Die detaillierte Erklärung der Technologie setzt ein gewisses Vorwissen über die Bitcoin Blockchain voraus. Deshalb finden Sie im Folgenden eine einfache Erklärung, für die kein technisches Vorwissen benötigt wird und eine detailliertere technische Erklärung:

 

Einfache Erklärung

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Die ausstellende Institution berechnet den "Fingerabdruck" des originalen Zertifikats, lädt diesen in die Bitcoin Blockchain hoch, und versendet das Zertifikat dann an die betroffene Person, also z.B. an den Absolventen/die Absolventin des Studiengangs. Bei der Verifizierung eines Zertifikats wird dieses in ein Computerprogramm geladen, das wiederum den Fingerabdruck dieses zu überprüfenden Dokuments bildet, und vergleicht diesen mit dem hinterlegten Fingerabdruck in der Blockchain. Stimmen die Fingerabdrücke überein, ist das Dokument original und damit gültig. Da sich der Fingerabdruck des gesamten Dokuments bei der kleinsten Änderung, sei es ein einzelner Pixel, komplett verändert, stimmen die beiden Fingerabdrücke im Falle einer Manipulation nicht mehr überein, und es wird klar, dass das Dokument verändert wurde.

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Detaillierte technische Erklärung

Die folgenden Schritte erfolgen für den Benutzer im Hintergrund und werden vollautomatisch von dem zur Ausstellung und Verifizierung verwendeten Computerprogramm ausgeführt. 

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Ausstellung eines Zertifikats:

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1. Hinzufügen von Metadaten zum PDF-Dokument: Zu jedem Zertifikat in Form eines PDF-Dokuments werden maschinenlesbare Metadaten wie die ausgebende Institution und die zur Ausstellung verwendete Bitcoin Adresse hinzugefügt. Optional können weitere Metadaten wie der Name des Halters des Zertifikats angefügt werden. Die angefügten Metadaten sind dabei nicht sichtbar und können ausschließlich programmgesteuert abgerufen werden.

2. Berechnung des Merkle Root: Alle Zertifikate einer Herausgabe werden mittels eines Merkle-Trees zusammen gehasht ("die Fingerabdrücke gebildet"). Die baumartige Struktur des Merkle Tree ermöglicht es, theoretisch unendlich viele Zertifikate auf einmal in die Blockchain hochzuladen.

3. Hochladen in die Blockchain: Es wird eine Bitcoin Transaktion mit der OP_RETURN Anweisung gebildet, die die Identifikation der ausgebenden Institution und den merkle root hash aus dem vorhergehenden Schritt enthält. Die Transaktion wird an einen Knoten des Bitcoin Netzwerks gesendet, welcher die Kennung der Transaktion (TxID) an die ausgebende Institution zurücksendet. Nach mehreren Bestätigungen in der Blockchain kann sicher gegangen werden, dass die Transaktion mit dem merkle root hash in der Blockchain enthalten sind.

4. Hinzufügen der Metadaten mit der Bestätigung aus der Blockchain: Nach der Sicherung des merkle root hashs in der Blockchain müssen weitere Metadaten an das Zertifikat angehängt werden, die die o.g. Veröffentlichung in der Blockchain bestätigen. Die Metadaten enthalten den Merkle proof (alle tree children, um den merkle root hash ausgehend vom hash des Zertifikats zu berechnen), den Merkle root hash selbst und die TxID der Transaktion, in der der Merkle root hash enthalten ist. Diese zusätzlichen Metadaten werden so angehängt, dass das Entfernen dieser Daten das selbe Dokument ergibt, wie es nach Schritt 1 zur Berechnung des hashs war.

5. Zu diesem Zeitpunkt ist das Zertifikat fertig, wird an den Halter verliehen und enthält alles, um unabhängig von Jedermann in kürzester Zeit auf Echtheit überprüft werden zu können.

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Überprüfung eines Zertifikats:

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1. Extrahieren der Metadaten mit der Bestätigung aus der Blockchain: Die zu Ende der Ausstellung angefügten Metadaten mit der Bestätigung aus der Blockchain (vorheriger Schritt 4) werden entfernt, sodass das Dokument den gleichen Stand wie nach Schritt 1 bei der Ausstellung des Dokuments besitzt.

2. Hashen des zu überprüfenden Zertifikats: Nach dem vorherigen Schritt ist das Dokument das selbe wie nach Schritt 1 bei der Ausstellung und wird nun wieder gehasht. Bei der kleinsten Veränderung ergibt sich ein anderer Hash als der, der von der ausgebenden Institution in die Blockchain geschrieben wurde.

3. Mithilfe der TxID in den extrahierten Metadaten wird der merkle root hash aus der Blockchain ausgelesen.

4. Berechnung des merkle root hashs des zu überprüfenden Zertifikats und Vergleich: Berechnung des merkle root hashs mithilfe des merkle proofs aus den extrahierten Metadaten und des in Schritt 2 berechneten hashs. Ist es der selbe merkle root, wie der in der Blockchain hinterlegte, ist das zu überprüfende Dokument unverändert und das Original, das von der Institution ausgegeben wurde. Stimmen die merkle roots nicht überein, wurde das Dokument verändert und ist damit ungültig.