Was ist Blockchain?

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Blockchain kann man als dezentrale Datenbank für Transaktionen zwischen Teilnehmern eines Netzwerkes sehen. Diese Datenbank ist vor Manipulation geschützt, solange niemand mehr als 50 Prozent des Netzwerks kontrolliert.

Die Transaktionen können sich auf jegliche Art von Informationen beziehen, je nach Zweck der Blockchain. Dezentral bedeutet, dass die Datenbank, nicht nur an einem Ort gespeichert wird. Jeder Teilnehmer verwaltet eine vollständige Spiegelung der Daten auf seinem Computer und hat die gleichen Rechte und Möglichkeiten.

Alle Transaktionshistorien sind immer für jedes Netzwerkmitglied einsehbar und nachträglich nicht veränder- oder beeinflussbar. Das verhindert nicht nur die Fälschung bereits vollzogener Transaktionen, sondern schafft auch Transparenz, wenn Daten durch neue Transaktionen verändert werden sollen.

Diese Transparenz nutzen sogenannten Maintainer, auch Miner genannt, um die Vorgänge zu überprüfen. Miner sind Teilnehmer des Netzwerkes mit besonderer Funktion. Sie stellen Rechenleistung zur Verfügung, die genutzt wird, um die Veränderungen der Informationen zu verifizieren und erst nach erfolgreicher Prüfung die Informationen im gesamten Netzwerk zu aktualisieren. Das verhindert die Manipulation der Blockchain.

Angewendet werden kann die Blockchain in allen Bereichen in denen Transparenz und Nachvollziehbarkeit erforderlich ist und ermöglicht eine Teilnahme am Netzwerk unabhängig von Zeit und Ort. Dabei werden die Transaktionen in kürzester Zeit abgewickelt und sind ohne Mittelsmänner möglich, wodurch die Regeln allein durch die Teilnehmer bestimmt werden können.

In einer Blockchain wird eine Information (bis zu 40 Byte groß) in einem Block abgelegt. Zusätzlich enthalten diese Blöcke auch immer eine Transaktions-Historie. Dadurch ist jeder neue Block mit dem vorhergehenden Block verbunden, da der neue Block in seiner Historie eine Prüfsumme des vorherigen Blocks enthält. Weiterhin enthält jeder Block eine Prüfsumme der gesamten Kette. Jeder Block wird durch das Mining verifiziert und versiegelt. Dadurch ist der Block mit seiner Information unveränderbar und so für jeden Teilnehmer im Original sichtbar gespeichert.

Weitere technische Hintergründe

Es kann verschiedene Beweggründe für Miner geben, Rechenleistung zur Durchführung von Transaktionen zur Verfügung zu stellen. Man spricht hier von Konsensusverfahren. Das Verfahren „Proof of Work“ wird zurzeit am häufigsten genutzt und entlohnt Miner mit Kryptowährung, zum Beispiel Bitcoins. Beim „Proof of Stake“ hingegen werden Teilnehmer verpflichtet den Anteil der benötigten Rechenleistung zur Verfügung zu stellen, der dem Anteil des Besitzvolumens entspricht.

Zur Teilnahme an einem auf Blockchain basierenden System benötigt man eine Zugangssoftware, auch Wallet genannt. Diese basiert auf einem Schlüsselpaar, dem privaten und dem öffentlichen Schlüssel. Im Gegensatz zum privaten Schlüssel ist der öffentliche Schlüssel für jeden sichtbar. Jede Aktion in der Blockchain wird mit Hilfe des privaten Schlüssels signiert. Nur so signierte Transaktionen sind gültig. Durch die asymmetrische Verschlüsselung ist es mit derzeitigen technischen Mitteln unmöglich, anhand des öffentlichen Schlüssels den privaten Schlüssel zu erfahren. Weiterhin verschleiert sie die Identität der Teilnehmer. Ist letzteres nicht gewünscht, z.B. in innerbetrieblichen Systemen, können Abwandlungen wie die Enterprise Blockchain oder Industrial Blockchain eingesetzt werden.

Anwendungsbeispiele

Da sich die Transaktionen innerhalb der Datenbank auf jegliche Art von Informationen beziehen können, sind die Anwendungsgebiete dementsprechend vielfältig.

Die wohl bekannteste Anwendung findet die Blockchain-Technologie aktuell im Bereich von Kryptowährungen, wie zum Beispiel Blockchain. Diese lassen sich nahezu beliebig stückeln und anfallende Gebühren betragen nur etwa 1 Prozent. Das prädestiniert Kryptowährungen für Micropayments, also ein Zahlungsverfahren geringer Summen, wie es beim Kauf von Zeitungsartikeln, Apps, Musiktiteln oder digitalen Gegenständen, zum Beispiel in einem Computerspiel, genutzt wird.

Ein weiteres großes Anwendungsgebiet liegt im Bereich von Smart Contracts. Hierbei handelt es sich um Computerprotokolle, die Verträge abbilden oder überprüfen oder die Verhandlung oder Abwicklung eines Vertrages technisch unterstützen. Der Programmcode wird prinzipiell in Form einer Wenn-Dann-Bedingung ausgeführt. Als Beispiel wäre der Kauf eines Autos vorstellbar. Erst wenn der Kaufbetrag auf dem Konto des Verkäufers eingegangen ist, wird der digitale Autoschlüssel für den Käufer über die Blockchain freigeschaltet. Bleibt eine Ratenzahlung des Käufers aus, wird der Wagen wieder gesperrt. So werden Verträge wertneutral und wie ursprünglich definiert ausgeführt.

Es ist auch möglich Wahlsysteme in Form einer Blockchain einzurichten. Wähler könnten dann nicht nur anonym von zu Hause wählen, auch Fehler bei der Auszählung oder Manipulationen der Wahl sind ausgeschlossen.

Beim Prozess der Wertübertragung mit Banken als Intermediär kann die Blockchain-Technologie ebenfalls genutzt werden. Die Prozessdauer könnte dadurch stark verkürzt werden. Auch einen Aktienhandel würde die Technologie nach einer Studie wesentlich effizienter und kostengünstiger gestalten können. Ein Thema mit dem sich die New Yorker Börse bereits beschäftigt.

Blockchain kann eine sichere Verwaltung von Urkunden oder Zertifikaten gewährleisten, wie z.B. in Estland, wo man bereits Hochzeitsurkunden in einer Blockchain hinterlegen kann.

Diese Anwendungen bilden nur einen kleinen Ausschnitt der Nutzungsmöglichkeiten von Blockchain und können lediglich einer groben Veranschaulichung dienen. Neben der weiterwachsenden Vielzahl an Anwendungen, wächst auch die Anzahl der Anwendungsideen. Das Potential scheint hier noch lange nicht ausgeschöpft zu sein.

Ihr Ansprechpartner

Roman Walner

B. A.
wiss. Projektmitarbeiter - ADG Scientific