Blockchain

Die Entwicklung eines Technologietrends

Moritz Strube ist Gründer und Analyst in Residence bei Crisp Research. Er ist ein erfahrener Technology Manager und Business Developer. Zuletzt arbeitete er als CTO der Polyas GmbH. Davor war er in verschiedenen leitenden Rollen und als Berater in der IT, sowie in der Finanz-, Energie- und Dienstleistungsindustrie, tätig. Er hat Abschlüsse als BSc Mathematik, Diplom-Volkswirt und Diplom-Kaufmann. Seine aktuellen Themenschwerpunkte sind Blockchain, Chatbots, Artificial Intelligence und Internet of Things.
Wir geben einen kurzen Überblick über die wesentlichen Entwicklungen der Blockchain-Technologie - von ihren Anfängen bis heute.

Hier lesen Sie einen kurzen Überblick über die wesentlichen Entwicklungen der Blockchain-Technologie von ihren Anfängen bis heute. Unternehmen sollten sich Gedanken dazu machen, in welcher Form dies Einfluss auf ihre Businessmodelle hat und ob sich Handlungsbedarf für sie ergibt.

Blockchain: Definition & Hintergrund

Blockchain ist eine Art von verteiltem Hauptbuch oder Register (engl. Ledger), in dem Transaktionen sequentiell in Blöcke gruppiert werden. Dazu werden Blöcke durch Speichern eines Hash Pointers auf den Vorgängerblock verkettet. Ein Hash Pointer ist ein kryptographisch vor Manipulation geschützter Verweis auf den Vorgängerblock. So wird sichergestellt, dass Blöcke und damit Transaktionen nicht nachträglich geändert werden können (siehe Grafik). Die verketteten Blöcke werden unveränderlich in einem Peer-to-Peer-Netzwerk aufgezeichnet, wobei kryptographische Vertrauens- und Sicherheitsmechanismen verwendet werden. Abhängig von der Implementierung können Transaktionen programmierbares Verhalten beinhalten.

Blockchain nahm 2009 ihren Anfang mit Bitcoin, der bekanntesten von inzwischen 640 sogenannter Kryptowährungen mit einer Marktkapitalisierung von insgesamt 13,5 Mrd. US-Dollar. Hier dient die Blockchain zur Speicherung von Transaktionen zur Übertragung von Bitcoins.

Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System, Satoshi Nakamoto
Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System, Satoshi Nakamoto
Foto: Crisp Research AG

Tatsächlich speichert dieser Blockchain aber keine Daten, sondern einfache Programme, mit der verschiedene Transaktionen realisiert werden können. Diese ermöglichen neben der Übertragung von Bitcoins auch andere einfache Anwendungen. Die Möglichkeiten der hierfür verwendeten Programmiersprache sind allerdings sehr beschränkt.

Aus der Idee, diese Programmiersprache in seiner Mächtigkeit zu erweitern, ergaben sich vielfältige Anwendungsmöglichkeiten, die weit über die reine Übertragung von digitalen Vermögensgegenständen hinausgehen. Mit Ethereum wurde 2014 eine crowd-finanzierte Plattform geschaffen, die das Ausführen allgemeiner Programme ermöglicht. Diese Skripte werden an einer bestimmten Adresse in der Blockchain gespeichert. Wenn eine entsprechende Transaktion an diese Adresse gesendet wird, führt eine auf jeden Knoten verteilte Virtuelle Maschine dieses Programm auf Basis der Daten aus, die mit der Transaktion gesendet wurden.

Smart Contracts

Smart Contracts sind solche Programme, die das Abbilden und die Abwicklung von Verträgen in der Blockchain ermöglichen. Die Vertragspartner interagieren direkt mit dem Smart Contract über die Blockchain, Vermittler wie Notare, Anwälte, Börsen oder Banken werden nicht mehr benötigt.

Damit können vielfältige Anwendungen als Smart Contract abgebildet werden:

  • Zugang zu physischen Gegenständen durch Management von Schlüsseln zum Beispiel für Mietautos, Schließfächern, Wohnungen und Hotels

  • Nicht veränderbare Dokumentation von Daten für Dritte, zum Beispiel Handelspapiere, GPS-Daten, Genomdaten, Krankenakten, Produktionsdaten

  • Nachweis von Urheberrechten, Markenrechten, Rechten an Domains und Lizenzen

  • finanzielle Instrumente wie Handelspapiere, Anleihen und Derivate

  • Abschluss und Abwicklung von Treuhandverträgen

  • Notarielle Einträge ohne Notare, zum Beispiel für Grundstückseigentum

  • direkte Vergabe von Krediten, Vermietung von Wohnungen, Bereitstellung von Dienstleistungen etc.

Aber auch Smart Contracts sind Grenzen gesetzt. So gibt es im Hinblick auf die Anbindung an Services außerhalb der Blockchain, dem Erzwingen von Zahlungen und der Handhabung vertraulicher Daten auf der Blockchain noch Klärungsbedarf.

Mit diesen Programmen können aber auch komplexe rechtliche Gebilde, bis hin zu ganzen Organisationen, in der Blockchain abgebildet werden. So wurde im Mai 2016 auf der Ethereum-Blockchain eine dezentrale, autonome, menschenlose Organisation - DAO - geschaffen. DAO ist mit 168 Millionen US-Dollar das bisher größte Crowdfunding-Projekt überhaupt. Die an diesem Crowdfunding beteiligten Personen haben entsprechend ihrem finanziellen Beitrag Stimmrechte für Entscheidungen erhalten, wie zum Beispiel die Vergabe von Aufträgen und Investitionen auf Basis von Smart Contracts. Diese werden von DAO mit der Kryptowährung Ether getätigt, Abstimmungen erfolgen per eVoting auf der Blockchain. Allerdings haben die Ereignisse im Juni 2016, als durch einen Hackerangriff 41 Millionen Euro abgezweigt wurden, auch viele mit der Technologie verbundene Probleme aufgezeigt.

Skalierbarkeit

Sowohl die Bitcoin- und die Ethereum-Blockchain sind öffentliche, dezentrale Datenbanken, bei denen die Identität der Benutzer weder bekannt noch beschränkt ist. Um Manipulationen der Blockchain zu verhindern, kommt bei beiden das zeit- und ressourcenintensive Proof-of-Work-Verfahren zum Einsatz. Dies führt zu einer Beschränkung der Transaktionsgeschwindigkeit auf aktuell drei bis zwanzig Transaktionen pro Sekunde. Zum Vergleich: Das System von Visa ermöglicht zwischen 2000 und 56.000 Transaktionen pro Sekunde, Internet-of-Things-Anwendungen benötigen Transaktionsgeschwindigkeiten, die noch weit darüber hinaus gehen.

Die geringe Transaktionsgeschwindigkeit stellt ein großes Problem für öffentliche Blockchains dar. Mit Konzepten wie dem Lightning Network für Blockchain und dem Raiden Network für Ethereum soll das Problem aber in Zukunft gelöst werden.

Öffentliche und private Blockchains

Als Alternative zu dem Ansatz der öffentlichen Blockchain wurden verschiedene Blockchains geschaffen, bei denen die Transaktionen durch vertrauenswürdige Instanzen validiert werden. Dies kann auch dadurch erreicht werden, dass der Zugriff auf die Blockchain selbst auf eine kleinere Zahl vertrauenswürdiger Benutzer beeschränkt wird. Solche Blockchains werden als private Blockchains bezeichnet und ermöglichen die Vergabe von Zugriffsrechten auf die Blockchain. Blockchains ohne Beschränkung des Zugriffs heißen entsprechend öffentliche Blockchains. Man kann dies mit einem Intranet im Gegensatz zum dem Internet vergleichen. Ripple (2013) und Blockstream (2014) sind Beispiele für Unternehmen, die private Blockchain-Plattformen anbieten. R3 und Monax/Eris Industries, aber auch Ethereum bieten private Blockchains für den Einsatz innerhalb von Unternehmen an.

Blockchains

Öffentliche Blockchain

Private Blockchain

Zugriff

Offener Schreib- und Lesezugriff

Berechtigungen für Schreib- oder Lesezugriff

Geschwindigkeit

Langsamer

Schneller

Sicherheit

Proof-of-Work / Proof-of-Stake

vorab festgelegte Nutzer

Identität

Anonym / Pseudonym

Bekannte Identitäten

Quelle: Crisp Research 2016

Zudem bieten IBM, Microsoft mit Ethereum und Deloitte Blockchain-as-a-Service an, mit denen wohl vor allen Dingen die Nutzung von Blockchain-Technologien vereinfacht werden soll.