Chaumian eCash bezeichnet eine Familie digitaler Bargeldsysteme auf Grundlage der Arbeit von David Chaum. Eine Wallet, also eine Anwendung zum Speichern und Verwenden digitaler Münzen, erhält blind signierte digitale Münzen von einem Herausgeber, häufig Mint genannt. Die mathematische Verdeckung trennt die Ausgabe einer bestimmten Münze von ihrer späteren Verwendung. Der Herausgeber übernimmt weiterhin Annahme oder Einlösung und verhindert in üblichen Online-Systemen doppelte Ausgaben.
Wenn Anna in einer gewöhnlichen Bezahl-App ein Guthaben sieht, betrachtet sie meist ein vom Betreiber geführtes Konto. Bei eCash kann sie stattdessen digitale Wertnachweise direkt besitzen, die Münzen oder Token heißen. Sie enthalten Daten und eine Bestätigung, die Software mithilfe geheimer Daten des Herausgebers berechnet hat; sie sind weder Metallmünzen noch automatisch eine neue Kryptowährung. Bezahlen soll Bargeld ähnlicher werden, bei dem nicht jeder kleine Einkauf einen leicht verknüpfbaren Datensatz über den Zahlenden hinterlassen muss. David Chaum entwickelte diese Idee lange vor Bitcoin, und sein Unternehmen DigiCash setzte sie praktisch um. [1] [3]
Der Herausgeber wird häufig Mint genannt, also Münzstätte. Gemeint ist hier ein Dienst, keine Maschine zum Prägen von Metall. Anna kann ihm etwa Geld schicken und dafür digitale Münzen in ihrer Wallet erhalten. In Bitcoin-basierten Systemen können Beträge in sats beziehungsweise Satoshis angegeben sein, den kleinsten Einheiten von Bitcoin. Entscheidend ist, wer das tatsächliche Geld hält, für das die Münzen ausgegeben wurden. Liegt es bei der Mint, hat Anna einen Anspruch gegen sie, statt Bitcoin ausschließlich mit eigenen Schlüsseln zu kontrollieren. Das sind die geheimen Daten, mit denen Bitcoin-Übertragungen signiert werden. Derselbe angezeigte Betrag in sats kann sehr unterschiedliche Verwahrungsmodelle verbergen. [8] [6] [7]
Die Wallet erzeugt geheime Zufallsdaten für eine neue Münze und verdeckt sie vor dem Signieren mathematisch. Der Herausgeber sieht den gewünschten Wert und prüft die Berechtigung zur Ausgabe, nicht aber die ursprünglichen verborgenen Daten. Nach dem Signieren entfernt die Wallet die Verdeckung, ohne die Gültigkeit der Bestätigung zu zerstören. Das heißt blind signature, blinde Signatur. Stellen Sie sich einen überprüfbaren Stempel auf einem Zettel in einem undurchsichtigen Umschlag vor; tatsächlich erledigt das die Mathematik. Eine korrekt ausgeführte Signatur verrät dem Herausgeber nicht von sich aus, zu welcher früheren Abhebung eine später vorgelegte Münze gehört. Die konkreten Signatur- und Prüfverfahren unterscheiden sich je nach System. [1] [3] [8]
Anna schickt Peter einen Token, etwa in einer Nachricht. Peter hat nun die nötigen Daten, aber Anna könnte sie kopiert haben. Bei Cashu bittet die Wallet des Empfängers deshalb die Mint, die erhaltenen Münzen gegen neue, vom Empfänger vorbereitete Münzen zu tauschen. Die Mint macht die alten ungültig und gibt neue aus. Erst nach erfolgreichem Abschluss kann der Absender seine Kopie der ursprünglichen Münzen nicht mehr ausgeben. Dabei lassen sich auch die neuen Münzen von den abgegebenen entkoppeln. Ein QR-Code-Bild oder ein Zustellhäkchen beweist deshalb nicht, dass der Empfänger den Wert bereits sicher kontrolliert. [8] [9]
Ein double spend ist der Versuch, denselben Wert mehrfach auszugeben. Eine Online-Mint erfasst benutzte Münzdaten und lehnt ihre erneute Verwendung ab. So verhindert sie, dass ein Nutzer einfach Geld kopiert. Diese Datenbank beweist aber nicht, dass der Herausgeber genügend Reserven hält oder keine zusätzlichen ungedeckten Münzen ausgibt. Schutz vor betrügerischen Nutzern ist von Vertrauen in den Betreiber zu unterscheiden. Selbst eine gültige kryptografische Bestätigung einer Münze ist kein Nachweis seiner Reserven. Verweigert der Herausgeber die Zusammenarbeit, kann ein Besitzer einen gültigen Token halten und trotzdem sein Geld nicht zurückbekommen. [2] [6] [8]
Daten zwischen zwei nicht verbundenen Telefonen weiterzugeben ist etwas anderes, als sicher festzustellen, dass niemand sie gerade anderswo ausgegeben hat. Manche Verfahren erlauben es, die Echtheit einer Signatur offline zu prüfen. Damit ist der aktuelle Zustand der Münze aber noch nicht geklärt. Historische Forschung von Chaum, Amos Fiat und Moni Naor beschrieb auch Offline-Bargeld, bei dem wiederholtes Ausgeben den Täter nachträglich offenlegen konnte. Das bedeutet nicht, dass jede heutige Wallet dieses Verfahren nutzt. Bei Aussagen über Offline-Zahlungen muss man daher Übertragung, Echtheitsprüfung und Schutz vor doppelter Ausgabe unterscheiden. [2] [10]
Eine Wallet braucht nicht für jeden denkbaren Betrag eine eigene Münze. Sie kann Münzen verschiedener Werte kombinieren und bei Bedarf umtauschen. Stellen Sie sich 500 sats Guthaben und eine Zahlung über 300 sats vor. Ohne Gebühren möchte Anna Münzen im Gesamtwert von 300 sats verschicken und 200 sats behalten. Fehlt die passende Kombination, ermöglicht Cashu einen Tausch bei der Mint, die alte Münzen durch neue ersetzt. Das ist weder ein Währungswechsel noch ein Gewinn durch Geldwechseln. Tatsächliche Gebühren und unterstützte Stückelungen richten sich nach den Regeln des jeweiligen Systems. [8] [9]
Blinde Signaturen begrenzen die Verknüpfung zwischen Ausgabe und Verwendung einer Münze. Sie löschen aber weder eine Lieferadresse beim Händler noch einen App-Login, Netzwerkspuren oder eine auffällige Kombination aus Zeit und Betrag. Einen gewöhnlichen Token ohne zusätzliche Sperre kann ausgeben, wer seine geheimen Daten erhält. Ihn zu veröffentlichen ist deshalb nicht dasselbe wie eine Empfangsadresse zu veröffentlichen. Auch ein Wallet-Backup löst nicht zwangsläufig jedes Problem. Bei Cashu kann die Wiederherstellung neben Sicherungswörtern die Mitarbeit der Mint benötigen. Ein Backup holt keinen bereits von jemand anderem ausgegebenen Wert zurück und ersetzt keine fehlenden Reserven. [3] [11] [12]
GNU Taler nutzt blinde Signaturen zum Schutz der Kunden, sieht aber gleichzeitig nachvollziehbare Händlereinnahmen vor. Es soll also nicht alle Beteiligten vor allen anderen verbergen. Cashu bietet ein Protokoll für elektronisches Bargeld auf Bitcoin-Basis mit Mints. Fedimint verteilt die Verwaltung auf eine Föderation, eine Gruppe von Verwaltern, damit nicht eine einzelne Person die Gelder kontrolliert. Eine ausreichend große Gruppe kann dennoch die Verwahrung gefährden oder ungedeckte Münzen ausgeben. Eine Föderation verteilt Vertrauen neu, sie schafft es nicht ab. Die Projekte sind daher nicht allein wegen ihrer verwandten kryptografischen Grundidee austauschbar. [4] [5] [6] [13]
Bitcoin prüft Übertragungen im Netzwerk nach gemeinsamen Regeln ohne zentralen Herausgeber, besitzt aber eine öffentliche Transaktionshistorie. eCash kann einen Teil der Zahlungen in eine privatere Umgebung eines Herausgebers verlagern und etwa über Lightning Network mit Bitcoin verbinden, ein Netz von Zahlungskanälen für schnelle Zahlungen. Die Teilnehmer eines Kanals aktualisieren die Aufteilung zuvor eingezahlter Bitcoin, ohne jede einzelne Zahlung in Bitcoins öffentlicher Historie zu vermerken. Eine Ein- oder Auszahlung über Lightning verwandelt den Token einer Mint jedoch nicht automatisch in Bitcoin in eigener Verwahrung. Für den Einstieg helfen drei Fragen: Wer hält das zugrunde liegende Geld, wer kann die Einlösung verweigern, und wer sieht welche Zahlungsdaten? Zusammen ergeben sie ein ehrliches Bild dessen, was das konkrete eCash-System bietet. [6] [7] [13] [14]
Für ein möglichst vollständiges Bild lies diesen Eintrag zusammen mit David Chaum, Blind Signature, DigiCash, Cashu, Fedimint, Double Spend. Auf diesen Eintrag verweisen außerdem DigiCash, Reusable Proofs of Work, The Crypto Anarchist Manifesto, Blind Signature.