Kurs:Wie funktioniert eigentlich Bitcoin

Hier entsteht ein neuer Kurs für die Deutsche Schüler Akademie. Dieser ist ähnlich wie die beiden existierenden Kurse Kurs:Wie_funktioniert_eigentlich_ein_Computer und Kurs:Das_Internet_als_verlängerter_Arm_des_Militärs?

Posterthemen

Im Folgenden ein erster Entwurf für mögliche Themen, die als Poster vorbereitet werden könnten

Zyklische Gruppen

Lernziele

• Wie ist eine zyklische Gruppe definiert?
• Was ist ein generator?
• Was ist die Orndung eines Gruppen Elementes?
• Was ist ein Homomorphismus

Nützliche Resourcen

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Elliptische Kurven (ECDSA)

Lernziele

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Nützliche Resourcen

• "13.1. Krypto-Systeme auf Basis elliptischer Kurven" im 'Kryptografie -- Verfahren, Protokolle, Infrastrukturen' (5. Auflage) von Klaus Schmeh (Hinweis: J9 hat eine digitale Kopie)
• "Elliptic Curve Cryptography Explained," "Digital Signatures (ECDSA)" im 'Mastering Bitcoin' von Andreas Antonopoulos [EN]

Schnorr Signaturen

Lernziele

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Nützliche Resourcen

• "Method for identifying subscribers and for generating and verifying electronic signatures in a data exchange system" (U.S. Patent 4,995,082) von Claus P. Schnorr [EN]
• "Introduction to Schnorr Signatures for Bitcoin & Lightning Network" (1. Teil, 2. Teil, 3. Teil) von René Pickhardt [EN]
• Blind Schnorr Signature Interactive Demo [EN]

Angewandte Kryptographie (Datenschutz / Vertraulichkeit, Authentifizierung & Nachweisbarkeit, Datenintegrität)

Lernziele

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Nützliche Resourcen

• "2.1.1 'Klassische' IT-Sicherheits-Schutzziele" im 'Datenschutz: Einführung in technischen Datenschutz, Datenschutzrecht und angewandte Kryptographie' (1. Auflage) von Ronald Petrlic und Christoph Sorge (Hinweis: J9 hat eine digitale Kopie)

Elektronisches Geld

Lernziele

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Nützliche Resourcen

• "Bitcoin – Kurz & Gut" von Joerg Platzer (Hinweis: J9 hat ein in Papierform)
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HashCash

Lernziele

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Nützliche Resourcen

• "Hashcash - A Denial of Service Counter-Measure" von Adam Back [EN]
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Proof of Work

Lernziele

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Nützliche Resourcen

• "Bitcoin Mining," "Node Types and Roles," Mining and Consensus," "Security Principles" im 'Mastering Bitcoin' von Andreas Antonopoulos [EN]
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Merkle Bäume

Lernziele

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Nützliche Resourcen

• "Merkle Trees," "Constructing the Block Header" im 'Mastering Bitcoin' von Andreas Antonopoulos [EN]

Multisignature Addressen

Lernziele

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Nützliche Resourcen

• "Multisignature Addresses and P2SH," "Multisignature" im 'Mastering Bitcoin' von Andreas Antonopoulos [EN]

Konstruktion von Zahlungskanälen

Lernziele

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Nützliche Resourcen

• "Payment Channels," "Creating a Network of Payment Channels" im 'Mastering the Lightning Network' von Andreas Antonopoulos, René Pickhardt, und Olaoluwa Osuntokun [EN]

Zahlungskanäle öffnen

Lernziele

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Nützliche Resourcen

• "Constructing the Channel" im 'Mastering the Lightning Network' von Andreas Antonopoulos, René Pickhardt, und Olaoluwa Osuntokun [EN]

Statusmaschiene von Zahlungskanälen

Lernziele

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Nützliche Resourcen

• "Sending Payments Across the Channel," "Channel Operation and Payment Forwarding" im 'Mastering the Lightning Network' von Andreas Antonopoulos, René Pickhardt, und Olaoluwa Osuntokun [EN]

Onion Routing

Lernziele

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Nützliche Resourcen

• "4.4 Onion Routing / Tor" im 'Datenschutz: Einführung in technischen Datenschutz, Datenschutzrecht und angewandte Kryptographie' (1. Auflage) von Ronald Petrlic und Christoph Sorge (Hinweis: J9 hat eine digitale Kopie)
• Protokollspezifikation - BOLT #4: Onion Routing Protocol [EN]
• "Onion Routing" im 'Mastering the Lightning Network' von Andreas Antonopoulos, René Pickhardt, und Olaoluwa Osuntokun [EN]
• "Onion Routing with HTLCs on the Lightning Network explained!" von René Pickhardt [EN]

Probabilistische Zahlungen

Lernziele

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Nützliche Resourcen

• Pickhardt Payments Softwarepaket in Python von René Pickhardt

Minimale Kosten flüsse und Optimale Zahlungsströme

Lernziele

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Nützliche Resourcen

• "Optimally Reliable & Cheap Payment Flows on the Lightning Network" von René Pickhardt und Stefan Richter [EN]

Das Gossip Protokol

Lernziele

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Nützliche Resourcen

• "Gossip and the Channel Graph" im 'Mastering the Lightning Network' von Andreas Antonopoulos, René Pickhardt, und Olaoluwa Osuntokun [EN]

Zufälligkeit, Entropie und Pseudozufallszahlengenerator

Lernziele

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Nützliche Resourcen

• "15. Kryptografische Zufallsgeneratoren" im 'Kryptografie -- Verfahren, Protokolle, Infrastrukturen' (5. Auflage) von Klaus Schmeh (Hinweis: J9 hat eine digitale Kopie)

Secret-Key-/symmetrische Kryptografie gegen Public-Key-/asymmetrische Kryptografie

Lernziele

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Nützliche Resourcen

• "2.3.1 Verschlüsselung" im 'Datenschutz: Einführung in technischen Datenschutz, Datenschutzrecht und angewandte Kryptographie' (1. Auflage) von Ronald Petrlic und Christoph Sorge (Hinweis: J9 hat eine digitale Kopie)
• "4. Symmetrische Verschlüsselung" und "11. Asymmetrische Verschlüsselung" im 'Kryptografie -- Verfahren, Protokolle, Infrastrukturen' (5. Auflage) von Klaus Schmeh (Hinweis: J9 hat eine digitale Kopie)
• "3 Properties of Asymmetric Cryptographic Systems" von René Pickhardt [EN]

Hash-Funktionen / schlüssellose Kryptographie

Lernziele

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Nützliche Resourcen

• "2.3.4 Kryptographische Hashfunktion" im 'Datenschutz: Einführung in technischen Datenschutz, Datenschutzrecht und angewandte Kryptographie' (1. Auflage) von Ronald Petrlic und Christoph Sorge (Hinweis: J9 hat eine digitale Kopie)
• "14. Kryptografische Hashfunktionen" im 'Kryptografie -- Verfahren, Protokolle, Infrastrukturen' (5. Auflage) von Klaus Schmeh (Hinweis: J9 hat eine digitale Kopie)
• "Bitcoin Addresses," "Mining the Block" im 'Mastering Bitcoin' von Andreas Antonopoulos [EN]

Elliptische Kurven Diffie Hellmann Schlüsselaustausch

Lernziele

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Nützliche Resourcen

• "11.2. Der Diffie-Hellman-Schlüsselaustausch" und "13.1.3. Die wichtigsten ECC-Verfahren" im 'Kryptografie -- Verfahren, Protokolle, Infrastrukturen' (5. Auflage) von Klaus Schmeh (Hinweis: J9 hat eine digitale Kopie)
• "8.3.1 Signal-Protokoll" im 'Datenschutz: Einführung in technischen Datenschutz, Datenschutzrecht und angewandte Kryptographie' (1. Auflage) von Ronald Petrlic und Christoph Sorge (Hinweis: J9 hat eine digitale Kopie)

Wahrscheinlichkeitstheorie / diskrete Wahrscheinlichkeit (Ergebnisse des Würfelwurfs)

Lernziele

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Nützliche Resourcen

• "Zufälligkeit und Wahrscheinlichkeit -- Eine algorithmische Begründung der Wahrscheinlichkeitstheorie" von Claus P. Schnorr (Hinweis: J9 hat eine digitale Kopie)
• "3.3 Differential Privacy" im 'Datenschutz: Einführung in technischen Datenschutz, Datenschutzrecht und angewandte Kryptographie' (1. Auflage) von Ronald Petrlic und Christoph Sorge (Hinweis: J9 hat eine digitale Kopie)
• "Proof-of-Work Algorithm" im 'Mastering Bitcoin' von Andreas Antonopoulos [EN]

Frühe Formen von Geld

Lernziele

• Was sind Naturaliengeld, Schuldverhältnisse/Schuldscheine, Münzgeld, Buchgeld, Papiergeld usw.?
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Nützliche Resourcen

• Funktionen und Formen des Geldes im 'Geld und Geldpolitik' von der Deutschen Bundesbank
• "Geldtheorie und -politik" und "Was Ist Geld?" Projekt der Hamburg Open Online University (HOOU) von Dr. Michael Paetz, Universität Hamburg
• "Wie wir Menschen die Welt eroberten" von Yuval Noah Harari (insb. Der Geist des großen Löwen, Geschichten an die Erwachsene glauben, und Die große Macht eines kleinen Stücks Papier) (Hinweis: J9 hat auch ein in Papierform)

Komplexitätstheorie (dynamische nichtlineare Systeme) und Konsens

Lernziele

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Nützliche Resourcen

• "Wie wir Menschen die Welt eroberten" von Yuval Noah Harari (insb. Der Geist des großen Löwen, Geschichten an die Erwachsene glauben, und Die große Macht eines kleinen Stücks Papier) (Hinweis: J9 hat auch ein in Papierform)
• "Geld ist nur eine Fantasie" Auftritt zu Banken, Geld und Staatsschulden mit Volker Pispers

Die Zukunft des Geldes

Lernziele

• tba
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Nützliche Resourcen

• "Magic Future Money: (Un)mögliche Geschichten vom Geld der Zukunft" von Friedemann Brenneis (Hinweis: J9 hat auch ein in Papierform)
• "Die Orange Pille: Warum Bitcoin weit mehr als nur ein neues Geld ist" von Ijoma Mangold (Hinweis: J9 hat ein in Papierform)

Aktivitäten

Im Folgenden eine erste Idee für mögliche Themen, die als interaktive Aktivitäten durchgeführt werden könnten.

1. Signieren und Verifizieren mit PGP
2. "DSA Coin" (mit einer Kette von PGP-signierten E-Mails und/oder Rollenspielen)
3. Onion Routing (mit einem Staffelrennen und/oder Briefumschlägen)
4. Eine Lesung von Kapiteln aus dem Buch "Wie Wir Menschen Die Welt Eroberten" (Yuval Noah Harari) über den sozialen Konsens
5. etwas zum Thema Privatsphäre

Lernziele

• Was ist Geld und was sind seine Funktionen?
• Was ist elektronisches Geld?
• Was leisten digitale Signaturen?
• Wie funktionieren Digitale Signatur Schemata?
• Was ist ein kryptographisches Commitment?
• Wie beweist man mathematische Eigentum an einem digitalem Gut?
• Wie hilft HashCash bzw. Proof of Work um die Zentrale Authorität eines Geldsystems zu entfernen
• Was ist ein verteiltes elektronisches Kassenbuch?
• Was sind Unspent Transaction Outputs?
• Was sind die Limitierungen von Blockchain Systemen?
• Warum braucht es das Lightning Netzwerk um Bitcoin zahlungen effizient und effektiv durchführen zu können?
• Wann bzw. wie kann man eine elektronische Münze besitzen?
• Was ist digitale Identität?
• Was bedeutet Privatsphäre?
• Wieso herrscht im Lightning Netzwerk unsicherheit über die Liquidität?
• Wie schafft man Konsens in einem verteilten System über die Ordnung (Sortierung bzw. das Auftreten) von Ereignissen (z.b. Übertragung von Werten)
• Was ist ein Zahlungskanal?
• Welche Optimierungsprobleme müssen gelöst werden, um Bitcoin Zahlungen im Lightning Netzwerk durchführen zu können