Blockchain verstehen: Eine einfache Erklärung der Technologie
Bei der Blockchain Technologie handelt es sich um einen fortschrittlichen Datenbankmechanismus. Dieser ermöglicht einen transparenten Informationsaustausch innerhalb des Geschäftsnetzwerks. Die Blockchain-Datenbank speichert dabei die Daten in Blöcken, welche wiederum in einer Kette miteinander verbunden sind. Dazu aber später noch mehr.
Grundsätzlich handelt es sich bei einer Blockchain um ein dezentralisiertes Netzwerk. Eine Blockchain ist also die Alternative zu zentralisierten Institutionen wie Banken und Co.
Die Grundlagen der Blockchain-Technologie
Bei einer Blockchain handelt es sich um ein dezentrales und fälschungssicheres System. Dieses zeichnet Transaktionen auf. Transaktionen müssen immer vom Käufer und Verkäufer genehmigt werden und werden auch in beiden Registern in Echtzeit aktualisiert. Historische Transaktionen können nicht verfälscht werden, was ein großer Vorteil der Blockchain ist. Diese Eigenschaft der Blockchain führt dazu, dass sie in vielen Bereichen verwendet wird. Darunter auch die Immobilienbranche, die Automobilbranche und vieles mehr.
Kein Wunder, traditionelle Finanzinstitutionen arbeiten mit zahlreichen Herausforderungen, die immer mehr Menschen vor eine Unmöglichkeit der Investition stellen.
Die Entstehung der Blockchain: Bitcoin als erstes Blockchain-Projekt
Die erste bekannte Anwendung der Blockchain-Technologie war 2009, nämlich der Bitcoin. Die Idee war es, eine digitale Währung zu schaffen, mit der man über ein verteiltes Netzwerk zuverlässig handeln kann, ohne dabei einen Vermittler wie zum Beispiel eine Bank zu benötigen. Damit niemand unendlich viele Bitcoin-Einheiten auf das eigene Konto schreiben und ausgeben kann, gibt es aber ein offenes Kassenbuch. Dabei handelt es sich eben um die Bitcoin-Blockchain, welche alle Kontostände und Transaktionen enthält.
Jeder kann am Bitcoin Netzwerk teilnehmen, laufende Transaktionen validieren und auch zur Blockgenerierung beitragen. Als Vergütung erhalten alle Beteiligten Bitcoins, denn die regelmäßige Aktualisierung der Datenkette ist unumgänglich. Nur so kann man an eine Kryptowährungseinheit kommen, ohne direkt in sie zu investieren. Ansonsten muss man sie jemand anderem abkaufen.
Wie funktioniert Blockchain: Ein Blick auf die Funktionsweise
Auch wenn der Blockchain-Mechanismus zunächst sehr komplex scheint, so haben wir eine einfache Übersicht vorbereitet.
Step 1: Die Aufzeichnung der Transaktion
Die Blockchain-Transaktion zeigt eine Bewegung von physischen oder digitalen Komponenten von einer Partei zu einer anderen im Blockchain-Netzwerk an. Diese Transaktion wird als Datenblock aufgezeichnet und kann folgende Informationen beinhalten:
- Was geschah während der Transaktion?
- Wer war an der Transaktion beteiligt?
- Wann wurde sie durchgeführt?
- Wo wurde sie durchgeführt?
- Warum wurde sie durchgeführt?
- Wie viele und welche Vorbedingungen wurden bei der Transaktion erfüllt?
Step 2: Zustimmung erhalten
Die Teilnehmer des verteilten Blockchain-Netzwerks müssen sich dann einig sein, dass die aufgezeichnete Transaktion auch gültig ist. Die Vereinbarungsregeln variieren je nach Art des Netzwerks, werden aber bereits bei der Erstellung des Netzwerks festgelegt und sollten deshalb gleich zu Beginn bekannt sein.
Step 3: Die Blöcke verbinden
Wenn sich die Teilnehmer dann einig sind, werden die Transaktionen auf der Blockchain in Blöcke geschrieben. Mit den Transaktionen gemeinsam wird auch ein kryptografischer Hash an den neuen Block angehängt. Der Hash ist wie eine Kette, welche die Blöcke miteinander verbindet. Wird der Inhalt des Blocks absichtlich oder auch unabsichtlich verändert, ändert sich auch der Hash-Wert. Damit können alle Datenmanipulationen erkannt werden.
Die Blöcke und die Ketten sind damit sicher verknüpft. Sie können nicht einfach so bearbeitet werden. Jeder weitere Block, der hinzugefügt wird, verstärkt die Überprüfung des vorherigen Blocks und damit auch die gesamte Blockchain. Das kann man mit dem Stapeln von Holzklötzen, um einen Turm zu bauen, vergleichen. Man kann immer nur die Blöcke auf der Spitze stapeln. Wird ein Block aus der Mitte entfernt, bricht der ganze Turm – im Falle der Blockchain die ganze Kette – zusammen.
Step 4 – Die Freigabe des Registers
Das System verteilt immer die aktuellste Kopie des zentralen Registers an die Teilnehmer.
Was ist ein Block und wie werden Transaktionen aufgezeichnet?
Eine Blockchain ist wie eine endlose Kette von Datenblöcken. Jede Transaktion, egal ob der Kauf oder Verkauf von einer Kryptowährung, wird auf einem Block gespeichert. Diese Blöcke werden in chronologischer Reihenfolge mit der bestehenden Blockchain verknüpft.
Das ist nur eine kurze Erklärung, denn der Vorgang ist weitaus komplexer. Die Blöcke bilden nämlich eine Kette (Englisch: Chain), dadurch entsteht auch der Name Blockchain. Jeder Block erhält eine eindeutige Identifikationsnummer, den Hashwert, welcher ihn mit dem vorherigen Block verbindet. Die Kette kann unendlich lange fortgeführt werden.
Vorteile und Herausforderungen der Blockchain
Man muss zugeben, dass eine Blockchain zahlreiche Vorteile hat. Zum einen können Daten dezentral verwaltet werden, ohne dass eine zentrale Institution die Kontrolle hat. Damit entsteht ein gewisses Vertrauensnetzwerk, welches das unerwünschte Eingreifen erschwert.
Eine Blockchain sorgt zudem auch für eine Transparenz, womit alle Teilnehmer Zugriff auf denselben Satz und dieselben Daten haben. Die Blockchain bietet zudem hohe Sicherheitsstandards durch das kryptografische Verfahren an.
Dennoch müssen Unternehmen bei der Implementierung einer Blockchain einige Dinge beachten. Dazu zählen zum Beispiel die Skalierbarkeit und die Leistungsfähigkeit. Denn desto mehr Transaktionen verarbeitet werden müssen, desto mehr Belastung muss das Netzwerk aushalten. Blockchains wie Bitcoin und Ethereum haben bisher Schwierigkeiten, viele Transaktionen pro Sekunde zu verarbeiten.
Man muss außerdem beachten, dass die Offenlegung von Daten für bestimmte Anwendungen problematisch sein kann. Vertrauliche Daten sollten vor allem in privaten oder Konsortium-Blockchains unbedingt geschützt werden.
Wer außerdem eine Blockchain-Lösung umsetzen möchte, muss mit hohen Kosten rechnen. Auch Aspekte wie der Energieverbrauch und die Skalierung sollten unbedingt beachtet werden. Als Unternehmen sollte man also unbedingt eine Kosten-Nutzen-Analyse durchführen. Nur wenn eine Blockchain auch einen Mehrwert bietet, sollte man sie nutzen.
Wichtige Anwendungsbereiche der Blockchain-Technologie
Die Blockchain bietet durchaus zahlreiche Anwendungsbereiche an. Diese könnten sein:
- Blockchain-Technologie in Bezug auf internationale Finanz-Transaktionen
- Einsatz der Blockchain im Gesundheitswesen
- Identitätsmanagement
- Vermeidung von Geldwäsche
- Versicherungen über die Blockchain abwickeln
- Das Supply Chain Management revolutionieren
- Die Mobilität optimieren
Zu den Anwendungsbereichen aber später noch mehr.
Konsensmechanismen: Proof of Work vs. Proof of Stake
Proof of Stake steht für eine Methode, mit welcher man Blockchains und Kryptowährungen sichern möchte. Proof of Stake erlaubt Nutzern, einen Teil der gekauften Kryptowährungen zu hinterlegen und für Staking einzusetzen. Dadurch trägt man zur Sicherheit der Blockchain bei und erhält Belohnungen, also Staking-Rewards.
Wer an dem Proof of Work Konzept teilnehmen möchte, muss ein mathematisches Rätsel lösen. Man kann also nicht einfach so Miner im Proof of Work Netzwerk sein. Der erste, der das Rätsel dann löst, fügt auch den neuen Block hinzu. Dafür wird er mit Kryptowährung belohnt. Proof of Work sorgt damit dafür, dass die Blockchain sicher und vertrauenswürdig bleibt, denn es werden nur gültige Transaktionen hinzugefügt.
Der größte Unterschied zwischen Proof of Stake und Proof of Work liegt darin, dass Proof of Stake energieeffizienter ist. Allerdings ist Proof of Work sicherer. Dennoch bietet Proof of Stake geringere Einstiegsbarrieren an.
Blockchain verstehen: Sicherheit, Dezentralisierung und Konsensmechanismen
Die Blockchain-Technologie ist bekannt für ihre Datenstruktur mit hohen Sicherheitsmaßnahmen. Denn die Blockchain basiert auf den Prinzipien der Verschlüsselung, der Dezentralisierung und des Konsens. Damit wird das Vertrauen in die Transaktionen sichergestellt. Die Daten sind, wie bereits erwähnt, in Blöcke strukturiert. Jeder Block enthält eine Transaktion oder ein Bündel an Transaktionen.
Da jeder neue Block mit allen Blöcken durch eine kryptografische Kette verbunden wird, ist es quasi unmöglich, diese Kette zu manipulieren. Die Transaktionen innerhalb der Blockchain werden zudem durch einen Konsensmechanismus validiert.
Mit der Blockchain-Technologie wird außerdem eine Dezentralisierung durch die Beteiligung von Mitgliedern in einem verteilten Netzwerk ermöglicht. Es gibt also keinen Single Point of Failure, also einen einzigen Benutzer, der die Aufzeichnung von Transaktionen ändern könnte.
Dezentralisierung und warum sie so wichtig ist
Üblicherweise ist die Dezentralisierung eines der Hauptmerkmale und Vorteile, die in Bezug auf die Blockchain genannt wird. Denn so wird auch die Abhängigkeit von klassischen und zentralisierten Finanzsystemen reduziert.
Die Dezentralisierung bietet einige Vorteile, welche in der Krypto-Welt allgemein zum Tragen kommen. Dazu zähleb der verbesserte Datenschutz, die erhöhte Sicherheit und auch eine effizientere Ressourcenverteilung.
Bei einem dezentralen Netzwerk ist es außerdem so, dass kein Vertrauen zwischen den einzelnen Teilnehmern erforderlich ist. Denn jede Stelle des Netzwerkes verfügt über eine Kopie derselben Daten. Damit sind Änderungen in einem einzelnen Hauptbuch gar nicht möglich. Das schafft eine sichere Umgebung, bei denen mögliche Manipulationen ein Riegel vorgeschoben wird.
Blockchain in der Praxis: Finanzwesen, Supply Chain, Gesundheitswesen und mehr
Doch wie sieht die Nutzung einer Blockchain in der Praxis aus? Wir haben ein paar Beispiele vorbereitet.
Blockchain-Technologie im Bereich internationaler Finanz-Transaktionen
Die zu Beginn bereits erwähnten Kryptowährungen verdeutlichen, wie man die Blockchain-Technologie in der Finanzwelt einsetzen kann. Einzelne Transaktionen werden nämlich im Zuge der Blockchain ganz einfach verifiziert und auf die sogenannten Nodes verteilt. Daraus ergibt sich eine hohe Datenkonsistenz und ein hohes Maß an Transparenz. Das sind grundlegende Eigenschaften für Banktransaktionen. Doch durch die Verschlüsselung werden die Daten abgesichert und sind so vor Manipulationen geschützt.
Durch dieses Prinzip werden Anwendungsmöglichkeiten für internationale Zahlungen eröffnet. Weil die Verifikation zum Beispiel innerhalb eines Netzwerks stattfindet, können auch Intermediäre ausgeschlossen und damit die Transaktionskosten reduziert werden.
Die Blockchain im Gesundheitswesen
Eine Blockchain kann zum Beispiel so konfiguriert werden, dass nur ausgewählte Nutzer Zugriff auf abgelegte Daten erhalten. Dennoch können genau diese Daten im verteilten Netz abgelegt werden. Damit wäre die Speicherung der sensiblen Daten ebenso gesichert.
Persönliche Unterlagen wie zum Beispiel Patientenakten, Krankheitsverläufe oder medizinische Befunde könnten auf Blockchains gespeichert werden. Dabei erhalten nur ausgewählte Nutzer Zugriff.
Supply Chain Management
Mit der Blockchain kann die Supply Chain revolutioniert werden. Denn durch die Erzeugung einfacher Verträge und durch das kontinuierliche Tracking der Waren lassen sich Vorteile generieren. Damit wäre die Lieferkette von Lebensmitteln vom Ursprungsort bis zum Zielort (Supermarkt) komplett transparent dokumentiert. Das ist ein klarer Vorteil der verteilten Datenverarbeitung durch die Blockchain.
Suchanfragen können zum aktuellen Zeitpunkt im Nachhinein noch für hohe Verwaltungskosten sorgen. Die Blockchain könnte diesen Nachteil ausgleichen.
Revolution des Energiemarkts
Der Energiemarkt wird quasi ständig revolutioniert. Doch mit der Blockchain wäre eine vollständige Transparenz des Marktes möglich. Man kann damit zum Beispiel die Abrechnung von privaten Solaranlagen optimieren. Eine neue Regulierung könnte sich auch positiv auf die bevorstehende Energiewende auswirken.
Auch im Zuge der Elektromobilität gäbe es mit der Blockchain neue Möglichkeiten. Die Abrechnung bei E-Tankstellen könnte zum Beispiel mit Kryptowährungen revolutioniert werden.
Digitale Wahlen
In unserem Nachbarland Österreich stehen die nächsten Wahlen bevor. Auch Deutschland wählt wieder. Und digitale Wahlen sind ein Wunsch vieler innerhalb der Bevölkerung. Die Blockchain-Technologie könnte dafür verwendet werden, dass ein neutraler digitaler Raum geschaffen wird. Die Stimmen Abgeber müssten keine Angst mehr vor Manipulationen bei den Wahlen haben. Außerdem könnte jeder Wähler die eigene Stimme nachverfolgen und damit sichergehen, dass die eigene Stimme richtig zugeordnet wurde. Mit der Blockchain-Technologie wäre auch eine Fälschung nicht mehr möglich.
Die Bedeutung von Sicherheit in der Blockchain-Technologie
Üblicherweise unterscheidet man bei der Blockchain zwischen einer öffentlichen und einer privaten Blockchain. Damit wird also beschrieben, wer teilnehmen darf und wer mit oder ohne Berechtigungen worauf zugreifen darf.
Eine öffentliche Blockchain ermöglicht üblicherweise jedem den Beitritt. Die Teilnehmer bleiben dabei jedoch anonym. Die öffentliche Blockchain verwendet einen mit dem Internet verbundenen Computer, um Transaktionen zu validieren und damit den Konsens zu erzielen.
Bitcoin ist sehr bekannt für sein öffentliches Blockchain-Netzwerk, nämlich durch das sogenannte Bitcoin-Mining. Damit wird nämlich auch ein Konsens erreicht. Die Computer im Bitcoin-Netzwerk beziehungsweise die Miner versuchen nämlich, ein kryptografisches Problem zu lösen. Damit wird ein Arbeitsnachweis erstellt und zudem die Transaktion validiert. Es gibt bei einer öffentlichen Blockchain nur öffentliche Schlüssel und ansonsten kaum Identitäts- und Zugriffskontrollen.
Bei einer privaten Blockchain wird die Identität verwendet, um eine Mitgliedschaft oder ein Zugriffsrecht zu bestätigen. Normalerweise wird bei einer privaten Blockchain nur bekannten Organisationen der Beitritt erteilt. Die Organisationen bilden zusammen ein privates Geschäftsnetzwerk, welches nur Mitgliedern vorbehalten ist. Der Konsens wird durch einen Prozess namens "selektive Bestätigung” erreicht. Das private Netzwerk erfordert mehr Identitäts- und Zugriffskontrollen.
Man muss bereits beim Erstellen einer Blockchain-Anwendung beurteilen, welcher Netzwerktyp am besten zu den Geschäftszielen passt. Private Netzwerke können streng kontrolliert werden. Öffentliche Netze fördern aber eine größere Dezentralisierung und Verteilung.
Fazit: Warum die Blockchain-Technologie die Zukunft prägt
Man kann davon ausgehen, dass sich die Möglichkeiten, welche die Blockchain mit sich bringt, sich auf zahlreiche Branchen auswirken wird. Vor allem bei Wirtschaftszweigen, wo es viele Intermediäre gibt, bei denen Vertrauen essenziell ist, können vor großen Veränderungen stehen. Denn die Blockchain-Technologie ist die derzeit einzige Technologie, welche Transaktionsregister fälschungssicher und ohne Bemühung von zentralen Instanzen führen kann.
Eigentlich kann sich fast jede Technologie dank der Blockchain zum Positiven entwickeln. Es gilt abzuwarten, wie gut die Blockchain weiterhin angenommen wird.
