Blockchain

Eine Blockchain ist eine dezentral gespeicherte, beliebig erweiterbare Liste von Datensätzen, die kryptografisch miteinander verbunden sind. Auf diese Weise verhindert man, dass die Datensätze nach der Speicherung unbemerkt verändert oder gelöscht werden können. Eine Blockchain wird auch als „Distributed Ledger“ (verteiltes Kontobuch) bezeichnet, da sie eine gemeinsame, unveränderbare Historie von Transaktionen aufzeichnet.

Der Kern der Idee einer Blockchain ist der Zero-Trust-Ansatz: Das System geht davon aus, dass alle Teilnehmer potenziell böswillig sein könnten und deshalb ein Konsens ohne gegenseitiges Vertrauen erreicht werden muss.

Funktionsweise einer Blockchain

Die Technik basiert auf einer linearen Folge von Blöcken (Datensätze), die jeweils eine oder mehrere Transaktionen enthalten. Jeder Block besteht aus einer Zufallszahl (Nonce) und den eigentlichen Nutzdaten (Payload). Das heißt, man kann von irgendeinem Block ausgehend zurückrechnen, ob die vorherigen Blöcke unverändert sind.

Die Besonderheit ist die kryptografische Verkettung: Jeder Block ist mit seinen Vorgänger über einen Hash-Wert verbunden. Denkbar wäre, dass ein Teilnehmer des Systems oder ein externer Saboteur einen alten Block ändern möchte. Dann müsste er aber alle nachfolgenden Blöcke erneut berechnen, da sonst die Kette der kryptografisch verbundenen Blöcke unterbrochen wäre. Dadurch lässt sich durch den Hash des letzten Blocks sofort prüfen, ob die gesamte Kette korrekt ist und nicht verändert wurde.

Mining

Mining ist der Prozess, der das Erzeugen neuer Blöcke schützt. Er wird oft auch als Proof-of-Work bezeichnet. Dabei konkurrieren Miner darum, ein komplexes mathematisches Problem zu lösen. Sie müssen eine Nonce finden, die zusammen mit den Daten einen Hash ergibt, der bestimmte Bedingungen erfüllt. Wer das Problem zuerst löst, darf den Block hinzufügen und erhält dafür eine Vergütung in Form von neuen Kryptoeinheiten oder Transaktionsgebühren.

Vorteile einer Blockchain

Manipulationssicherheit: Einmal gespeicherte Informationen sind praktisch unveränderlich bzw. können nur mit viel Aufwand erkennungsfrei manipuliert werden.

Dezentralität: Es wird kein zentraler Server oder vertrauenswürdiger Dritter benötigt. Alle Teilnehmer des Systems halten ein Kopie der Blockchain vor.

Transparenz: Transaktionen sind in öffentlichen Listen für alle Beteiligten einsehbar. Weil alle Teilnehmer eine Kopie haben können.

Tokenisierung: Reale Vermögenswerte wie Immobilien oder Wertpapiere können virtuell abgebildet und digital gehandelt werden.

Nachteile einer Blockchain

Ressourcenverbrauch: Das Mining benötigt enorm viel Rechenleistung und Energie. Der Betrieb der Blockchain für Bitcoin verbraucht beispielsweise so viel Strom wie ganz Österreich.

Speicherplatz: Da oft alle Teilnehmer die gesamte Kette speichern müssen, wächst der Speicherbedarf mit der Zeit stark an.

Geschwindigkeit: Die Transaktionsrate ist oft niedrig. Beispielsweise schafft Bitcoin nur wenige Transaktionen pro Sekunde, während ein klassischer Zahlungsdienstleister mehrere Tausend Transaktionen pro Sekunden abwickeln muss.

Datenschutz: Die Unveränderbarkeit steht im Konflikt mit dem Datenschutz, die das Löschen personenbezogener Daten fordert. Alle Transaktionen sind für immer öffentlich einsehbar.

Anwendungen

Blockchains eignen sich für die verlässliche Speicherung von Transaktionen zwischen mehreren Parteien, die sich nicht vertrauen. Neben dem Finanzsektor gibt es vielversprechende Ansätze in Energiemärkten, der Handelsfinanzierung, dem Transportwesen und der Projektfinanzierung für Startups über ICOs (Initial Coin Offerings).

Der Einsatz einer Blockchain ist immer dann sinnvoll, wenn sich die Teilnehmer nicht vertrauen und man gleichzeitig ohne zentrale Kontrolle oder Instanz auskommen muss.

Kryptowährung

Die bekannteste Anwendung ist der Bitcoin, der oft als digitales Geld oder Wertspeicher gesehen wird. Daneben existieren zahllose „Altcoins“ wie „Litecoin“ oder „Ripple“.

Digitale Verträge

„Ethereum“ ist eine dezentrale Plattform für sogenannte „Smart Contracts“. Dabei handelt es sich um digitale Verträge bzw. Anwendungen, die exakt wie programmiert ausgeführt werden, ohne dass Eingriffe Dritter, Zensur oder Betrug möglich sind. Sie nutzen oft die interne Währung „Ether“ als Zahlungsmittel für die Verarbeitung.

NFTs - Non-fungible Tokens

Non-fungible Tokens (NFTs) dienen als digitaler Eigentumsnachweis für Güter, wie etwa digitale Kunstwerke (Bilddateien). Sie machen digitale Objekte, die eigentlich unbegrenzt kopierbar sind, zu Unikaten. Die meisten NFTs basieren auf der Ethereum-Blockchain.

Private Blockchains

Aufgrund des Blockchain- und Bitcoin-Hypes schossen überall private Blockchains aus dem Boden. Doch private Blockchains gelten als wenig sinnvoll, weil sie den eigentlichen Kernvorteil aufgeben, ohne die Effizienz herkömmlicher Systeme zu erreichen (z. B. Datenbanken).

Dezentralität geht verloren: Einer der Hauptgründe für den Einsatz einer Blockchain ist der Verzicht auf eine zentrale Instanz für die Datenspeicherung. Bei einer Blockchain werden die Daten dezentral, im Optimalfall bei jedem Teilnehmer, gespeichert. Bei einer privaten Blockchain ist das in der Regel nicht der Fall, weil die Anzahl der Teilnehmer viel kleiner ist. Damit geht der Hauptnutzen einer Blockchain verloren.

Komplexität: Die Besonderheit einer Blockchain ist der Zero-Trust-Ansatz, also die Annahme, dass man keinem Teilnehmer im Netzwerk trauen kann. In einem privaten Umfeld, in dem die Teilnehmer bekannt sind oder einer zentralen Instanz vertrauen, lässt sich das Problem der Datenverwaltung mit einer zentralen Datei oder Datenbank, einfacher lösen.

Geringere Flexibilität und Effizienz: Eine private Blockchain ist funktionell mit einer Datenbank vergleichbar, jedoch in der Benutzung deutlich weniger flexibel. Ein inhaltlicher Fehler lässt sich in der Blockchain nicht ändern. Zudem sind Blockchains im Betrieb langsamer und teuerer im Vergleich zu optimierten zentralen Systemen.

Kein zusätzlicher Schutz vor Betrug: Eine Blockchain stellt lediglich sicher, dass einmal gespeicherte Daten schwer zu ändern sind. Ob die Daten korrekt sind vorher manipuliert oder gefälscht wurden, ist unbekannt. Mit einer privaten Blockchain kann man genauso leicht betrügen wie mit einer klassischen Datenbank.

Ressourcenverbrauch: Der hohe Speicherverbrauch und die hohen Kosten bleiben auch bei einer privaten Blockchain bestehen.

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