Juni 2022
Was ist eigentlich eine Blockchain und wo findet diese Verwendung? Diese und ähnliche Fragen beleuchten wir in unserer neuen Serie. Teil 1: Die Blockchain im Überblick.
Als die Kryptowährung Bitcoin ihren großen Durchbruch gefeiert hat, kam der Begriff der Blockchain in aller Munde. Die Blockchain ist jedoch viel mehr als nur die technische Grundlage für Kryptowährungen. Doch fangen wir von vorne an.
Die Blockchain ist eine Datenbank in Form einer manipulationssicheren Transaktionskette, die dezentral auf Rechnersystemen bei allen beteiligten Instanzen liegt und somit enorm ausfallsicher ist. Sie folgt dem Prinzip des Distributed-Ledger, einer Art verteiltem Kassenbuch, auf das viele verschiedene Personen Zugriff haben und Einträge vornehmen können. Erzeugt ein Teilnehmer eine Transaktion, wird diese digital signiert und an das Netzwerk gesendet. Um diese Transaktion nun als neuen Block an die Blockchain anzufügen, sind mehrere Schritte erforderlich.
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Jeder Block erhält als eindeutige Identifikation einen Hashwert, der bestimmte Vorgaben erfüllen muss. Die Vorgabe (Difficulty) kann beispielsweise sein, dass der Hashwert mit drei Nullen beginnen muss. Das bedeutet, dass der Inhalt der Transaktion in Kombination mit einer zu berechnenden Zahl (Nonce) einen Hashwert ergeben muss, der mit 000 beginnt. Das Errechnen der Nonce (Mining) kann durch einen beliebigen Teilnehmer des Netzwerks erfolgen und erfordert hohe Rechenleistungen. Es gibt aber auch alternative Modelle, bei denen anstatt Rechenleistung (Proof-of-Work) eine gewisse Menge an Speicherplatz (Proof-of-Space) zur Verfügung gestellt werden muss (z.B. Chia). Ist die Nonce schließlich berechnet, muss die Transaktion noch von allen Teilnehmern der Blockchain überprüft werden. Die Prüfung ist einfach durchführbar: Alle in der Transaktion enthaltenen Information und die vom Miner berechnete Nonce müssen in einen Hashgenerator eingegeben werden. Enthält der generierte Hash am Anfang drei Nullen, ist er korrekt. Dann wird er freigegeben und an die Blockchain angehängt. Wird der Block nicht von allen Instanzen freigegeben, wird er zum Schutz verworfen, da der Verdacht einer Manipulation besteht. In jedem Hash ist auch der Hash des vorherigen Transaktionsschrittes enthalten, sodass keine Schritte geändert oder dazwischengeschoben werden können, ohne für alle Schritte der Blockchain neue Hashes zu berechnen. Häufig sind Blockchains so aufgebaut, dass jeder Teilnehmer innerhalb des Netzwerks Zugriff auf alle vorhandenen Informationen hat. Je nach Anwendungsfall lassen sich aber auch Benutzerrechte vergeben und Zugriffe einschränken.
Blockchain kann also die technische Basis für alle Anwendungen sein, bei denen beispielsweise Verträge abgeschlossen werden, Eigentumsübergänge stattfinden oder Bezahlvorgänge durchgeführt werden. Alle Transaktionen können schnell, sicher und komplett nachvollziehbar direkt zwischen den Beteiligten ausgeführt werden. Idealerweise benötigt zum Beispiel eine Fahrzeugzulassung auf diese Weise lediglich die Eingabe der nötigen Daten in ein mit der Blockchain verbundenes Formular – der weitere Ablauf wird nach Bestätigung aller Beteiligten automatisiert ausgelöst und in der Blockchain unveränderbar dokumentiert.
Sogar in der Lebensmittelindustrie kann die Blockchain-Technologie sehr gut eingesetzt werden. Denn durch die vollständige Nachvollziehbarkeit aller Datensätze können auch Lieferketten optimal überwacht und optimiert werden.
Trotz aller Vorzüge, hat die Blockchain aber auch gewisse Nachteile. Da die Datenmenge mit jeder Transaktion immer größer wird, kann die Datenbank irgendwann eine Dimension erreichen, die sich nicht mehr so leicht auf allen verteilten Rechnern speichern lässt und die Internetverbindung stark belastet. Zudem erreicht die Blockchain durch die verteilte Architektur und die aufwändige Berechnung von Nonces, sowie der Anforderung, dass alle Beteiligten jede Transaktion freigeben müssen, niemals eine so hohe Geschwindigkeit wie eine herkömmliche, zentrale Datenbank.
Gleichwohl hat die Blockchain-Technologie das Potential, viele Prozesse in unserem Leben, insbesondere im Behörden-, Finanz- und Medizinsektor deutlich schneller und kostengünstiger abzuwickeln. Dazu müssen die zuständigen IT-Abteilungen aber auch bereit sein, sich auf umfangreiche Veränderungen einzulassen und ihre Systeme für die neuen Technologien zu öffnen. Große IT-Unternehmen wie IBM, SAP und Oracle gehen hier bereits mit gutem Beispiel voran und setzen immer mehr auf Blockchain-Anwendungen.
