Definition, Vorteile, Nachteile

Was ist Blockchain?

26.03.2018
Von  und


Simon Hülsbömer betreut als Senior Project Manager Research Studienprojekte in der IDG-Marktforschung. Zuvor verantwortete er als Program Manager die Geschäftsentwicklung und die Inhalte des IDG-Weiterbildungsangebots an der Schnittstelle von Business und IT - inhaltlich ist er nach wie vor für das "Leadership Excellence Program" aktiv. Davor war er rund zehn Jahre lang als (leitender) Redakteur für die Computerwoche tätig und betreute alle Themen rund um IT-Sicherheit, Risiko-Management, Compliance und Datenschutz.
Bill Genovese ist CIO und CTO der Blockchain-Beratungsfirma Encrypted Labs. Darüber hinaus arbeitet er als CTO und Mitglied des Executive Board bei der Non-Profit-Organisation "Saving Promise". Er ist Autor des IDG-Expertennetzwerks in den USA.
Die Blockchain-Technologie weckt Hoffnungen über Industriegrenzen hinweg. Vor allem der Einzelhandel, die Logistiker und der Finanzsektor haben bereits viel Erfahrung gesammelt. Die Chance, schnell sichere Transaktionen in einem Netzwerk mit vielen Beteiligten abschließen zu können, will sich niemand nehmen lassen.

Was ist eine Blockchain?

Eine Blockchain ist eine auf vielen Rechnern verteilte Datenbank, die digitale Transaktionen sicher dokumentiert. Die Liste der Transaktionen ist für alle Blockchain-Teilnehmer einsehbar. Sie wird ständig chronologisch erweitert, vergleichbar einer Kette, in die alle beteiligten Rechner eingebunden sind und der ständig neue Glieder hinzugefügt werden (daher auch der Begriff "Blockchain" = "Blockkette"). Ist ein Block vollständig, wird der nächste erzeugt. Jeder Block enthält eine Prüfsumme des vorhergehenden Blocks.

Das technische Modell der Blockchain wurde im Rahmen der Kryptowährung Bitcoin entwickelt - als webbasiertes, dezentrales, öffentliches Buchhaltungssystem aller Bitcoin-Transaktionen, die jemals getätigt wurden. Die Bitcoin-Blockchain wächst stetig, da ständig neue Blöcke mit neu abgeschlossenen Bitcoin-Transaktionen hinzukommen. Jeder Computer, der an das Bitcoin-Netz angeschlossen ist, neue Bitcoins erzeugt und/oder die bisher erzeugten verwaltet, hält eine 1:1-Kopie der vollständigen Blockchain vor, die inzwischen rund 230 Gigabyte groß ist (Juli 2019; hier geht's zum aktuellen Stand).

Was ist überhaupt Bitcoin?

Bitcoin ist eine rein digitale Währung - begründet 2009 -, die auf einem dezentralen Bezahl-Netzwerk basiert und die eine Blockchain als technologisches Rückgrat benötigt. Wer im Web Rechnungen mit Bitcoins begleicht, zahlt geringere Transaktionsgebühren als bei traditionellen Online-Payment-Anbietern. Ein weiterer theoretischer Vorteil von Bitcoin ist, dass die Währung nicht durch eine zentrale Staatsbank oder ähnliche Einrichtung gesteuert wird. Der größte Nachteil ist, dass die Wäöhrung immer noch von nur wenigen Stellen akzeptiert wird und der Aufwand, neue Bitcoins zu berechnen, immer höher wird - entsprechend stark steigt ihr Wert.

Es existieren keine physikalischen Bitcoins, sondern nur Kontostände, die mit öffentlichen und privaten Schlüsseln verbunden sind. Diese Kontostände werden in einem öffentlichen Buchhaltungssystem abgelegt - der Blockchain -, zusammen mit allen jemals getätigten Bitcoin-Transaktionen. Die für die Verwaltung dieser massiven Datenmenge notwendige Rechenpower wird durch ein großes Netz von Computern bereitgestellt.

Was macht die Blockchain so besonders?

Die Blockchain ist eine Technologie, die sichere, nicht manipulierbare Transaktionen im Netz ermöglicht. Ohne Blockchain würde das Bitcoin-System nicht funktionieren, weil neue Bitcoins nur auf Grundlage der bisher erzeugten Bitcoins errechnet werden können und deshalb nachgehalten werden müssen, was in der Vergangenheit schon passiert ist.

Dennoch muss das Blockchain-Prinzip losgelöst von Bitcoin betrachtet werden. Stellen Sie sich die Blockchain als Rohrleitung vor und Bitcoin als das Wasser, das dort durchfließt. Oder Blockchain als Straße und Bitcoin als Auto. Auf der Grundlage der Blockchain-Technologie lassen sich neue Applikationen entwickeln und komplett neue Ökosysteme begründen.

Ein häufig zitiertes Beispiel liefert derzeit IBM mit "Food Trust", einer Blockchain-basierenden Plattform für die Rückverfolgung von Lebensmitteln. Ziel ist es, in der gesamten Nahrungsmittel-Versorgungskette vom Erzeuger über Verarbeiter, Händler und Einzelhändler bis hin zum Konsumenten Transparenz zu schaffen. Alle Beteiligten erhalten dauerhaft einen mit Zugriffsrechten versehenen, gemeinsamen Datensatz mit aktuellen Informationen zum Nahrungsmittelsystem. So lassen sich Ineffizienzen, Umweltverstöße und Manipulationen in den weltweiten Lieferprozessen vermeiden (Siehe auch: IBM erklärt seine Blockchain-Strategie). Nestlé, Walmart und Carrefour unterstützen das Projekt.

In die gleiche Richtung zielt SAP mit ihrer "SAP Cloud Platform Blockchain". Die Walldorfer haben mehr als zwei Dutzend Unternehmen aus Industrie, Pharmazie, Technologie und Logistik gewonnen, um mit einem Blockchain-basierenden Supply-Chain-Tracing-System zu experimentieren. Immer geht es darum, Lieferketten transparenter zu machen und mit einfachen Mitteln die Authentizität von Produkten nachzuweisen. Wie IBM arbeitet auch SAP an Blockchain-as-a-Service-Angeboten und hat unter anderem die Nahrungsmittelhersteller Maple Leaf Foods, Naturipe Farms, Tate & Lyle und Natura als Partner gewonnen.

Wie IBM und SAP betreibt auch Oracle eine eigene Blockchain-as-a-Service-Plattform. Hier fällt ein Projekt mit dem gemeinnützigen World Bee Project ins Auge: Der Datenbankprimus arbeitet mit dem NGO an einem System zur Überwachung der Supply Chains in der Honigproduktion, wie Ledger Insights berichtete. Ziel ist es, Honig-Konsumenten garantieren zu können, dass der süße Brotaufstrich aus einer nachhaltigen, ökologisch korrekten Produktion stammt.

Welche Vor- und Nachteile hat eine dezentrale Technologie wie Blockchain?

Die Dezentralisierung der IT im Allgemeinen und Blockchain im Besonderen bringt einige Vor- und Nachteile mit. Als Vorteile lassen sich anführen:

  • Auf der Grundlage des Distributed Ledger (Hauptbuchs) wird jede Transaktion sicher dokumentiert und für alle Beteiligten transparent. Updates sind nur möglich, wenn alle zustimmen. Damit sind in einer Blockchain abgelegte Daten akkurat, transparent und konsistent. Sie können von allen Zugangsberechtigten erreicht werden. Die Änderung eines einzelnen Transaktionsdatensatzes würde die Änderung aller nachfolgenden Datensätze und die Zustimmung des gesamten Netzwerks erfordern.

  • Sicherheit ist ein großer Vorzug der Blockchain. Auf Transaktionen müssen sich alle Beteiligten einigen, bevor diese aufgezeichnet werden. Ist der Genehmigungsprozess vollzogen, wird die Transaktion verschlüsselt und mit der vorherigen Transaktion verknüpft. Weil die Informationen dazu nicht auf einem einzelnen Server, sondern in einem Netzwerk von Rechnern liegen, ist es für Hacker nahezu unmöglich, Transaktionsdaten zu kompromittieren. Damit eignet sich die Blockchain theoretisch für alle Szenarien, in denen verschiedene Parteien kritische Informationen austauschen - also nicht nur für Nahrungsmittelproduzenten, sondern auch für Banken, Logistiker, Behörden oder auch Gesundheitsunternehmen.

  • Ein Argument für die Blockchain ist die Rückverfolgbarkeit und damit auch die Echtheitsprüfung von Produkten. Ein Einblick in historische Transaktionsdaten kann helfen, die Echtheit von Produkten und Vermögenswerten zu überprüfen und Betrug zu verhindern. Firmen können also nicht nur Schwachstellen in verzweigten Lieferketten aufspüren, sondern auch Artikel bis zu ihrer Herkunft und ihren Erzeugern zurückverfolgen. Das kann so weit gehen, dass Konsumenten erfahren, von welchem Bauern ihre Mango wann geerntet wurde.

  • Die Blockchain ermöglich mehr Speed in tradierten Business-Transaktionen. Wer Papier- oder E-Mail-basierende Prozesse nutzt, weiß um die Dauer und die Fehleranfälligkeit komplexer Transaktionen mit vielen Parteien. Oft haben Fehler auch noch langwierige Mediationen oder Gerichtsverfahren zur Folge. Eine "zentrale digitale Buchführung", wie sie die Digital-Ledger-Technologie ermöglicht, sorgt für weniger Reibungsverluste und Unordnung. Es wird einfacher, sich zu vertrauen, so dass Clearing und Abwicklung schneller erfolgen können.

  • Tatsächlich ist auch eine deutliche Reduktion der Kosten für Verwaltung sowie interne und externe Finanztransaktionen und -reporting zu erwarten. Wer auf die Blockchain setzt, braucht nicht so viele Third Parties oder sonstige Instanzen, die Garantien geben. Vertrauen in den Handelspartner spielt keine Rolle mehr, man kann sich voll auf die Daten der Blockchain verlassen.

Als Nachteile sind zu nennen:

  • Mit jedem Block wächst die Blockchain und damit der Speicheraufwand. Würden Daten im Terabyte-Bereich anfallen, müssten diese bei jedem Knoten im Netzwerk abgespeichert werden, was kaum realistisch ist, zumal die Internet-Verbindung extrem stark belastet würde. Es gilt also genau durchzuspielen, welche Transaktionsszenarien sich abbilden lassen und welche nicht.

  • Blockchain-Technologie ist nicht einfach in bestehende IT-Landschaften einzubinden, insbesondere wenn viele Legacy-Anwendungen laufen.

  • Die Anwender könnten sich mit der neuen Technologie zunächst schwertun. Ein ausgefeiltes Change Management ist anzuraten, was Kosten nach sich ziehen dürfte.

  • Was passiert, wenn keine Einigkeit unter den Peers herrscht und die einen ein Software-Update ablehnen, während die anderen es befürworten? Im Extremfall spaltet sich die Blockchain und es entstehen zwei unabhängige neue Blockchains mit derselben Historie.

  • Hunderprozentig manipulationssicher ist auch die Blockchain nicht. Schafft es ein Teilnehmer, mehr als die Hälfte der Teilnehmerknoten zu kontrollieren (was de facto nie vorkommt vorkommt), kann er theoretisch die Transaktionshistorie verändern.

  • Die Performance einer Blockchain kommt nicht im Entferntesten an die einer zentralen Datenbank heran. Die Verifikation der Transaktionen und deren Synchronisation brauchen Zeit. Außerdem müssen Transaktionen im Netz von jedem Knoten unabhängig verarbeitet werden.

  • Transparenz ist mit der Blockchain eigentlich gewünscht, aber der Schuss kann auch nach hinten losgehen, weil auch andere Einsicht in vergangene und manchmal auch kommende Transaktionen Einsicht nehmen können.

Wie kommt die Blockchain in der Finanzbranche schon zum Einsatz?

Schon heute ist vieles in der IT dezentralisiert - dem Internet und der Cloud sei Dank. Mit Anwendungen, die auf dem Blockchain-Prinzip basieren, kommen weiter neue Entwicklungen dazu, die dafür sorgen werden, die aufgeführten Nachteile nach und nach abzubauen. So basiert auch die Kryptowährung Ethereum auf dem Blockchain-Prinzip der dezentralen Rechenleistung und kann als eine Art Brücke zwischen Blockchain und Unternehmens-Systemen gesehen werden.

Blockchain-Anwendungsplattformen für die Finanzindustrie wie ERIS, R3CEV oder We.Trade sollen transparente, sichere und nachprüfbare Geschäftsmodelle in die IT, insbesondere der Finanzbranche, bringen. Für den CIO heißt ein solcher neuer dezentralisierter Technologie-Stack samt wachsendem Ökosystem, dass er seinen Aufgaben besser nachkommen kann: schnellere Fertigstellung für den Geschäftsbetrieb, eine sicherere Transaktionsabwicklung, Kostenreduzierung und engere Orientierung an regulatorischen Vorschriften.

Die als Nachteil identifizierte Integration mit bereits bestehenden Systemen stellt zwar bislang noch eine Herausforderung dar, ist aber nicht unüberwindbar und lässt sich mit den durch Blockchain zu erwartenden Vorteilen sowohl für die IT als auch fürs Business gut rechtfertigen.

Warum können Industrien von der Blockchain profitieren?

Die Dezentralisierung der Kommunikation begann schon mit dem Internet, jeder Mensch erhielt mehr Verfügungsgewalt über die Informationen, die er konsumiert. Im nächsten Schritt werden neben der Kommunikation auch Rechenleistung und Speicher dezentralisiert (Cloud Computing), und mit der Blockchain kommt nun ein weiteres Element hinzu. Die Blockchain befeuert Ideen, nicht nur Kryptowährungen wie Bitcoin über dezentrale Netze zu steuern, sondern auch andere digitale Inhalte wie Kunst, Musik, Texte oder Fotos.

Erste konkrete Praxisbeispiele für den Einsatz von Blockchains in verschiedenen Industrien haben wir im Artikel "Blockchain im Einsatz" zusammengestellt.

Wie sehen die Blockchain-Angebote der großen IT-Konzerne aus?

Unabhängig von den oben genannten Beispielen lässt sich festhalten, dass große IT-Konzerne auf den Blockchain-Zug auspringen und an Software- und Service-Ökosystemen rund um die Technologie arbeiten. So bietet IBM innerhalb seiner Cloud Entwicklern die Möglichkeit, eigene Blockchains aufzusetzen. Dazu stellt Big Blue den der Bitcoin-Blockchain zugrundeliegenden Hyperledger-Code zur Verfügung.

Durch die gleichzeitige Integration des Container-Dienstes Docker sei es "für Entwickler nun in zwölf Sekunden möglich, eine eigene Mini-Blockchain innerhalb einer Sandbox zum Laufen zu bekommen", wie Jerry Cuomo, bei IBM für die Blockchain-Angebote zuständig, im Rahmen der Vorstellung der Services bereits im Februar 2016 unterstrich. "Und nur eine Minute später ist dann die erste vollständige Blockchain-Applikation live."

Auch Microsoft hat den Nutzen längst erkannt und unter dem Dach von "Ethereum Blockchain as a Service" in der Azure Cloud das "Project Bletchley" gestartet. In nächster Zeit sollen verschiedene Middleware-Tools gelauncht werden, die den Business-Nutzen von Blockchain erweitern. So spricht man beispielsweise mit "Blockchain as a Service"in erster Linie Entwickler an. Als technisches Werkzeug der Lösungen dienen sogenannte "Cryptlets", mit deren Hilfe Anwender externe Daten in eine Blockchain einpflegen können, ohne ihre Sicherheit und Integrität zu zerstören.

Diese Cryptlets lassen sich in jeder beliebigen Prorammiersprache entwickeln und laufen analog zum IBM-Angebot innerhalb eines sicheren Containers. Microsoft sieht den Nutzen der Blockchain-Technologie vor allem in Security-relevanten Themen wie Identitäts-Management und Verschlüsselung und hat entsprechende Services bereits in Project Bletchley integriert.

Weitere große IT-Player wie SAP, Oracle oder HPE sind ebenfalls längst über das Experimentierstadium hinaus und entwicklen konkrete Anwendungen, meist auf der eigenen As-a-Service-Plattform.