Blockchain

Wie muss man sich eine Blockchain vorstellen. Was ist das eigentlich. Man spricht hier auch von einem Distributed Ledger Technology (DLT), kurz: „ledger“ und ist wohl einer der größten wirtschaftlichen Innovationen in den letzten Jahren. Das klingt doch sehr interessant …

Vorwort

Heute möchte ich gerne mal ein bisschen was über die Blockchain schreiben. Ich versuche nicht allzu technisch zu werden und es möglichst verständlich erklären, da die Zielgruppe hier nicht die technischen Profis sein müssen. Jemandem ohne technische Vorkenntnisse sollen hier nur auf abstrakte Weise die Zusammenhänge erklärt werden. Ich hoffe das gelingt mir…

Zweck einer Blockchain

Der Hauptzweck der Blockchain besteht darin, schnelle, sichere und transparente Peer-to-Peer-Transaktionen zu ermöglichen. Es ist ein vertrauenswürdiges, dezentralisiertes Netzwerk, das die Übertragung digitaler Werte wie Währungen und Daten ermöglicht.

Einfach ausgedrückt handelt es sich bei der Blockchain um ein digitales Kontenbuch, oder eine digitale Datenbank. So ähnlich wie eine Excel Tabelle. Digitale Kontenbücher oder Datenbanken sind ja eigentlich nichts Neues, schon gar nicht in der Finanzwelt. Digitale Kontenbücher gibt es bereits seit Einführung von Online Banking und Datenbanken noch viel früher. Was ist also so neu an der Technologie und was ist dabei so anders? Darauf möchte ich im Nachfolgenden, möglichst oberflächlich und einfach eingehen.

Zuerst: Woher stammt die Idee

Die Idee der Blockchain hängt kausal mit der Entwicklung des BitCoins zusammen. Die Kryptowährung Bitcoin, wird vor allem als Investment oder digitales Zahlungsmittel genutzt. Wissenschaftlich betrachtet reicht die Zeit des Aufkommens der Blockchain-Technologie bis in die Zeit, in der das Internet, so wie es heute besteht, noch nicht existierte.

Schon 1979, als Ralph Merkle das Konzept zum Hash-Tree (Merkl-Tree-Prinzip) veröffentlichte kann als Anfangspunkt bezeichnet werden. 1983 veröffentlichte David Chaum das Whitepaper welches eine elektronische Währung beschreibt und etwa 10 Jahre später erklärten Stuart Haber und W. Scott Stornetta die Grundlagen zu einer kryptografischen Verkettung von Hash-Blöcken. Das sind die Grundbausteine einer Blockkette (Blockchain).

1997 schlug dann Adam Back zur Verwendung der Blockchain zu einer digitalen Währung (Bitcoin) die Anwendung der Proof-Of-Work-Methode vor, die eigentlich das Netzwerk vor Hackern und SPAM schützen sollte.

Tatsächlich etablierte sich das Prinzip darin, dass zur Freigabe einer Transaktion (z.B. einer Überweisung eines Betrages) mehrere Blockchain-Nodes (siehe Artikel z.B. Was sind Monero-Nodes) weitere Nodes auf denen die Blockchain läuft, die Transaktion bestätigen müssen. Erst dann ist die Transaktion valide.

Zur Erklärung: Die Blockchain-Technologie wird mit kryptografischen Techniken gesichert, was es Hackern nahezu unmöglich macht, Änderungen daran vorzunehmen. Die einzige Möglichkeit, Fälschungen vorzunehmen wäre, mehr als die Hälfte der Nodes in der Blockchain zu hacken, weshalb es wiederum sicherer ist, mehr Nodes zu haben, auf denen die Blockchain läuft.

Wie funktioniert Blockchain im Fall von Bitcoin?

Bitcoin war die erste Kryptowährung, die die Blockchain-Technologie verwendete. Es wurde von der Person oder Gruppe von Menschen erfunden, die den Namen Satoshi Nakamoto tragen (seltsamerweise weiß niemand, wer Satoshi Nakamoto ist).

Der einzige Zweck von Bitcoin besteht darin, als Wertaufbewahrungsmittel zu fungieren. Es ermöglicht Peer-to-Peer-Transaktionen, die keinen Dritten wie PayPal, Klarna oder gar eine Bank benötigen.

Wie bereits im Vorwort erklärt ist auch die Bitcoin-Blockchain ebenfalls eine Datenbank, die hier aber nur aus Bitcoin-Transaktionsaufzeichnungen besteht. Und wie bei allen anderen Blockchains (z.B. Monero und viele Andere), gibt es keinen zentralen Ort, an dem sich die Datenbank befindet, stattdessen wird sie von einem riesigen Netzwerk von Computern (Nodes) gemeinsam genutzt. Damit der Datenbank neue Transaktionen hinzugefügt werden können, müssen sich also die Nodes darauf einigen, dass die Transaktion echt und gültig ist. (Proof-Of-Work-Methode).

Diese Gruppenvereinbarung wird auch als „Consens“ bezeichnet. Dieser Consens-Status zwischen den „Minern“, während des Mining-Prozesses ausgehandelt.

Die Miner

Die „Miner“ sind weitere Computer in diesem Prozess, die mit sehr hoher Rechenleistung die kryptografischen Schlüssel errechnen (Hashes). Das können Personen sein, wie z.B. ich z.B. im Test. – Siehe hierzu den Artikel „Crypto-Mining Experiment“

Die Miner werden durch das überprüfen und errechnen der Hashes für Ihre Arbeit durch ein Mining-Fee (eine geringe Transaktionsgebühr), sowie über einen Block-Reward (Erfolg zur Lösung des Blocks) entlohnt. Diese Entlohnung ist als Anreiz gedacht – als Bezahlung für die laufenden Kosten (Strom und Wartung). Die Miner schließen sich einem Mining-Pool an und errechnen die Hashes so in einer Gruppe. Das Mining-Fee sowie derBlock-Reward werden nach Abschluss anteilig auf die beteiligten Miner zur Lösung des Blocks verteilt.

Mining-Pools

Man muss sich keinem Mining-Pool anschließen. Man kann auch als einzelner Miner Blöcke errechnen. An der Errechnung eines Blocks sind über einen Mining-Pool mehrere Hundert oder Tausend Miner angeschlossen. Die gesamte Rechenleistung aller Miner wird hier verwendet um den Block zu lösen. Man wird also alleine nur schwer soviel Rechenpower aufbringen können, um schnell genug alle Hashes eines Blocks zu errechnen als es ein Mining-Pool kann. Ausnahmen bilden hier sog. Mining-Farmen. Das sind Unternehmen die soviel Rechenpower haben, dass sie selbst einen eigenen Mining-Pool bilden können.

Sobald sich also die Nodes eines Netzwerkes darauf einigen, dass die Transaktion echt ist, wird sie zu einem „Block“ hinzugefügt (weshalb sie als Blockchain bezeichnet wird) und unter dem vorherigen Transaktionsblock im Ledger platziert.

Damit eine Transaktion gültig ist, müssen die Computer im Netzwerk Folgendes bestätigen:

1. Das Konto enthält die Menge an Bitcoin, die der Benutzer senden möchte.
2. Der Betrag wurde noch nicht an jemand anderen gesendet.

Beispiel: Stefan versucht, 10 BTC (Bitcoin) an Steffi zu senden. Stefan hat aber nur 5 BTC in seinem Wallet. Da Stefan also nicht über die Mittel verfügt, um 10 BTC an Steffi zu senden, wäre diese Transaktion nicht gültig. Die Transaktion wird nicht zum Ledger hinzugefügt.

Das bedeutet, dass niemand zweimal das gleiche Geld ausgeben kann! Dies kann für Standardbanken und Zahlungssysteme oft ein großes Problem darstellen.

Ein kleines Beispiel um Blockchain besser zu verstehen

Vergleichen wir, wie Daten in Standardsystemen (ohne Blockchain) gespeichert und geteilt werden, und wie sie in einem Blockchain-System gespeichert und geteilt werden.

Die Funktionsweise herkömmlicher (Nicht-Blockchain-) Kontenbücher ist dem sehr ähnlich, wie man ein Excel-Dokument mit einem Freund teilen würde:

• Während man das Dokument bearbeitet, wird das Dokument für den Freund gesperrt und kann er keine Änderungen vornehmen.
• Sobald Du Deine Änderungen vorgenommen hast, sendest Du es an Deinen Freund, um es weiter zu bearbeiten.
• Während der Freund das Dokument bearbeitet, bist Du gesperrt und kannst keine Änderungen vornehmen, bis er fertig ist und es Dir zurücksendest.
• In einem Blockchain-System können alle Benutzer die Änderungen sehen, während sie vorgenommen werden.

Die Daten sind in einer sicheren und gemeinsam genutzten Umgebung zugänglich, anstatt jeweils an ein Unternehmen oder eine Person gebunden zu sein (mit dem Risiko, dass die Daten verloren gehen). Wenn die Daten beispielsweise auf einem Computer gespeichert waren und dieser Computer gehackt oder heruntergefahren wurde, ginge die neueste Version der Daten verloren.

Bei der Blockchain werden die Daten auf allen Computern/Nodes gespeichert, die sie ausführen. Das bedeutet, dass die Daten nicht gefährdet wären, wenn einer der Computer/Nodes gehackt oder beschädigt würde.

Was man hieraus weiter schließen kann ist, die Blockchain-Technologie kommt nicht nur Kryptowährungen zugute. Hier könnten viele Branchen profitieren. Gerade im Gesundheitswesen, könnte man sich vorstellen das die Krankenakte, verschlüsselt in der Blockchain liegen könnte. Egal zu welchem Arzt ich nun gehe, hätte er Zugriff auf meine Daten – allerdings nur, wenn ich Ihm vorher meine Krankenkarte gebe, die in der Lage ist die Daten zu entschlüsseln (lesbar zu machen). Es wäre nicht mehr notwendig, dass ein Arzt eine Krankenakte bei einem Hausarzt anfordern müsste.

Dies ist nur einer der vielen Vorteile der Blockchain-Technologie! Gleiches gilt für Rechts-Branche, oder eben auch Finanzbranche und sicherlich noch viele mehr.

Die wesentlichen Vorteile einer Blockchain

• Vereinfachung des Geschäfts
  • Die meisten Unternehmen verwenden unterschiedliche Systeme, daher ist es schwierig die Daten mit einem anderen Unternehmen zu teilen. Da eine Blockchain als eine einzige gemeinsame Datenbank fungieren kann, von der aus beide Unternehmen arbeiten können, ist die gemeinsame Nutzung von Daten auf einem Blockchain-System für sie viel einfacher.

• Vertrauen & Transparenz
  • Vertrauen ist ein wesentlicher Bestandteil. Da es sich um eine gemeinsam genutzte Datenbank handelt, kann jeder die vollständigen Details der darin enthaltenen Transaktionen einsehen. Dazu gehören Quelle, Datum, Uhrzeit und Ziel der Transaktion.

• Kosteneffizient
  • Da die Blockchain ein vertrauenswürdiges Peer-to-Peer-Netzwerk ist, entfällt die Notwendigkeit eines zentralen Drittanbieters. Dies ist einer der größten Vorteile für Unternehmen, da die Kosten, die für die Zahlung an Dritte erforderlich sind, vollständig entfallen

• Unzerbrechlich
  • Sobald eine Transaktion bestätigt ist, wird sie im Ledger gespeichert und durch Kryptografie geschützt. Es kann nicht ohne einen Consens (die Gruppenvereinbarung) geändert oder gelöscht werden, was die Blockchain unzerbrechlich macht.

• Verfügbarkeit
  • Blockchain ist ein dezentralisiertes Peer-to-Peer-Netzwerk und es gibt keinen zentralen Fehlerpunkt. Selbst wenn ein Computer ausfällt oder das netzwerk nicht erreicht, halten andere Computer das Netzwerk am Laufen. Deshalb ist dies ein riesiger Vorteil.
    
    Um die Blockchain noch klarer zu erklären, stelle Dir einfach einen Krankenhausserver vor: Er enthält wichtige Daten, auf die jederzeit zugegriffen werden muss. Wenn der Computer, der die neueste Version der Daten enthält, kaputt gehen würde, wären die Daten nicht mehr zugänglich. Es wäre sehr schlimm, wenn dies während eines Notfalls passieren würde!

• Dezentral
  • Dezentralisierung ist einer der zentralen – und wichtigsten – Vorteile der Blockchain-Technologie. Es ist seit vielen Jahren ein sehr begehrtes Konzept, aber erst die Blockchain-Technologie hat es möglich gemacht.
    
    Um Blockchain-Daten zu speichern, benötigt man keinen zentralen Server, was bedeutet, dass sie nicht zentralisiert ist. Das macht die Blockchain so mächtig.
    
    Anstatt dass Daten an einem Ort gespeichert werden, werden sie in der Blockchain gespeichert und von vielen verschiedenen Computern/Nodes mit Strom versorgt. Das bedeutet, dass es keinen Dritten gibt, dem vertraut werden muss und dem man eine Gebühr zahlen müsste.