglich. Der ETF-Kurs kann vom tatsächlichen Bitcoin-Kurs abweichen. Die SEC muss noch über 20 weitere Bitcoin-ETFs entscheiden, die beantragt wurden. Solchen ETFs würden tatsächlich gekaufte Bitcoins zugrunde liegen, sodass diese auch den Bitcoin-Kurs in direkter Weise beeinflussen würden.

2022

Zu Beginn des Jahres 2022 setzte sich der Abwärtstrend vom Ende des Vorjahres fort. Ende Januar hatte der Bitcoin ungefähr die Hälfte seines Wertes, bezogen auf das Allzeithoch im November 2021, verloren.

Im Februar beschlagnahmten die USA Bitcoins im Wert von mehr als 3,6 Milliarden Dollar, die aus einem Cyber-Angriff auf die Kryptobörse Bitfinex im Jahr 2016 stammten.

Am 27. April 2022 führte die Zentralafrikanische Republik als zweites Land der Welt ebenfalls Bitcoin als gesetzliches Zahlungsmittel neben dem CFA-Franc ein. Fast ein Jahr, nachdem das besonders arme Land die Kryptowährung Bitcoin zum gesetzlichen Zahlungsmittel erklärt hatte, beschloss die Nationalversammlung, das entsprechende Gesetz zurückzunehmen.

Der Bitcoin-Kurs sank weiterhin. Im November 2022 wurde ein Tief bei ca. 15.800 US-Dollar markiert. Insgesamt verlor der Bitcoin im Verlauf des Jahres 64 % seines Vorjahreswerts.

2023

Im Februar 2023 wurde ein Kurs zwischen 22.000 und 24.000 $ markiert.

Am 10. März 2023 fiel der Kurs auf unter 20.000 US$. Am selben Tag kam es auf dem US-amerikanischen Kryptowährungsmarkt insgesamt zu Wertverlusten von 70 Milliarden US$.

Zahlungssystem Bitcoin

Das Zahlungssystem Bitcoin besteht aus einer Datenbank, der Blockchain, in der alle Bitcoin-Transaktionen verzeichnet sind. Das Bitcoin-Zahlungssystem verwendet ein Peer-to-Peer-Netzwerk, zu dem sich alle teilnehmenden Rechner mithilfe eines Programms verbinden. In diesem Bitcoin-Netzwerk werden alle Bitcoin-Transaktionen verzeichnet. Die Blockchain wird redundant und dezentral auf allen Bitcoin-Knoten gespeichert und aktualisiert.

Um das Bitcoin-System für Zahlungen nutzen zu können, wird eine digitale Brieftasche (englisch Wallet) sowie eine Internetverbindung benötigt. Bitcoin-Wallets gibt es als Desktopanwendungen wie z. B. Bitcoin Core und Electrum sowie als Webanwendungen. Darüber hinaus ist auch die Verwendung von Hardware-Wallets möglich, separaten Geräten, die z. B. über USB mit einem Computer verbunden werden und die in vielen Szenarien eine erhöhte Sicherheit bieten. Zudem existieren Onlinedienste, die anbieten, die digitalen Brieftaschen der Nutzer zu verwalten. Das persönliche Wallet enthält kryptographische Schlüssel, um Zahlungen zu autorisieren. Während zur Anfangszeit von Bitcoin die Benutzer ihre Schlüssel direkt verwaltet haben (z. B. als Liste in einer Datei oder auf Papier), haben sich aufgrund der Fehleranfälligkeit dieses Verfahrens heute deterministische Wallets durchgesetzt, bei denen der Benutzer sich lediglich eine geheime Phrase merken muss („Seed“), aus der sich über einen Algorithmus deterministisch eine beliebige Anzahl von privaten Schlüsseln herleiten lassen. Das digitale Wallet muss gegen Verlust, Ausspähen und Schadprogramme geschützt werden.

Zahlungen finden an pseudonyme Adressen statt, Hashwerte von öffentlichen Schlüsseln, welche von der Wallet-Software erzeugt werden auf Grundlage der von ihr verwalteten geheimen Schlüssel. Eine Identifizierung der Handelspartner ermöglicht Bitcoin nicht. Eine vollständige Anonymität garantiert das System allerdings auch nicht, da die Kette aller Transaktionen öffentlich in der Transaktionsgeschichte verzeichnet wird und eine Verknüpfung von Bitcoinadressen mit identifizierenden Informationen prinzipiell möglich ist. Wie bei Zahlungen mit Warengeld kann eine Bitcoin-Transaktion nicht widerrufen werden, nachdem sie durch das Netzwerk bestätigt wurde. Die erste Bestätigung einer Zahlung dauert im Schnitt knapp zehn Minuten, kann im Einzelfall oder wenn nur sehr geringe Gebühren gezahlt werden auch mehrere Stunden dauern. Mit dem weiteren Verstreichen der Zeit kommen weitere Bestätigungen in Form gefundener Blöcke hinzu, welche die Verbindlichkeit der Zahlung erhöhen. Zur Durchführung einer Zahlung kann eine Gebühr abgeführt werden, wobei Zahlungen mit höheren Gebühren bevorzugt bestätigt werden.

Die virtuelle Geldeinheit Bitcoin

Die virtuelle Geld- und Rechnungseinheit Bitcoins wird dezentral in einem Rechnernetz geschaffen, gespeichert und verwaltet. Bitcoins können in kleinere Einheiten aufgeteilt werden, um kleinere Transaktionen zu ermöglichen. Der Satoshi ist die kleinste Einheit der Kryptowährung Bitcoin. Er ist nach Satoshi Nakamoto benannt, dem Schöpfer des Protokolls. 100 Millionen Satoshis entsprechen einem Bitcoin.

Vereinfacht betrachtet werden Bitcoins elektronisch zwischen den Teilnehmern ausgetauscht. Ihr Besitz wird durch den Besitz kryptographischer Schlüssel nachgewiesen. Jede Transaktion von Geldeinheiten wird mit einer digitalen Signatur versehen und in einer öffentlichen, vom gesamten Netzwerk betriebenen Datenbank, der Blockchain, aufgezeichnet.

Die Bitcoin-Geldeinheiten können zurzeit auch an speziellen – meist unregulierten – Onlinebörsen, ähnlich dem Devisenmarkt, gegen andere Zahlungsmittel und Währungen getauscht werden.

Neue Einheiten des Kryptogeldes werden nach und nach durch das sogenannte Mining (dt. ‚schürfen‘) erzeugt. Die Bitcoin-Teilnehmer können sich durch Aufwendung von Rechenleistung an der Erzeugung beteiligen. Dabei konkurrieren alle Teilnehmer um einen Betrag, der etwa alle zehn Minuten an einen der Teilnehmer ausgeschüttet wird, sowie um den Erwerb der Transaktionsgebühren. Das Ergebnis der aufwendigen Berechnung dient der Bestätigung von fremden Zahlungen und sichert den Betrieb des Bitcoin-Netzes. Die maximale Geldmenge ist durch das Netzwerkprotokoll auf knapp 21 Millionen (20.999.999,97690000) Einheiten festgelegt und kann nicht durch einzelne Teilnehmer beeinflusst werden.

Verteilung von Guthaben

Ein Problem bei der Einführung von Bitcoin als Währung war die anfängliche Verteilung der Geldeinheiten. Moderne staatliche und private Währungen sind – im Gegensatz zu Bitcoin – durch ein Zahlungsversprechen der ausgebenden Stelle gedeckt. Da Bitcoin als neues Zahlungsmittel anfangs kein Vertrauen genoss und der Rücktausch von keiner Stelle garantiert wird, waren Bitcoins anfänglich praktisch wertlos. Auch eine Nutzbarkeit war aufgrund des fehlenden Angebots an Waren gegen Bezahlung in Bitcoins zunächst nicht gegeben.

Im Fall von Bitcoin werden neue Einheiten nach einem Prinzip verteilt, das die Unterstützung des Netzwerks durch Bereitstellen von Rechenleistung belohnt (siehe Abschnitt Mining). Eine weitere Eigenschaft des Systems ist es, dass im Laufe der Zeit immer weniger Geldeinheiten erzeugt werden. Dadurch konnten die Teilnehmer in der Anfangsphase des Systems erheblich schneller und mit geringerem Aufwand Geldeinheiten erzeugen. Mit fortschreitender Zeit und steigender Teilnehmerzahl bzw. Rechenleistung wird es für den einzelnen Teilnehmer schwieriger, Bitcoins zu erzeugen.

Eine hohe sechsstellige Zahl von Bitcoins (Schätzungen reichen von 600.000 bis 1.000.000) wurde in der Anfangszeit vom Bitcoin-Erfinder Satoshi Nakamoto erzeugt, wurde aber seit seinem Rückzug aus dem Bitcoin-Projekt nicht eingesetzt. Cameron und Tyler Winklevoss gaben im April 2013 an, 1 % der damals existierenden Bitcoins (ca. 100.000) erworben zu haben.

Die Investmentgesellschaft Grayscale Bitcoin Trust verwaltet mit ₿ 654,885 den größten öffentlich bekannten Betrag. Das öffentlich eingetragene Unternehmen MicroStrategy inc. ist mit ₿ 91,579 investiert.

Im März 2019 wurden knapp 16 % aller Bitcoins von 100 Adressen bzw. etwa 41 % aller Bitcoins von 1900 Adressen gehalten. Diese Statistik ist allerdings wenig aussagekräftig für die Verteilung von Guthaben, da zum einen einzelne Adressen die Guthaben zahlreicher Individuen repräsentieren können (Cold Storage von Tauschbörsen), zum anderen sich das Guthaben einzelner Entitäten auf mehrere Adressen verteilen kann.

Um bestimmte Verhaltensmuster der Adressen genauer zu analysieren, kann das Konzept der UTXO (siehe Abschnitt Transaktionen) verwendet werden. Der sogenannte UTXO Age Distribution Chart ist ein gestapeltes Flächendiagramm, bei dem alle verfügbaren Bitcoins in farblich unterschiedlichen Altersklassen (Schichten) dargestellt werden und beschreibt dabei deren Veränderung respektive Bewegungsverhalten in Abhängigkeit von der Zeit. Dadurch lässt sich zu jedem Zeitpunkt eindeutig feststellen, wie viele Bitcoins wie lange nicht mehr transferiert wurden. Im Mai 2020 wurden 63 % (ca. 11.577.261) aller umlaufenden Bitcoins (ca. 18.376.700) seit über einem Jahr nicht mehr bewegt. Dies gibt zwar keine weiteren Rückschlüsse über die tatsächliche Verteilung der Guthaben, zeigt jedoch das ökonomische Verhalten der Investoren. Daraus wird ersichtlich, wie viel Prozent der Bitcoin von den jeweiligen Besitzern gehalten beziehungsweise bewegt werden.

Anonymität versus Pseudonymität

Bitcoin-Adressen wie bc1qj5swkkkk50ymyeqx2em906jfft86ptd4xs8wwf sind Public-Key-Hashwerte, die man als Pseudonyme auffassen kann. Als solche können sie nicht direkt den wirklichen Identitäten von Zahlern und Zahlungsempfängern zugeordnet werden. Bitcoin-Transaktionen sind somit ohne weitere Informationen nicht genauer nachvollziehbar und gewährleisten eine teilweise Anonymität. Für eine vollständige Anonymität ist neben der Pseudonymität eine weitere Voraussetzung die fehlende Rückverfolgbarkeit (unlinkability). Das bedeutet, dass Transaktionen eines bestimmten Nutzers bzw. seine Interaktionen mit dem System, nicht miteinander verknüpft werden können. Wenn zum Beispiel eine Bitcoin-Adresse oft wieder verwendet wird, oder Zahlungsvorgänge von unbekannten Adressen mit bereits bekannten Adressen zusammen ausgeführt werden, ergeben sich Ansatzpunkte für eine Rückverfolgbarkeit. Eine Deanonymisierung der Vorgänge auf der Bitcoin-Blockchain ist dann zum Teil möglich.

Bitcoin baut auf der etablierten Infrastruktur zur Gewährleistung der Anonymität im Internet auf und schützt die Privatsphäre umfassender als konventionelle Zahlungswege. Die durch Bitcoin gewährte Anonymität ist jedoch begrenzt und bietet von sich aus keine zuverlässige Absicherung gegen professionelle Ermittlungen. Zur Abwicklung von Geschäften muss normalerweise einer der Geschäftspartner zumindest teilweise seine Anonymität aufgeben. Alle Transaktionen zwischen zwei Adressen sind öffentlich protokolliert und werden dauerhaft im gesamten Netzwerk gespeichert. Spätere Empfänger von Teilbeträgen können den jeweils letzten Besitzer beispielsweise bei Behörden nennen, die dann die Kette der Transaktionen verfolgen können.

Daher verhindert Bitcoin nicht unbedingt den Nachweis illegaler Geschäfte. Insbesondere können Ermittlungsbehörden Zugriff auf Internetverbindungsdaten, Postsendungen, virtuelle Fingerabdrücke (Browserprofile) und Kontaktdaten von früheren oder späteren Beteiligten an einer Transaktionskette erhalten und verknüpfen. Wenn an einer Stelle eine Verbindung zu einer Person geschaffen wird, etwa durch eine abgefangene Warensendung oder eine erbrachte Dienstleistung, kann allen Transaktionen zu der zugeordneten Adresse nachgegangen werden. Die Möglichkeiten einer Verfolgung von Transaktionen sind daher wesentlich weitreichender als bei Bargeld. Betreiber von Börsen, die den Umtausch von Bitcoin in andere Währungen ermöglichen, sind zudem meist Bestimmungen zur Bekämpfung von Geldwäsche unterworfen. Betreiber von Börsen sind nicht unbedingt verpflichtet, Guthaben freizugeben, die möglicherweise illegal erworben wurden.

Experimentelle Zahlungsfluss-Analysen im Bitcoin-System zeigten, wie Ursprünge von Transaktionsketten einschlägig bekannten Adress-Pools zuzuordnen sind. Gezeigt wurde das mit Zahlungen an Wikileaks. Dagegen war es bisher, auch wenn es sich um große Beträge handelte, nicht möglich, anhand öffentlicher Daten Personen sicher zu identifizieren, die sich illegal Guthaben durch Ausspähen der zugeordneten Schlüssel verschafften. Jedoch versucht man eine solche Analyse zu erschweren, indem man die Abwicklung von Bitcoin-Transaktionen über das Tor-Netzwerk anonymisiert. Dabei wird versucht, mit sogenannten Bitcoin-Mixern oder -Tumblern (to tumble: durcheinanderwirbeln), die einer Black Box gleichen, „schmutzige“ Bitcoins in unverfolgbare Bitcoins zu verwandeln.

Sicherheitsaspekte

Skalierbarkeit

Das bestehende Bitcoin-Netzwerk ist auf der technischen Ebene nur eingeschränkt skalierbar. Limitierende Faktoren für den einzelnen Teilnehmer sind die Bandbreite zum Empfang und Weiterversand von Transaktionen und Blöcken, die CPU-Leistung zur Verifikation eingehender Transaktionen und Blöcke und die Speicherkapazität zur Speicherung der Blöcke. Übersteigt einer der Faktoren die Kapazität eines einzelnen Teilnehmers, so kann dieser nicht mehr am System teilnehmen.

Der Erfinder und ursprüngliche Hauptentwickler von Bitcoin, Satoshi Nakamoto, beschrieb im Whitepaper vereinfachte Bitcoin-Clients (Light Wallets), die keine vollständige Prüfung der Blockinhalte durchführen, sondern nur 80 Bytes pro Block (Block header) herunterladen und prüfen müssen. Zahlungen können so über einen kompakten Beweis geprüft werden, ohne den gesamten Blockinhalt zu kennen (Simplified Payment Verification). Mit einem solchen Entwurf wäre es möglich, eine hohe Anzahl von Transaktionen über ein kleines Netz von besonders leistungsfähigen Bitcoin-Nodes zu bearbeiten.

Ein wichtiger limitierender Faktor ist die Kapazität der Blockchain selbst. Satoshi Nakamoto hat 2010 auf Rat von Hal Finney ein Blockgrößen-Limit von 1 MB in die Referenzimplementierung eingebaut. Es beschränkt die maximale Anzahl der Transaktionen auf ca. 7 Transaktionen pro Sekunde. Das Limit wurde eingebaut, um mögliche Angriffe auf das Netzwerk mit übermäßig großen Blöcken zu verhindern. Zur damaligen Zeit war Bitcoin kaum verbreitet, so dass die Anzahl der Transaktionen weit unterhalb des Limits lag. Mit dem Anstieg der Beliebtheit von Bitcoin stieg auch die Anzahl der Transaktionen, so dass es immer häufiger Perioden gab, in denen die Blöcke voll waren und ein Rückstau an unbestätigten Transaktionen entstand. Der Stau an unbestätigten Transaktionen ist durch die Größe des Mempools erkennbar. Wird die Kapazität des Gesamtsystems überschritten, steigt die Dauer zur Bestätigung einer Transaktion. Die Teilnehmer müssen die Transaktionsgebühren erhöhen, damit ihre Zahlungen bevorzugt bearbeitet werden.

Unter diesem Hintergrund gab es in der Bitcoin-Community eine scharf geführte Debatte über das richtige Vorgehen zur besseren Skalierung, die in einem Hard Fork resultierte und erst 2017 abflachte.

Auf der einen Seite der Debatte hat das Entwicklerteam der Referenzimplementierung Bitcoin Core eine deutliche Erhöhung des Blockgrößen-Limits abgelehnt. Stattdessen wurde der Softfork SegWit (Segregated Witness) unterstützt, der neben einer indirekten, moderaten Anhebung der Blockgröße vor allem die Grundlage bereitet für „Off-Chain“-Lösungen, die eine bessere Skalierung anstreben, indem die Anzahl derjenigen Transaktionen verringert wird, die auf der Blockchain gespeichert werden müssen. Die bekannteste dieser in Anlehnung an das OSI-Modell auch „Layer 2“-Technologie genannten Off-Chain Lösungen ist das Lightning-Netzwerk, ein auf Bitcoin aufbauendes Netzwerk aus Zahlungskanälen zwischen Teilnehmern, über das Zahlungen abgewickelt werden können und bei dem nur in manchen Situationen Transaktionen anfallen, die auf der Blockchain von Bitcoin gespeichert werden müssen.

Die andere Seite der Debatte, darunter Roger Ver und die Firma Bitmain, die hinter einem bedeutenden Teil der Mining-Rechenleistung stand, befürwortete die Skalierung von Bitcoin durch eine Anhebung der Blockgröße. Um das Blockgrößen-Limit von 1 MB auf 8 MB anzuheben, entstand am 1. August 2017 die Abspaltung (Hard-Fork) Bitcoin Cash.

Peer-to-Peer-Netz

Die Full Nodes von Bitcoin sind über ein Peer-to-Peer-Netzwerk verbunden. Über dieses werden Blöcke, Transaktionen und verschiedene weitere Nachrichten ausgetauscht. Ein einzelner Bitcoin-Client unterhält eine feste Anzahl von aktuell 8 ausgehenden Verbindungen sowie eine variable Anzahl von bis zu 117 eingehende Verbindungen. Dadurch entsteht ein unstrukturiertes Overlay-Netz, in dem alle Bitcoin-Nodes untereinander verbunden sind. In einigen Situationen wird die Information von ausgehenden Verbindungen bevorzugt verarbeitet, da diese schwerer durch einen Angreifer zu kontrollieren sind.

Um sich mit dem Bitcoin-Netz zu verbinden, benötigt die Bitcoin-Software die Kenntnis von IP-Adressen anderer Bitcoin-Nodes. Für die initiale Suche nach anderen Nodes (Bootstrapping) wird das Domain Name System verwendet. Der Bitcoin-Client löst einen Domainnamen auf, um die IP-Adressen mehrerer anderer Bitcoin-Nodes zu erhalten. Die für das Bootstrapping verwendeten Domainnamen sind in der Bitcoin-Software fest integriert und die Services werden von Mitgliedern der Bitcoin-Community betrieben. Bereits verbundene Bitcoin-Nodes tauschen bekannte IP-Adressen untereinander aus. Schlägt das Bootstrapping fehl, greift der Bitcoin-Client auf eine mitgelieferte Liste von Bitcoin-Nodes zu.

Transaktionen und Blöcke werden über einen Flooding-Algorithmus innerhalb des Netzwerk verbreitet und standardmäßig über TCP versandt. Zeitkritisch ist hierbei vor allem der Versand neuer, durch Mining gefundener Blöcke, da die anderen Bitcoin-Miner bei Verzögerungen durch die Netzwerkübermittlung ihre Rechenleistung zeitweise auf einer älteren Version der Blockchain vergeuden würden. Daher existieren verschiedene technische Maßnahmen, um den Versand von Blöcken zu beschleunigen, wie das von Minern verwendete, auf UDP basierende FIBRE-Netzwerk oder das Konzept von „Kompakten Blöcken“, bei denen sich die einzelnen Nodes Teile von neuen Blöcken aus im Mempool gespeicherten Transaktionen selbst zusammensetzen und so die Übertragung beschleunigen und die über das Netzwerk versendete Datenmenge verringern.

Neben dem eigentlichen sogenannten Mainnet existiert ein sogenanntes Testnet mit separater Blockchain, welches für das Testen von neuen Funktionen oder zum Experimentieren geeignet ist. Das Testnet wurde bisher zweimal zurückgesetzt. Wesentliche Unterschiede zu dem Mainnet sind die Anpassung der Schwierigkeit sowie der Preis von Testnet Bitcoins. Testnet Bitcoins lassen sich über das Internet kostenlos beziehen, da sie faktisch keinen Wert haben.

Blockchain

Die Blockchain (deutsch „Blockkette“) ist das Journal, in dem alle Bitcoin-Transaktionen verzeichnet werden. Sie besteht aus einer Reihe von Datenblöcken, in denen jeweils eine oder mehrere Transaktionen zusammengefasst und mit einer Prüfsumme versehen sind. Neue Blöcke werden in einem rechenintensiven Prozess erschaffen, der sich Mining nennt, und anschließend über das Netzwerk an die Teilnehmer verbreitet.

Die Transaktionen eines Blocks werden durch einen Merkle-Baum paarweise miteinander gehasht und nur der letzte Hashwert, der Root-Hash, als Prüfsumme im Header des Blocks vermerkt. Die Blöcke werden dann mithilfe dieses Root-Hashes verkettet. Jeder Block enthält im Header den Hash des gesamten vorherigen Blockheaders, so ist die Reihenfolge der Blöcke eindeutig festgelegt. Außerdem ist dadurch auch das nachträgliche Modifizieren vorangegangener Blöcke bzw. Transaktionen praktisch ausgeschlossen, da die Hashes aller nachfolgenden Blöcke in kurzer Zeit ebenfalls neu berechnet werden müssten. Der erste Block in der Blockchain ist vorgegeben und wird Genesisblock genannt.

Die Blockchain hat derzeit eine Größe von knapp 470 GB (Stand: März 2023). Sie muss von neu beitretenden Bitcoin-Nodes vollständig heruntergeladen und dabei in der Regel auch auf Gültigkeit geprüft werden. Zudem enthält die Bitcoin-Software eine fest integrierte Liste von wohlbekannten Blöcken aus der Vergangenheit, die mit der heruntergeladenen Blockchain übereinstimmen müssen. Im Original-Paper wurde die Möglichkeit beschrieben, Speicherplatz einzusparen, indem man ältere Transaktionen aus den Blöcken entfernt und nur den Header mit dem Root-Hash behält.^:4 Diese Funktionalität ist jedoch bis jetzt nicht im Bitcoin Core implementiert, so dass die gesamte Transaktionshistorie bis zu den Anfängen nachvollziehbar ist.

Beim Erzeugen von Blöcken (das auch Mining genannt wird) kann es vorkommen, dass mehrere Bitcoin-Nodes gleichzeitig einen gültigen neuen Block erzeugen. Empfangen die anderen Teilnehmer mehr als einen gültigen neuen Block, entscheiden diese, welchen Block sie übernehmen. In der Regel ist das der erste empfangene Block. In seltenen Fällen kann es zu einem Fork in der Blockchain kommen, bei der die Kette verzweigt und beide Zweige mit gültigen neuen Blöcken fortgeführt werden. In solch einem Fall setzt sich irgendwann der Fork mit der längeren Kette durch, weil angenommen wird, dass dahinter die Mehrheit der Teilnehmer steht. Dabei werden die Transaktionen im verworfenen Zweig der Fork bzw. die geschürften Blocks wertlos, was die Revisionsfähigkeit (Wirtschaftsprüfer) der Blockchain in Frage stellt.

Die erste Transaktion in einem Block enthält die Überweisung der neu erzeugten Bitcoins und der Transaktionsgebühren. Die Menge der neu erzeugten Bitcoins ist derzeit auf 6,25 Bitcoins pro Block beschränkt. Versucht ein Bitcoin-Node, mehr Bitcoins zu erzeugen als ihm zustehen, wird sein Block von anderen Bitcoin-Nodes nicht akzeptiert. Ursprünglich wurden 50 Bitcoins pro Block erzeugt. Diese Zahl halbiert sich alle 210.000 Blöcke, was etwa vier Jahren entspricht, so dass die maximale Anzahl an Bitcoins, die jemals erzeugt werden können, auf 21 Millionen festgelegt ist. Da ein Bitcoin (in der aktuellen Bitcoin-Core-Version) in 100 Millionen Einheiten (Satoshis) unterteilt werden kann, ergibt sich eine Gesamtzahl von 2,1·10¹⁵, d. h. 2,1 Billiarden diskreten Einheiten.

Bitcoin-Adressen

Um eine Bitcoin-Adresse zu erhalten, muss der Bitcoin-Client des Teilnehmers zunächst ein Schlüsselpaar erzeugen. Das Schlüsselpaar besteht aus einem öffentlichen und einem privaten Schlüssel. Der private Schlüssel ist eine generierte Zufallszahl und wird im Wallet gespeichert. Er dient dem Signieren von Transaktionen, d. h. ausgehenden Zahlungen (analog zur Unterschrift auf einem Überweisungsträger), und sollte geheim gehalten werden. Gleichzeitig bedeutet der Verlust des privaten Schlüssels auch den Verlust der dazugehörigen Bitcoins. Der öffentliche Schlüssel braucht nicht mit gespeichert zu werden, da er aus dem privaten Schlüssel berechnet werden kann (siehe ECDSA#Schlüsselerzeugung). Bitcoin verwendet das Elliptische-Kurven-Kryptosystem ECDSA in der standardisierten 256-Bit-Konfiguration secp256k1.

Die Bitcoin-Adresse ist eine Kurzform (Fingerprint) des öffentlichen Schlüssels und mit Base58 kodiert. Um die Adresse zu berechnen, werden zwei kryptologische Hashfunktionen nacheinander auf den öffentlichen Schlüssel angewandt (hier: RIPEMD-160(SHA-256(pubkey))). Neben dem sich daraus ergebenden 160 Bit langen Hashwert (public key hash) ist in der Adresse ein weiterer 32 Bit langer Hashwert enthalten, durch den, wie bei einer Prüfsumme, Übertragungs- oder Tippfehler erkannt werden sollen.

Es gibt 3 Arten von Adressen:

1. P2PKH oder Legacy address (altes Adressformat) ist die erste Version einer Bitcoin-Adresse, die mit der Nummer „1“ beginnt und 26 bis 36 Zeichen hat. Die durchschnittliche Gebühr beim Senden von einer P2PKH-Adresse ist normalerweise höher als beim Senden von einer Segwit-Adresse, da Transaktionen mit veralteten Adressen größer sind. Beispiel: 1HHRPAXhiMGRXh1HakrCVyukAU2TBcvrDa
2. P2SH Der neue Adresstyp ist ähnlich wie P2PKH aufgebaut, beginnt jedoch mit „3“ anstelle von „1“. P2SH bietet komplexere Funktionen als der vorherige Adresstyp. Um über P2SH gesendete Bitcoins auszugeben, muss der Empfänger ein Skript bereitstellen, das dem Skript-Hash und den Daten entspricht, wodurch das Skript wahr wird. Ein gewöhnlicher Benutzer muss jedoch lediglich wissen, dass bei Verwendung dieser Art von Adresse anstelle von P2PKH die durchschnittliche Transaktionsgebühr geringer ist. Beispiel: 3GL1MMJvw99DbrzoPQYhu7H5Zv2S8ykvPy
3. P2WPKH oder Bech32 ist ein erweiterter Adresstyp, der zum Reduzieren der Blockchain-Blockgrößen verwendet wird, um die Transaktionsantwortzeit zu beschleunigen. Adressen beginnen mit „bc1“ und sind länger als P2PKH und P2SH. Bech32 ist das native Segwit-Adressierungsformat (obwohl P2SH auch eine Segwit-Adresse sein kann), weshalb normalerweise die Verwendung von Segwit-Adressen gemeint ist. Der Vorteil ist die niedrigste Transaktionssendegebühr und die hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit. Der Nachteil solcher Adressen ist, dass sie noch nicht von allen Geldbörsen und Systemen unterstützt werden. Beispiel: bc1qj5swkkkk50ymyeqx2em906jfft86ptd4xs8wwf

Transaktionen

Die Überweisungen von Bitcoins zwischen den Teilnehmern werden in „Transaktionen“ abgewickelt, die für den Benutzer ähnlich einer Banküberweisung funktionieren. Der Zahlungssender muss lediglich die Bitcoin-Adresse (vergleichbar mit der Kontonummer bzw. IBAN) des Zahlungsempfängers kennen; dessen Bestätigung ist nicht nötig. Die Bitcoin-Adressen können von einem Bitcoin-Client bei Bedarf generiert werden. Der Zahlungsempfänger muss deshalb nicht mit dem Netzwerk verbunden sein. Der Sender muss sich nur kurz verbinden, um die Transaktion abzusetzen.

Eine Rückabwicklung von Transaktionen ist, nachdem sie einmal in die Blockchain aufgenommen wurden, ausgeschlossen. Auch das Einziehen von Guthaben von einem Konto, wie beim Lastschriftverfahren, ist mit der Bitcoin-Blockchain nicht möglich.

Allerdings kann der Zahlungssender eine von ihm ausgelöste Transaktion bis zu ebendiesem Zeitpunkt ändern. Problematisch daran ist, dass zwischen dem initialen Auslösen der Transaktion und ihrer Manifestierung in der Blockchain so viel Zeit vergehen kann, dass Bitcoins nicht mehr als Sofort-Zahlungsmittel einsetzbar sind. Zumindest müsste der Zahlungsempfänger ggf. das Risiko eines Totalausfalls der Zahlung eingehen, wenn er seinerseits z. B. Waren ausliefert, bevor die Transaktion nachweisbar abgeschlossen ist.

Mining

Durch das Mining werden neue Blöcke erzeugt und anschließend zur Blockchain hinzugefügt. Durch neue Blöcke werden neue Bitcoins ausgegeben und gleichzeitig ein Teil der neuen oder noch offenen Transaktionen bestätigt. Bis November 2012 wurden 50, bis Juli 2016 25, bis Mai 2020 12,5 und seitdem 6,25 Bitcoins mit jedem neuen Block ausgezahlt. Auf diese Weise findet eine dezentrale Geldschöpfung statt. Der Vorgang ist sehr rechenintensiv, und im Gegenzug erhält der Teilnehmer, der einen gültigen Block erzeugt, als Belohnung die geschöpften Bitcoins und die Gebühren aus den enthaltenen Transaktionen. Nachdem ein neuer gültiger Block gefunden wurde, wird er, wie unbestätigte Transaktionen, per Flooding-Algorithmus an alle Bitcoin-Nodes im Netzwerk als neue längere gültige Blockchain verbreitet. Das Mining im Bitcoin-System löst auf diese Weise auch das Problem der byzantinischen Generäle: Da es keine zentrale Instanz gibt, welche die Teilnehmer beglaubigt, vertrauen sich die Bitcoin-Nodes prinzipbedingt gegenseitig nicht. Das Problem besteht für jeden Bitcoin-Node darin, herauszufinden, welche Blöcke bzw. welche Blockchain nun die „richtige“ ist, d. h. der die Mehrheit vertraut. Gültige Blöcke werden nur durch das rechenintensive Mining erschaffen. So vertraut jeder Bitcoin-Node der längsten gültigen Blockchain, da hinter dieser die meiste Rechenleistung steht und deswegen auch die Mehrheit der Teilnehmer vermutet wird.

Forks

Eine Protokolländerung wird als sogenannter Fork eingeführt. Dabei wird zwischen zwei Arten unterschieden: Protokolländerungen, die weitere Regeln einführen, werden als Softfork bezeichnet, eine Lockerung der Regeln als Hardfork. Der Unterschied macht sich beim Betrieb der Node-Software bemerkbar: Eine ältere Version dieser Software ist mit Softfork-Blöcken kompatibel, kann die neuen Regeln aber nicht prüfen. Hardfork-Blöcke hingegen erfordern ein Softwareupdate, danach kann der neue Regelsatz aber vollständig geprüft werden. Seit dem ersten Block wurden bei Bitcoin 16 Softforks und 3 Hardforks durchgeführt.

Als Forks (oder Chain Splits) werden ebenfalls Ereignisse bezeichnet, bei denen sich eine Blockchain aufteilt und beide Bestandsbücher unabhängig voneinander fortgeführt werden. Dies geschieht in der Regel, wenn eine Protokolländerung nicht allgemein unterstützt, aber dennoch fortgeführt wird. Durch die Aufteilung der Blockchain in zwei separate Historien ist ein Bitcoin nach einem Chain Split auch in beiden Bezahlsystemen nutzbar. So bekam jeder Besitzer eines Bitcoins zum Zeitpunkt des Bitcoin Cash Forks einen Bitcoin Cash. Beim Tätigen einer Transaktion ist nach einem Chain Split allerdings zu prüfen, ob ein Schutz gegen Replay-Angriffe besteht.

Bekannte Chain Splits von Bitcoin sind:

• Bitcoin Cash: Gespalten bei Block 478558.
• Bitcoin Gold: Gespalten bei Block 491407.
• Bitcoin SV: Gespalten bei Block 556766 von Bitcoin Cash.

Bitcoin-Technik in anderen Projekten

Da Bitcoins Referenzimplementation (Bitcoin Core) unter der MIT-Lizenz steht, darf der Quellcode auch für andere Programme verwendet werden. Im Falle von Namecoin wurde so ein verteiltes Domain Name System (DNS) (.bit) geschaffen. Es ist zudem ohne großen Aufwand möglich, eine Bitcoin-Kopie mit ggf. leicht geänderten Parametern und separater Blockchain zu erstellen. Die bekanntesten eigenständigen Währungen, die auf der Codebasis von Bitcoin Core aufbauen, aber eine separate Blockchain und teilweise zusätzliche Funktionalitäten haben, sind Litecoin, Zcash und Dogecoin.

Bitcoin ist elementarer Bestandteil der Trusted-time stamping Implementation Originstamp.

Bitcoin-Wallets

Ein Bitoin-Wallet ist ein Werkzeug, um Bitcoin zu versenden, zu empfangen und sicher zu verwalten. Sie können z. B. unterschieden werden in Software-, Paper- und Hardware-Wallets, Hot und Cold-Wallets oder Custodial und Non-Custodial-Wallets.

Die Wallets unterscheiden sich bezüglich der Anzahl an Funktionen, bezüglich der Handhabung der Blockchain und der Höhe des Sicherheitsniveaus – Paperwallets gelten als am unsichersten und nicht empfehlenswert.

Wallet (englisch für „Portemonnaie“ oder „Brieftasche“) steht sinnbildlich für eine Art virtuellen Geldbeutel, der jedoch keine Bitcoins enthält, sondern die Informationen/Daten, mit denen der Nutzer Bitcoins senden oder empfangen kann.

Ein Wallet ist ein digitaler Schlüsselbund, mit dem ein Benutzer nachweist, dass ihm eine gewisse Menge Bitcoins gehören, und der es ihm erlaubt, diese zu senden. Die Adressen zum Empfang von Zahlungen werden aus den Schlüsseln erzeugt. Es können beliebig viele Schlüssel – und damit auch Adressen – generiert werden.

Für Smartphones existieren mehrere Bitcoin-Wallets mit Zusatzfunktionen, die für den mobilen Betrieb nützlich sind. Die Apps laden typischerweise nach der Installation eine reduzierte Fassung der Blockchain herunter. Eine Bitcoin-Adresse des Wallets auf dem Smartphone kann als QR-Code angezeigt werden. Dieser enthält einen speziellen Uniform Resource Identifier mit der benötigten Bitcoin-Adresse sowie dem Betrag. Zum Ausführen von Zahlungen können QR-Codes mit der Kamera des Telefons gescannt werden. Es ist auch möglich, Zahlungen später zu versenden, wenn gerade keine Internetverbindung besteht. Zusätzlich bestehen Optionen zur Sicherung der Wallet.

Zahlungsverkehr

Wie bei Währungen konnten nach Einschätzungen von 2014 auch Bitcoins dazu verwendet werden, Güter oder Dienstleistungen zu bezahlen. Anfang März 2015 waren im OpenStreetMap-Datenbestand 6.284 Orte wie beispielsweise Geschäfte oder Hotels eingetragen, die Bitcoin als Zahlungsmittel akzeptierten. Alleine für den deutschen Markt waren 2016 mehr als 100 Akzeptanzstellen der verschiedensten Branchen verzeichnet.

Zu den größten Onlinediensten, die Bitcoin als Bezahlmittel akzeptierten, gehörten 2015 der Social News Aggregator Reddit, Microsoft Account, Overstock.com, Dell, Expedia und Threema. Der Bloghoster WordPress.com akzeptierte Bitcoins als Zahlungsoption bis Ende Februar 2015. Einige Pizzabestelldienste akzeptierten 2013 Bitcoins, indem sie Aufträge an große Lieferdienste weitergaben, ebenso Essenslieferdienste für Restaurants. Auch 2017 konnte man mit Bitcoins noch Pizza bestellen, jedoch lag der Preis nach einer Recherche in der Washington Post von Anfang Dezember 2017 für eine Pizza bei 8,70 US-Dollar für Kunden, die mit US-Währung bezahlten, während Bitcoin-Zahler mit 0,0036 Bitcoin zu dem Zeitpunkt den Gegenwert von 34,12 US-Dollar bezahlen mussten. Im März 2019 hat der größte Onlinehändler der Schweiz Digitec Galaxus damit begonnen, Bitcoin und einige andere Kryptowährungen in den beiden Onlineshops digitec.ch und galaxus.ch zu akzeptieren.

Weiterhin wurde die Bezahlung in Bitcoins 2013 bei manchen Spieleentwicklern, kommunalen Dienstleistungen, Hotels oder diversen Reiseveranstaltern angeboten. Vereinzelt wurden Bitcoins im ersten Quartal 2013 für den Kauf von Autos und Häusern oder auch für Mietzahlungen genutzt. Das Museum für angewandte Kunst (MAK) in Wien war 2015 das erste Museum, das Bitcoins zum Kauf eines Kunstwerkes für die Museumssammlung nutzte.

Spenden von Bitcoins werden von NGOs und beispielsweise von WikiLeaks akzeptiert. Daneben wird die Währung zum Zweck des Micropayment von Organisationen angenommen, die sich für verschiedene gemeinnützige Zwecke einsetzen, sowie als Anerkennung für kreative Inhalte im Web verschenkt. Bitcoins dienen auch als Einsatz für Glücksspiele.

Aufgrund der Pseudonymität dienen Bitcoins auch der Geldwäsche, den Lösegelderpressungen bei Verschlüsselungstrojanern sowie als Zahlmittel für Waffen, Pornografie, illegale Drogen und Betrugsgüter bis hin zu Auftragsmorden über Darknet-Märkte.

Am 8. Juni 2021 beschloss die Legislativversammlung von El Salvador ein Gesetz, mit dem das Land als erstes der Welt mit Wirkung ab 7. September 2021 Bitcoin als weiteres offizielles Zahlungsmittel neben dem US-Dollar anerkennt.

Im August 2021 hat Worldline in Zusammenarbeit mit Bitcoin Suisse Zahlungen mit Bitcoin auf ihren POS-Terminals freigeschaltet.

Handel

Am 10. Dezember 2017 startete der Handel mit Bitcoin-Terminkontrakten (Futures) an der US-Terminbörse CBOE, eine Woche später an der CME. Es können einerseits Kursschwankungen des Bitcoins abgesichert werden, zum anderen auch an Kurssteigerungen oder -verlusten des Bitcoins partizipiert werden, ohne Eigentümer von Bitcoins zu sein. Der CBOE-Future umfasst einen Bitcoin, der CME-Kontrakt hat ein Volumen von fünf Bitcoins. An der CBOE wird der Preis an der Kryptowährungsbörse Gemini zugrunde gelegt, die CME bildet einen Referenzkurs aus den Notierungen an den vier Börsen Bitstamp, GDAX, IiBit und Kraken.

Nutzer

Im September 2011 schätzte ein Teilnehmer der Bitcoin-Community die Anzahl verschiedener innerhalb eines Tages aktiver Bitcoin Nodes auf 60.000. Die Schätzung basierte auf der Auswertung bestimmter Nachrichten im Peer-to-Peer-Netzwerk. Bis Oktober 2012 sank die mit dieser Methode ermittelte Zahl auf knapp 20.000. Die Forscher Dorit Ron und Adi Shamir analysierten im Mai 2012 den Transaktionsgraphen und ermittelten eine Zahl von 2,4 Millionen unabhängig verwendeten Adressen. Diese Zahl stellt eine Obergrenze der Nutzer dar, die bis zu dem Zeitpunkt eine Bitcoin-Transaktion durchgeführt haben. Die aktivsten Einzelnutzer waren der Mining Pool Deepbit und die Handelsplattform Mt.Gox, verantwortlich für elf Prozent und sieben Prozent aller Bitcoin-Transaktionen. Die Referenzsoftware Bitcoin Core (auch bekannt als Bitcoin-Qt) erzielte Ende 2012 rund 70.000 Downloads monatlich und im März 2013 rund 270.000 Downloads. Die Zahl der Nutzer des Onlinedienstes My Wallet wurde im Dezember 2012 mit 80.000 angegeben.

Die reddit-Gruppe /r/bitcoin erreichte im September 2012 10.000 Nutzer, im März 2013 20.000 Nutzer und im Februar 2014 bereits 107.000 Nutzer. Eine Umfrage des Blogs netzpolitik.org im Januar 2013 ergab, dass 5,5 % der Leser Spenden per Bitcoin zahlen würden, während die Alternativen Flattr und PayPal 33,0 und 27,7 % erreichten.

Eine Studie der Universität Münster ergab 2015, dass typische Bitcoin-Nutzer zwischen 25 und 44 Jahre alt sind und einen technischen Beruf ausüben. Bitcoins werden überwiegend genutzt, um zu bezahlen oder zu spekulieren. Wichtigste Motivation der Nutzer ist die Freude daran, mit einem innovativen System zu experimentieren. Illegale Anwendungen spielen nach dieser Studie nur eine geringe Rolle, wobei zu berücksichtigen ist, dass sie bei nur etwa 100 befragten Personen, von denen 60 % aus Deutschland stammen, nicht repräsentativ für die internationale Bitcoin-Szene ist.

Laut dem Blockchain-Analyseunternehmen Glassnode erreichte die Anzahl der aktiven Wallet Adressen bei 140.000 im Jahr 2011 den ersten Peak. Bis Ende 2017 wuchs die Anzahl auf über 6 Millionen an, sank 2018 jedoch wieder auf die Hälfte ab. Bis Ende 2020 wurden wieder über 6 Millionen aktive Adressen registriert.

Steuerliche Handhabung

In Deutschland ist Bitcoin weder gesetzliches Zahlungsmittel noch E-Geld, Devisen oder Sorten. Nach Feststellung der Bundesanstalt für Finanzdienstleistungsaufsicht (BaFin) ist Bitcoin eine Rechnungseinheit (englisch unit of account), die in „multilateralen Verrechnungskreisen“ eingesetzt werden kann und somit Finanzinstrument im Sinne des Kreditwesengesetzes (KWG). Diese Feststellung wurde im August 2013 durch eine Anfrage des Abgeordneten Frank Schäffler an das Bundesfinanzministerium bestätigt: Bitcoin sei eine Art „privates Geld“. Der 4. Strafsenat des Kammergerichts Berlin widerspricht dieser Sichtweise von Bitcoin mit dem Urteil vom 25. September 2018. Der Kammer zufolge könne Bitcoin keine Rechnungseinheit sein, da es an Wertbeständigkeit und allgemeiner gesellschaftlicher Anerkennung zur Verwendung fehle. Nachfolgend ordnete die BaFin Bitcoin als mit Devisen vergleichbare Werteinheiten ein. Weiterhin seien Gewinne aus dem Bitcoin-Verkauf ein privates Veräußerungsgeschäft und unterlägen der Einkommensteuer gemäß § 23 Einkommensteuergesetz (EStG). Verluste, die aus einem privaten Verkauf nach Ablauf der Spekulationsfrist resultierten, können nicht mehr gegen Gewinne verrechnet werden.

In Bitcoin abgewickelte Geschäfte unterliegen üblichen Steuerpflichten; sie sind nicht geeignet, der Umsatzbesteuerung zu entgehen. Ein Umtausch von Bitcoins in andere Zahlungsmittel – und umgekehrt – ist umsatzsteuerfrei nach Art. 135 Abs. 1 Buchst. e der Mehrwertsteuer-Systemrichtlinie (MwStSystRL).

In Österreich stellte Niko Alm am 23. Mai 2014 eine Parlamentarische Anfrage an Finanzminister Michael Spindelegger in Bezug zur steuerlichen und rechtlichen Handhabung von Bitcoin. Die Antwort besagte, dass der Handel mit Bitcoins „steuerbar und steuerpflichtig“ sein kann. Es müsse keine „Spekulationssteuer“ bezahlt werden, wenn man Bitcoins länger als ein Jahr besitzt.

Der US-amerikanische Internal Revenue Service gab 2014 eine Stellungnahme heraus, nach der Bitcoin als Eigentum (Property) zu besteuern ist. Sofern keine Ausnahmeregelungen für Kleinbeträge geschaffen werden, hat diese Einstufung den Nachteil, dass auch bei Kleingeschäften wie z. B. dem Erwerb einer Tasse Kaffee für alle Nutzer umfangreiche Buchführungspflichten bestehen, um anfallende Kapitaleinkünfte zu ermitteln. Von 2013 bis 2015 gaben zwischen 800 und 900 Kunden Gewinne aus Bitcoingeschäften bei der US-amerikanischen IRS an, während auf der Handelsplattform Coinbase in jener Zeit etwa 14.000 Personen Bitcoingeschäfte für mehr als 20.000 US-Dollar tätigten. Daher erzwang die Steuerbehörde im November 2017 gerichtlich von Coinbase die Herausgabe der Identitäts- und Kontodaten aller Kunden, die in jener Zeit Geschäfte ab 20.000 US-Dollar tätigten.

In Japan unterliegen Bitcoin-Gewinne als „sonstige Einkünfte“ einem Steuersatz bis zu 55 %.

Der EuGH erklärte am 22. Oktober 2015, dass beim Kauf und Verkauf von Einheiten der virtuellen Währung ‚Bitcoin‘ keine Mehrwertsteuer anfällt. Den Inhalt des Urteils bestätigte das deutsche Bundesfinanzministerium den obersten Länderfinanzbehörden am 27. Februar 2018.

Rechtliche Einordnung von Bitcoin in der EU

Während es grundsätzlich den einzelnen Mitgliedstaaten der Europäischen Union frei steht, für Bitcoin eigene Regeln zu erlassen, besteht mit der Richtlinie 2018/843/EU (Update der 4. Geldwäsche-Richtlinie, oft auch 5. Geldwäsche-Richtlinie bezeichnet) erstmals eine einheitliche und EU-weite Rechtsgrundlage für die Einstufung von Bitcoin.

Artikel 3 Ziffer 18 der 5. Geldwäsche-Richtlinie definiert den Begriff der virtuellen Währung. Nach dieser Bestimmung handelt es sich dabei um: „eine digitale Darstellung eines Werts, die von keiner Zentralbank oder öffentlichen Stelle emittiert wurde oder garantiert wird und nicht zwangsläufig an eine gesetzlich festgelegte Währung angebunden ist und die nicht den gesetzlichen Status einer Währung oder von Geld besitzt, aber von natürlichen oder juristischen Personen als Tauschmittel akzeptiert wird und die auf elektronischem Wege übertragen, gespeichert und gehandelt werden kann“.

Diese Definition stellt nicht auf eine bestimmte Technologie ab. Die Verfasser dieser unionsrechtlichen Legaldefinition hatten dennoch in erster Linie die Blockchain-Technologie vor Augen und als archetypische Ausprägung Bitcoin. Die Legaldefinition ist somit quasi von Bitcoin ausgehend verfasst worden. Bitcoin ist somit jedenfalls eine virtuelle Währung im Sinne der oben zitierten Definition.

Aus der zitierten Legaldefinition ist ersichtlich, dass virtuelle Währungen vom europäischen Gesetzgeber als Tauschmittel bezeichnet werden. Gesetzgeberischer Gegensatz zum Tauschmittel ist das Zahlungsmittel. Es ist kein Zufall, dass die Legaldefinition von Tauschmittel spricht und nicht von Zahlungsmittel. Ein früherer Definitionsvorschlag der Europäischen Kommission verwendete noch ausdrücklich den Begriff Zahlungsmittel. Zahlung ist dabei die Erfüllung einer Geldschuld und Zahlungsmittel alles was dazu verwendet werden kann. Im Ergebnis lässt sich die Tauschmitteleigenschaft am besten negativ umschreiben: Tauschmittel ist alles, was zur Erfüllung einer Schuld akzeptiert wird und nicht Zahlungsmittel ist. Bitcoin ist somit ein Tauschmittel.

Gründung von Kapitalgesellschaften mittels Kryptowährungen

Seit Sommer 2017 ist es in der Schweiz möglich, Aktiengesellschaften und Gesellschaften mit beschränkter Haftung mit den wichtigsten Kryptowährungen zu gründen – allen voran Bitcoin. Die Kapitalgesellschaftsgründung ist seither insbesondere mit Bitcoin und Ether in der Praxis anerkannt. Kryptowährungen können in Anwendung der Vorschriften der Sacheinlage gemäß Art. 628 ff. OR zur Leistung des Aktienkapitals oder der Stammanteile verwendet werden. Das funktioniert grundsätzlich mit sämtlichen Kryptowährungen, die nach Art. 958 ff. OR als Aktiven bilanzierbar sind.

Finanzielle Risiken

Der Ankauf nennenswerter Beträge in Bitcoins ist bisher eine hochriskante Investition. Der Journalist Timothy B. Lee, der in Bitcoins investierte, nannte 2013 folgende Risiken:

• Irreversible Verluste durch Malware, Datenverlust oder Einbrüche bei Online-Börsen. So wurden etwa ein Drittel aller Handelsplattformen für Krypto-Währungen nach Untersuchungen von 2017 seit 2009 gehackt.
• Starke Einschränkungen durch staatliche Regulation als Maßnahme gegen Geldwäsche
• Eine Überlastung der Kapazität des Systems, die zumindest zeitweise Transaktionen langsam sowie kleine Transaktionen sehr teuer machen könnte
• Eine gegenüber dem steigenden Kurs und den damit verbundenen hohen Erwartungen zu geringe kommerzielle Nutzung
• Gezielte Marktmanipulation durch große Marktteilnehmer. Diese wären in Deutschland möglicherweise nicht strafbar, da Bitcoins gesetzlich nicht als Wertpapiere oder Vermögensanlagen gelten.

Legitimität einer nichtzentralen Geldschöpfung

Falls die Zahlungseinheit sich etabliert und ein Handel mit ihr stattfindet, findet faktisch eine Geldschöpfung statt, die im Fall von Zentralbankgeld traditionell ein Monopol der Notenbanken darstellt, im Fall von Kredit- und Buchgeld jedoch vor allem durch die Geschäftsbanken stattfindet. Eine Vergrößerung der Geldmenge gegenüber Warenwerten (ob durch Bargeld oder Kreditgeld) führt bei gegebener Umlaufgeschwindigkeit tendenziell zu Inflation (siehe: Quantitätstheorie, Neutralität des Geldes). Damit einher geht ein Kaufkraftverlust bestehender Guthaben – und immer ein Transfer von Vermögenswerten zur geldausgebenden Stelle. Bei Bitcoins entfiele diese Einnahmequelle für Zentralbanken. Daher wird beispielsweise vom deutschen Interessenverband „Bundesverband Digitale Wirtschaft“ die Legitimität einer nichtzentralen Geldschöpfung bestritten. Dagegen seien Bonus- und Guthabensysteme wie Vielflieger-Meilen, Linden Dollars, Facebook Credits oder Payback-Card nicht von diesem Legitimitätsproblem betroffen.

Das erwähnte Banknotenmonopol wird heute durch den Status des gesetzlichen Zahlungsmittels sowie in der EU durch das Münzgesetz von 2002 gestützt. Ein Verbot alternativer Währungen enthalten diese Rechtsnormen nicht. Eine neue Währung ist jedoch aufgrund der Netzwerkeffekte der etablierten Währungen extrem schwer einzuführen.

Befürworter und Nutzer von Bitcoin vertraten 2011 die Auffassung, durch die Entkopplung der Geldschöpfung von zentralen Machtstrukturen lasse sich eine Demokratisierung des Geldwesens bewirken. Auch die Ablösung des bestehenden, im Wesentlichen auf Krediten basierenden Systems, bei dem Geld stets mit Schuldzinsen belastet ist, wird teilweise als wünschenswert angesehen.

Schattenwirtschaft

Der US-amerikanische Ökonom Kenneth S. Rogoff sagte in einem Interview in der Wochenzeitung Die Zeit: „Ich persönlich glaube, dass Bitcoin irgendwann verboten wird. Weil er für kriminelle Aktivitäten und Steuerhinterziehung benutzt werden kann. […] Natürlich kann man sein Geld da anlegen. Aber wenn er einen fundamentalen Wert haben soll, braucht er einen Nutzen. Und das ist im Fall des Bitcoin eben die Schattenökonomie. Dieser Markt ist locker 20 Billionen Dollar schwer.“

Nach einer Studie des Blockchainanalyseunternehmens Chainalysis aus dem Jahr 2022 können lediglich 0,15 % der Transaktionen von Kryptowährungen mit kriminellen Aktivitäten in Verbindung gebracht werden.

Stromverbrauch und Umweltverschmutzung

Das Bitcoin-Schürfen verbraucht große Mengen an elektrischer Energie. Der Bitcoin-Stromverbrauchsindex der Universität Cambridge schätzte im Februar 2021 den jährlichen Strombedarf von Bitcoin auf 120 Terawattstunden (TWh). Wegen der möglichen ökologischen Schäden steht Bitcoin in der Kritik.

Durch die selbstregulierende Schwierigkeit des Schürfens (siehe Abschnitt #Mining) gibt es keine Obergrenze für den Energieverbrauch. Solange dies profitabel ist, wächst die Anzahl der Schürfer und damit der verbrauchte Strom – abhängig vom Bitcoin-Preis, da Schürfer die Stromkosten mit der Belohnung für das Schürfen neuer Bitcoins mindestens decken müssen, um profitabel zu sein. So ging mit dem deutlichen Preisrückgang von Bitcoin in der zweiten Hälfte des Jahres 2018 auch ein Rückgang des Energieverbrauchs einher. Hierzu ist zu beachten, dass kein direkter Zusammenhang zwischen dem Energieverbrauch und der Anzahl von Transaktionen besteht, da die Belohnung für das Schürfen eines Blockes fest ist und nicht von der Anzahl der Transaktionen abhängt, die im Block enthalten sind.

Verglichen mit anderen Online-Transaktionen benötigen Bitcoin-Transaktionen ein Vielfaches an Energie je Transaktion. Auf eine Transaktion auf der Blockchain bezogen wurden mit Stand März 2022 durchschnittlich 2.200 kWh elektrische Energie verbraucht. Hingegen benötigt eine Überweisung mit einer Kreditkarte durchschnittlich etwa 1,5 Wattstunden (0,0014863 kWh). Nicht berücksichtigt sind Transaktionen in den Layer-2-Lösungen von Bitcoin (z. B. Lightning-Netzwerk und Liquid-Netzwerk), welche auch Micropayment (viele kleine Transaktionen) ermöglichen. Der Stromverbrauch von einer Transaktion im Lightning Netzwerk ist nach verschiedenen Berechnungen niedriger als das herkömmliche Zahlen mit Karte.

Regionen mit niedrigen Energiekosten wie z. B. Sichuan in China aber auch Island, Quebec, Norwegen und Georgia sind bevorzugte Standorte für Mining-Farmen. Der zum Schürfen verwendete Energiemix ist stark vom Standort und der Jahreszeit abhängig. Einer 2020 von der Cambridge University veröffentlichten Studie zufolge stammen weltweit ca. 39 % des zum Schürfen genutzten Stromes komplett aus erneuerbaren Energiequellen, währenddessen ca. 76 % des Stromes aus einem Energiemix stammt, welche erneuerbare Energien enthalten.

Ende 2017 entstanden etwa drei Viertel aller Bitcoins in der Volksrepublik China, insbesondere durch Kohlestrom aus der Inneren Mongolei. Den Kohlendioxidausstoß eines dort geschürften Bitcoins schätzte man 2017 auf 8 bis 13 Tonnen. Für 2018 rechnet Morgan Stanley mit einem Anstieg des Stromverbrauches auf 125 TWh, möglicherweise auch 140 TWh. Dies entspricht etwa 0,6 % des gesamten Weltstromverbrauches. Eine Studie aus dem Jahr 2021 rechnet damit, dass diese Emissionen innerhalb von ca. 3 Jahren die gesamten jährlichen Kohlenstoffemissionen von europäischen Ländern wie Italien übertreffen würden und das dortige Mining den zwölften Platz der größten nationalen Emittenten ausmachen würde.

Aus Umweltschutzgründen beendete Norwegen ab 2019 die Mining-Subventionen.

Der Ausbau der fluktuierenden erneuerbaren Energien, wie Wind- und Solarenergie ist herausfordernd, weil sie Instabilitäten im Stromnetz verursachen. Mehrere Studien ergaben, dass das Bitcoinmining die überschüssige Energie nutzen kann, um somit das Redispatch zu verringern, die Rentabilität der Infrastruktur von erneuerbaren Energien zu erhöhen und demnach die Energiewende beschleunigen kann. Somit kann der CO₂-Fußabdruck von Bitcoin verringert werden.

Softwarefehler und Angriffsszenarien

Passwortverlust

Der Wert von Bitcoins in digitalen Geldbörsen, auf die der Besitzer keine Zugriffsmöglichkeit mehr hat, betrug 2021 schätzungsweise 115 Milliarden Euro.

Quantencomputer und Post-Quanten-Kryptographie

Quantencomputer könnten künftig das Bitcoin-System gefährden: Der als Public-Key-Verschlüsselungsverfahren verwendete ECDSA-Algorithmus ist anfällig für den Shor-Algorithmus, sodass es möglich wäre den privaten Schlüssel herauszufinden. Die Auswirkung auf Bitcoin durch einen Quantencomputer mit Shor-Algorithmus wären zunächst nicht katastrophal, sofern die aus Datenschutzgründen ohnehin empfohlene Praxis befolgt wird, Bitcoin-Adressen nicht mehrfach zu benutzen.

Es ist kein Algorithmus für Quantencomputer bekannt, der die zum Bitcoin-Mining verwendete Hashfunktion SHA-256 effizient invertieren könnte. Eine Anwendung des Grover-Algorithmus würde den Prozess des Mining zwar quadratisch beschleunigen, muss hierbei allerdings mit den ASICs-Mininggeräten konkurrieren können. Daher wird die potentielle Auswirkung von Quantencomputern auf das Bitcoin-Mining als weniger stark eingestuft verglichen mit derjenigen auf ECDSA.

Presseartikel

• Mirko Dölle: So richtig falsch – Warum eine vielzitierte Klima-Studie zu Bitcoin falsch liegt. In: heise.de. 2018, abgerufen am 8. Dezember 2018. 
• Harald Bögeholz, Fabian A. Scherschel: So funktioniert die Kryptowährung Bitcoin. In: heise.de. 14. Juni 2017, abgerufen am 16. Juni 2017. 
• Axel Kannenberg: Neues Kurshoch beim Bitcoin: Bundesbank warnt vor „Spekulationsobjekt“. In: heise.de. 8. Mai 2017, abgerufen am 14. Mai 2017. 
• Marcel Rosenbach: Die Geldfrage: Wo und wie kann man Bitcoins kaufen? In: Spiegel Online. Abgerufen am 15. Mai 2017. 
• Lutz Auffenberg: Bitcoins als Rechnungseinheiten. In: Neue Zeitschrift für Verwaltungsrecht (NVwZ), 17/2015, S. 1184–1187
• Institutional Money: BaFin: Kryptowerte-Verwahrung für Dritte wird ab 2020 lizenzpflichtig. In: institutional-money.vom, abgerufen am 31. Dezember 2019.

Steuer

• Anka Hakert: Richtig versteuern: Kryptogeld-Millionär, was nun? – heise online. In: heise.de. 19. Februar 2018, abgerufen am 7. Januar 2019. 
• Anka Hakert: Spekulationsverluste mit Bitcoin & Co richtig von der Steuer absetzen – heise online. In: heise.de. 7. Januar 2019, abgerufen am 7. Januar 2019. 

Wissenschaftliche Arbeiten

• Johannes Arndt: Bitcoin-Eigentum. Mohr Siebeck, Tübingen 2022, ISBN 978-3-16-160984-8.
• Simon Barber et al.: Bitter to Better – How to Make Bitcoin a Better Currency. In: Angelos D. Keromytis (Hrsg.): Financial Cryptography and Data Security, FC 2012. Springer, Berlin/Heidelberg 2012, ISBN 978-3-642-32945-6. S. 399–414 (PDF; 468 kB).
• Dirk Baur, Josua Oll (2021). Bitcoin investments and climate change: A financial and carbon intensity perspective. Finance Research Letters, 102575.
• Helgo Eberwein, Anna Zoe Steiner (Hrsg.): Bitcoins. Jan Sramek Verlag, Wien 2014, ISBN 978-3-7097-0017-4.
• Bela Gipp, Norman Meuschke, André Gernandt: Decentralized Trusted Timestamping using the Crypto Currency Bitcoin. Cornell University Library, 13. Februar 2015. arxiv:1502.04015.
• Dominik König, Benjamin Beck: Bitcoin. Der Versuch einer vertragstypologischen Einordnung von kryptographischem Geld. In: JuristenZeitung 03/2015, S. 130–138.
• Tyler Moore, Nicolas Christin: Beware the Middleman: Empirical Analysis of Bitcoin-Exchange Risk. In: Ahmad-Reza Sadeghi (Hrsg.): Financial Cryptography and Data Security, FC 2013. Springer, Berlin/Heidelberg 2013, ISBN 978-3-642-39883-4, S. 25–33 (PDF; 258 kB).
• Satoshi Nakamoto: Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System. 2008 (PDF; 184 kB).
• Arvind Narayanan et al.: Bitcoin and Cryptocurrency Technologies: A Comprehensive Introduction. Princeton University Press, 2016, ISBN 978-1-4008-8415-5.
• Fergal Reid, Martin Harrigan: An Analysis of Anonymity in the Bitcoin System. Cornell University Library, 22. Juli 2011. arxiv:1107.4524.
• Dorit Ron, Adi Shamir: Quantitative Analysis of the Full Bitcoin Transaction Graph. In: Ahmad-Reza Sadeghi (Hrsg.): Financial Cryptography and Data Security, FC 2013. Springer, Berlin/Heidelberg 2013, ISBN 978-3-642-39883-4, S. 6–24 (PDF; 1,8 MB).
• Johannes Seitz: Distributed Ledger Technology & Bitcoin – Zur rechtlichen Stellung eines Bitcoin-„Inhabers“. In: Kommunikation & Recht 2017, S. 763–769.