Wie funktioniert eine Bitcoin-Transaktion?

Überblick

Eine Bitcoin-Transaktion ist im Kern eine signierte Datenstruktur, die den Transfer von Bitcoin-Wert beschreibt. Sie enthält keine Kontonummern oder Namen, nur Referenzen auf frühere Transaktionen (Inputs) und neue Empfängeradressen (Outputs). Das gesamte System funktioniert ohne zentrale Instanz, einzig durch Kryptographie und Konsens.

Anders als bei einer Banküberweisung gibt es keinen Vermittler, der die Transaktion genehmigt. Stattdessen beweist der Absender durch eine digitale Signatur, dass er berechtigt ist, die Bitcoin auszugeben. Das Netzwerk prüft diese Signatur unabhängig, und ein Miner nimmt die Transaktion in einen Block auf.

UTXO-Modell

Bitcoin verwendet kein Kontomodell, sondern das UTXO-Modell (Unspent Transaction Output). Jeder Output einer bestätigten Transaktion wird zum „Geldschein" im System. Der Kontostand einer Wallet ist die Summe aller UTXOs, die mit ihren Adressen verknüpft sind. Dieses Modell ermöglicht parallele Validierung und verbessert die Skalierbarkeit.

Eine ausführliche Erklärung mit Praxisbeispielen findest du im Artikel UTXO erklärt.

Inputs und Outputs

Jede Transaktion besteht aus mindestens einem Input und mindestens einem Output. Ein Input referenziert einen bestehenden, noch nicht ausgegebenen Output einer früheren Transaktion (einen UTXO). Ein Output definiert einen Betrag und die Bedingung, unter der dieser Betrag ausgegeben werden darf (typischerweise: „Wer den passenden Private Key besitzt").

Ein einfaches Beispiel: Alice möchte 0,05 BTC an Bob senden. Ihre Wallet wählt einen bestehenden Output von 0,08 BTC als Input. Die Transaktion erzeugt zwei neue Outputs: 0,05 BTC an Bobs Adresse und 0,0295 BTC als Wechselgeld zurück an Alice. Die Differenz von 0,0005 BTC wird zur Gebühr.

Digitale Signaturen

Um einen Input auszugeben, muss der Absender eine digitale Signatur liefern. Diese wird mit dem Private Key erstellt, der zur Adresse des Inputs gehört. Die Signatur beweist zweierlei: Der Absender kennt den Private Key, und die Transaktion wurde nach der Signierung nicht verändert.

Transaktionsgebühren

Die Gebühr einer Transaktion ergibt sich aus der Differenz zwischen der Summe aller Inputs und der Summe aller Outputs. Sie wird nicht explizit angegeben, sondern implizit berechnet. Miner priorisieren Transaktionen nach der Gebührenrate in Satoshis pro virtuellem Byte (sat/vB).

Die Datengrösse hängt von der Anzahl der Inputs und Outputs ab, nicht vom transferierten Betrag. Eine Transaktion mit vielen kleinen Inputs ist grösser und damit teurer als eine mit einem einzigen grossen Input. Bei hoher Netzwerklast steigen die Gebühren, weil der Platz in jedem Block begrenzt ist.

Transaktionslebenszyklus

Eine Bitcoin-Transaktion durchläuft fünf Phasen:

1. Erstellung: Die Wallet konstruiert die Transaktion, wählt Inputs, definiert Outputs und berechnet die Gebühr.
2. Signierung: Der Private Key signiert die Transaktion. Bei Hardware-Wallets geschieht dies auf dem Gerät selbst, sodass der Schlüssel nie den sicheren Chip verlässt.
3. Broadcast: Die signierte Transaktion wird an einen verbundenen Node gesendet und von dort ans gesamte Netzwerk weitergeleitet.
4. Mempool: Jeder Node speichert unbestätigte Transaktionen im Mempool, einem Wartepuffer. Miner wählen aus dem Mempool die Transaktionen mit den höchsten Gebühren für den nächsten Block.
5. Bestätigung: Ein Miner nimmt die Transaktion in einen gültigen Block auf. Mit jedem weiteren Block darüber steigt die Sicherheit. Nach sechs Bestätigungen gilt eine Transaktion als praktisch irreversibel.

Transaktionsformate

Über die Jahre hat sich die Struktur von Bitcoin-Transaktionen weiterentwickelt:

• Legacy (P2PKH): Das ursprüngliche Format seit 2009. Adressen beginnen mit „1". Signaturdaten befinden sich direkt im Input und zählen voll zur Transaktionsgrösse.
• P2SH (Pay-to-Script-Hash): Eingeführt 2012 (BIP 16). Adressen beginnen mit „3". Ermöglicht komplexe Ausgabebedingungen wie Multisig, ohne dass der Empfänger das Script offenlegen muss. Dient auch als Basis für Wrapped SegWit (P2SH-P2WPKH), das als Übergangslösung entstand, damit SegWit-Transaktionen mit älteren Wallets kompatibel blieben. Viele Exchanges und ältere Hardware-Wallets nutzen noch heute „3"-Adressen.
• Native SegWit (P2WPKH): Seit 2017 aktiv. Adressen beginnen mit „bc1q". Die Signaturdaten werden in einen separaten Witness-Bereich ausgelagert, der nur mit 25 % gewichtet wird. Das spart Gebühren und erhöht die effektive Blockkapazität.
• Taproot (P2TR): Seit November 2021 verfügbar. Adressen beginnen mit „bc1p". Nutzt Schnorr-Signaturen, die effizienter sind und komplexe Ausgabebedingungen (Multisig, Timelocks) nach aussen hin wie einfache Transaktionen aussehen lassen, ein grosser Gewinn für Privacy.

Quellen

• Bitcoin Whitepaper, Satoshi Nakamoto, 2008
• Bitcoin Wiki, Transaction
• Andreas M. Antonopoulos, «Mastering Bitcoin», Kapitel 6: Transactions