WAS IST DIE BLOCKCHAIN UND WIE FUNKTIONIERT SIE?
Die Blockchain-Technologie ist eine Art Distributed-Ledger-Technologie (DLT) und das Rückgrat der Kryptowährungen. Mit einfachen Worten: Die Blockchain-Technologie ist eine Datenbank, die Datenblöcke in chronologischer Reihenfolge speichert, wobei jeder Block mit dem vorherigen verknüpft ist und den Hash des letzten Blocks enthält, der mit einem Zeitstempel versehen ist. Außerdem wird ein Blockchain-Netzwerk von Computerknoten (Nodes) betrieben und gemeinsam genutzt, daher wird es als dezentrales Netzwerk bezeichnet.
Die Daten in einem Blockchain-Netzwerk werden chronologisch und dezentral gespeichert, wodurch Daten nur sehr schwer manipuliert werden können und theoretisch unveränderbar sind.
WARUM BLOCKCHAIN-TECHNOLOGIE?
Blockchain nahm ihren Anfang in einem Forschungsprojekt von Stuart Haber und W. Scott Stornetta im Jahr 1991, die die Möglichkeit und Verwendung einer mit Zeitstempeln versehenen Datenbank untersuchten. Doch erst als ein Unbekannter namens Satoshi Nakamoto im Jahr 2009 Bitcoin erfand, war endlich eine weit verbreitete, praktische Anwendung dieser Technologie in Sicht.
Die Blockchain-Technologie und Kryptowährungen werden in den kommenden Jahren auf vielfältige kreative Arten genutzt werden und sich immer weiter entwickeln. Um zu verstehen, warum wir Menschen nicht aufhören können, über die Blockchain-Technologie zu sprechen, müssen wir Bitcoin und seine Funktionsweise verstehen.
Bitcoin ist eine digitale Währung und ein elektronisches Peer-to-Peer-Bargeldsystem, das auf der Blockchain-Technologie basiert und durch Kryptografie gesichert ist. Vor Bitcoin sind viele Menschen an der Erfindung einer digitalen Währung gescheitert, da das Problem der doppelten Ausgaben und einer zentralisierten Instanz unvermeidlich war.
Im Gegensatz zu physischem Geld, bei dem man das Geld ausgibt, indem man es abgibt, besteht digitale Währung aus einer Reihe von Transaktionsdatensätzen. Somit gehört denjenigen, die dieses Kontobuch kontrollieren, technisch gesehen das gesamte Geld, da sie jeden Eintrag in den Transaktionsdatensätzen ändern können. Einfach ausgedrückt: „Vertrauen“ verhindert, dass digitale Währungen das traditionelle Geld vollständig ersetzen. Die Blockchain-Technologie könnte das Vertrauensproblem jedoch vollständig mindern.
WIE GENAU FUNKTIONIERT DIE BLOCKCHAIN?
Wir wissen nun, dass die Blockchain auf der Distributed-Ledger-Technologie basiert, aber wie funktioniert diese Verteilung? Wie unterscheidet sie sich von einer Sicherungsdatenbank?
Einer der entscheidenden Unterschiede zwischen einer Sicherungsdatenbank, auch bekannt als Datenbankspiegelung, und einem Blockchain-Netzwerk besteht darin, dass die Knoten des Blockchain-Netzwerks in der Regel über verschiedene Standorte verteilt sind und sich in den Händen verschiedener Einheiten befinden.
Jeder Knoten im Netzwerk verwaltet den gesamten Stamm der Blockchain, und es muss eine Konsensentscheidung durch ein Quorum erreicht werden. Mit anderen Worten: Keine einzelne Instanz/Einheit hat die vollständige Kontrolle über das Netzwerk und die darin enthaltenen Datensätze. Im Fall einer normalen Datenbank könnte ein böswilliger Akteur daher unabhängig von der Anzahl der Spiegelserver mit nur einem einzigen Tastendruck alles löschen. Um alle Datensätze in einem Blockchain-Netz zu ändern, müssen böswillige Akteure jedoch mehr als 50 % der Blockchain-Netzknoten kontrollieren. Danach stellt sich die Frage, was wäre, wenn ein böswilliger Akteur mehr Knoten, als im Netzwerk vorhanden sind, generieren könnte, um sie zu überstimmen. Würden sie nicht die Einträge verfälschen und einen Konsens mit diesen fälschlich erzeugten Knoten erreichen? An dieser Stelle kommt der Konsensmechanismus ins Spiel.
KONSENSMECHANISMUS DURCH KRYPTOGRAFIE
Im Fall einer öffentlichen Blockchain ohne Zugriffsberechtigung („permissionless Blockchain“), an der jeder weitgehend anonym teilnehmen kann, ist ein Konsensmechanismus von entscheidender Bedeutung, um böswillige Manipulationen zu verhindern. Andernfalls könnten böswillige Akteure die meisten Blöcke mit neuen Hashes versehen und sie durch das Netzwerk für gültig erklären und akzeptieren lassen, was mit der Rechenleistung der heutigen Technologie schnell zu bewerkstelligen wäre.
Sehen wir uns das am Beispiel von Bitcoin an: Das Bitcoin-Netzwerk setzt als Konsensmechanismus das Proof-of-Work-Verfahren ein. Proof-of-Work ist eine Art kryptografischer Beweis für die Prüfer, um zu beweisen, dass ein bestimmtes Maß an Rechenaufwand betrieben wurde. Im Fall von Bitcoin sind die Prüfer die Betreiber des Netzwerks, auch Miner genannt. Miner müssen durch Berechnungen miteinander konkurrieren, um einen Block zu schürfen und ihn zur Blockchain hinzuzufügen. Das Recht dazu hat nur der Gewinner, der das mathematische Rätsel löst. Darüber hinaus erhält der Gewinner als Gegenleistung für seine Leistung einen Coin (Bitcoin).
Da jeder Knoten seine Rechenleistung in den Wettbewerb einbringt, müssen böswillige Akteure 50 % des Netzwerks überstimmen, um die Daten zu manipulieren, was bei einem großen Blockchain-Netzwerk oft unmöglich ist.
Der Schlüssel zur Unveränderlichkeit der Blockchain-Technologie liegt nicht darin, dass sie vor jedem böswilligen Versuch sicher ist, sondern darin, dass sie böswilligen Akteuren den Anreiz entziehen. Die Kombination aus Proof-of-Work und der Notwendigkeit eines Konsenses zwischen den Knoten im Netzwerk führt dazu, dass der Aufwand, das Blockchain-Netzwerk zu überstimmen, letztendlich den Zweck des Versuchs selbst zunichtemacht.
So gut sich Proof-of-Work auf dem Papier auch anhört, gibt es doch erhebliche Nachteile, die mit dieser Sicherheitsstufe einhergehen. Wie wir wissen, müssen die Netzwerkknoten beim Proof-of-Work-Mechanismus rechnerisch konkurrieren. Je mehr Knoten im Netzwerk sind, desto dezentraler ist es natürlich. Aber ein erhöhter rechnerischer Wettbewerb bedeutet auch einen höheren Energieverbrauch. Daher hat die Community stets nach einer Alternative gesucht, die ein ähnliches Maß an Sicherheit ohne einen solch massiven Energieverbrauch bietet. Der stärkste Konkurrent von Proof-of-Work ist Proof-of-Stake.
Einige der berühmtesten Blockchains, wie Cardano, Algorand und die zukünftige Ethereum 2.0, basieren auf dem Proof-of-Stake-Verfahren. Proof-of-Stake mag sich als Ersatz für Proof-of-Work etablieren, ist aber keineswegs perfekt, vor allem wenn sich diese Technologie ständig weiterentwickelt.
BLOCKCHAIN IST MEHR ALS BITCOIN
Obwohl die Blockchain ursprünglich zur Speicherung von Geldtransaktionen (Bitcoin) diente, kann sie auch beliebige Datensätze unveränderbar speichern. Derzeit befassen sich viele Unternehmen mit den verschiedenen Möglichkeiten der Blockchain-Implementierung. IBM hat beispielsweise eine Lebensmittel-Blockchain entwickelt, um die Logistik von Lebensmitteln zu verfolgen und aufzuzeichnen. Die Blockchain könnte es Nutzern ermöglichen, den Weg des Produkts sofort nachzuverfolgen, um zu erkennen, ob mit dem Verzehr dieser Produkte eine Gefahr einhergeht. Alles in der Blockchain ist unveränderlich und transparent, sodass jede Partei auf die Datensätze vertrauen kann. Anwendungen wie diese verbreiten sich in verschiedenen Branchen wie ein Lauffeuer, wie z. B. bei Wahlsystemen, Lieferketten, im Gesundheitswesen usw.
SMART CONTRACTS
Smart Contracts sind Programme, die automatisch ausgeführt werden, wenn bestimmte Bedingungen erfüllt sind. Durch diese Funktion sind Blockchains mehr als nur ein Kontobuch. Sie ermöglicht dem Blockchain-Netzwerk die Durchführung einer Reihe von Aktionen ohne Zwischeninstanz.
Der Wegfall von Zwischeninstanzen ist ein wesentliches Merkmal von Smart Contracts in der Blockchain. Ein Smart Contract könnte zum Beispiel eine Zwischeninstanz für Finanzierungen sein: Person A überweist erst dann Geld an Person B, wenn das Produkt geliefert wurde. Normalerweise müsste eine dritte Partei das Geld von Person A aufbewahren, bis Person B ihren Teil der Abmachung erfüllt hat. Mithilfe von Smart Contracts könnte das Blockchain-Netzwerk die Gelder automatisch und ohne Bestätigung von Person A oder einer dritten Partei überweisen, sobald das Netzwerk bestätigt, dass Person B das Produkt an Person A übertragen hat.
Da es Tausende von Live-Blockchains gibt, ist es unmöglich, alle Funktionen, Anwendungsmöglichkeiten sowie deren Unterschiede zu erläutern. Dieser Leitfaden dient daher nur als Einstieg in die Welt der Blockchain. Wir sind sicher, dass die Blockchain-Technologie die Grundlage dessen sein wird, was wir als die Zukunft wahrnehmen.
