In der Kryptografie ist eine Nonce ein zufälliger oder pseudozufälliger Wert, der vor dem Verschlüsseln oder Hashen zu den Eingabedaten hinzugefügt wird. Dadurch führen identische Eingabedaten zu unterschiedlichen Ausgaben.
Beim Proof-of-Work (PoW)-Mining verändern die Miner die Nonce so lange, bis sie einen Block-Hash finden, der unter dem vom Netzwerk vorgegebenen Zielwert liegt.
Auf Ethereum und anderen EVM-kompatiblen Blockchains ist die Transaktions-Nonce ein fortlaufender Zähler, der Transaktionen ordnet und Doppelausführungen verhindert.
Eine Nonce (kurz für „number used once“) ist ein Wert, der in kryptografischen Prozessen die Einmaligkeit von Daten oder Vorgängen sicherstellt. In Blockchain-Netzwerken spielen Nonces sowohl beim Mining als auch bei der Transaktionsverarbeitung eine zentrale Rolle, wobei sie in jedem Kontext unterschiedliche Funktionen erfüllen.
Ziel ist es, einen Hash-Wert zu finden, der die vom Netzwerk vorgegebene Schwierigkeit erfüllt. In der Regel muss der Hash-Wert unter einem bestimmten Schwellenwert liegen, was sich häufig in einer bestimmten Anzahl führender Nullen am Anfang des Hashes äußert. Da Hash-Funktionen nicht umkehrbar sind, lässt sich im Voraus nicht berechnen, welche Nonce zum gewünschten Ergebnis führt. Stattdessen probieren Miner systematisch Werte durch: Sie beginnen bei null, erhöhen die Nonce schrittweise und prüfen bei jedem Durchlauf, ob der resultierende Hash gültig ist.
Eine gültige Nonce wird in der Praxis manchmal auch als „goldene Nonce“ bezeichnet. Sobald ein Miner sie gefunden hat, sendet er den Block an das Netzwerk. Dort prüfen die Netzwerkknoten den Block, bevor er zur Blockchain hinzugefügt wird. Die Schwierigkeit, eine gültige Nonce zu finden, macht den Proof-of-Work-Konsensmechanismus manipulationsresistent: Wer einen bereits zur Blockchain hinzugefügten Block verändern wollte, müsste die gesamte Rechenarbeit für diesen Block sowie alle nachfolgenden Blöcke erneut leisten.
Das Nonce-Feld im Bitcoin-Block-Header ist nur 32 Bit lang, was etwa vier Milliarden Kombinationen ermöglicht. Sobald diese ausgeschöpft sind, ändern die Miner andere Variablen – wie den Zeitstempel oder das „extraNonce“-Feld – und beginnen den Vorgang von vorne.
Nonces sind ein grundlegendes Element der Blockchain-Sicherheit. Beim Proof-of-Work-Mining stellen sie sicher, dass das nachträgliche Verändern von Daten einen extremen Rechenaufwand erfordert. Bei der Transaktionsverarbeitung gewährleisten sie hingegen die Eindeutigkeit jedes Vorgangs und verhindern die mehrfache Ausführung von Transaktionen.
Beide Anwendungen basieren auf demselben Grundgedanken, dienen aber je nach Blockchain und Kontext unterschiedlichen Zwecken.
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