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Die Blockchain – eine Definition

Was ist eine Blockchain und welche Anwendungsmöglichkeiten bietet diese?

Die Blockchian – Erklärung

Blockchain ist sicher schon vielen Menschen ein Begriff, wenn auch ein ziemlich undefinierter. Was genau ist die Blockchain, wie funktioniert die Technik und wieso ist sie auch für viele weitere Industrie-Branchen relevant? Und macht eine anonyme aber transparente Technik Kryptowährungen wirklich sicher? Das wollen wir an dieser Stelle beantworten.

Wenn Du in den letzten zehn Jahren Bankgeschäfte, Investitionen oder Kryptowährungen verfolgt hast, bist Du vielleicht schon mit dem Begriff „Blockchain“ vertraut, der Technologie zur Erfassung von Daten hinter Bitcoin und anderen Kryptowährunden. Wenn Du versuchst, mehr über Blockchain zu erfahren, bist Du wahrscheinlich auch schon auf eine relativ wenig aussagende Definition wie diese gestoßen: „Blockchain ist ein verteiltes, dezentrales, öffentliches Register.“

Ja, das stimmt. Gibt uns aber keine Informationen was die Blockchain denn nun ist und wie sie funktioniert.

Was ist die Blockchain?

Zuerst, bei einer so komplexen Technologie, wie kommt man da auf den Namen „Blockchain“?
Auf der grundlegendsten Ebene ist die Blockchain buchstäblich nur eine Kette von Blöcken, aber nicht im herkömmlichen Sinne dieser Wörter. Wenn wir in diesem Zusammenhang die Wörter „block“ und „chain“ verwenden, sprechen wir eigentlich von digitalen Informationen (dem „block“), welcher in einer öffentlichen Datenbank gespeichert ist, der „chain“.

„Blöcke“ auf der Blockchain bestehen aus digitalen Informationen. Konkret bestehen sie aus drei Teilen:

  1. Blocks speichern Informationen über Transaktionen wie Datum, Uhrzeit und Betrag Ihres letzten Handels, Einkaufes oder Überweisung.
  2. In den Blöcken werden Informationen darüber gespeichert, wer an den Transaktionen teilnimmt. Ein Block für Deinen Einkauf bei Händler XY würde Deinen Namen zusammen mit dem XY’s aufzeichnen. Anstatt jedoch Deinen tatsächlichen Namen zu verwenden, wird Dein Kauf ohne Identifizierungsinformationen mit einer eindeutigen „digitalen Signatur“, ähnlich einem Benutzernamen, aufgezeichnet. Das ist Deine Adresse.
  3. Blöcke speichern Informationen, welche sie von anderen Blöcken unterscheiden. So wie Du und ich Namen haben, um uns voneinander zu unterscheiden, speichert jeder Block einen einzigartigen Code namens „Hash“, der es uns ermöglicht, ihn von jedem anderen Block zu unterscheiden. Nehmen wir an, Du hast Deinen Kauf bei Händler XY getätigt, aber während deine Bestellung unterwegs ist, entscheidest Du Dich, dass Du das Produkt ein zweites Mal haben willst und bestellst erneut. Auch wenn die Details der neuen Transaktion fast identisch mit Deinem früheren Kauf sind, da Deine Daten, das Produkt und die Zahlungsmethode die gleichen sind, können wir die Blöcke, und damit die Zahlung, immer noch aufgrund ihrer eindeutigen Codes unterscheiden.

Während der Block im obigen Beispiel verwendet wird, um einen einzelnen Kauf bei Händler XY zu speichern, sieht die Realität etwas anders aus. Ein einzelner Block auf der Blockchain kann bis zu 1 MB an Daten speichern. Je nach Größe einer Transaktionen bedeutet dies, dass ein einzelner Block mehrere tausend Transaktionen speichern kann.

So funktioniert Blockchain

Wenn ein Block neue Daten speichert, wird er der Blockkette hinzugefügt. Die Blockchain besteht, wie der Name schon sagt, aus mehreren aneinandergereihten Blöcken. Damit ein Block jedoch der Blockchain hinzugefügt werden kann, müssen vier Voraussetzungen erfüllt sein:

  1. Es muss eine Transaktion stattfinden. Nehmen wir das Beispiel Deines impulsiven, zweiten Kaufes. Nachdem Du Dich durch die Formulare geklickt und das Produkt bestellt hast, hast Du einen Einkauf getätigt. Bezahlst Du diesen nun in Bitcoin wird eine Transaktion in der Blockchain gepeichert.
  2. Diese Transaktion muss überprüft werden. Nachdem Du diesen Kauf getätigt hast, muss Deine Transaktion überprüft werden. Bei anderen öffentlichen Informationsaufzeichnungen, wie der Securities Exchange Commission in den USA, Wikipedia oder Deiner lokalen Bibliothek, gibt es jemanden, der für die Überprüfung neuer Dateneinträge zuständig ist. Mit der Blockkette wird dieser Job jedoch einem Netzwerk von Computern überlassen. Diese Netzwerke bestehen oft aus Tausenden (oder im Falle von Bitcoin etwa 5 Millionen) Computern, die über die ganze Welt verteilt sind. Wenn Du Deinen Einkauf machst, dient dieses Computernetzwerk, um zu überprüfen, ob Deine Transaktion so abgelaufen ist, wie Du es angesagt hast. Das heißt, sie bestätigen die Details des Kaufs, einschließlich der Zeit der Transaktion, des Betrages und der Teilnehmer.
  3. Diese Transaktion muss in einem Block gespeichert werden. Nachdem Deine Transaktion als korrekt bestätigt wurde, erhält sie grünes Licht. Der Betrag der Transaktion, Deine digitale Signatur und die digitale Signatur des Händlers werden alle in einem Block gespeichert und sind nun für alle Zeit durch Millionen Teilnehmer bestätigt.
  4. Der Block muss mit einem Hash versehen werden. Nachdem anstehende Transaktionen überprüft und in einem Block zusammengefasst wurden, erhält dieser eine eindeutige Bezeichnung, welche als Hash bezeichnet wird. Dieser Block enhält auch den Hash des letzten Blocks, der der Blockkette hinzugefügt wurde. Nach dem Hashing kann der Block der Blockkette hinzugefügt werden und ist nun gespeichert.

Wenn dieser neue Block der Kette hinzugefügt wird, wird er für jeden – auch für Dich – öffentlich zugänglich. Wenn Du einen Blick auf die Blockchain von Bitcoin wirfst, wirst Du sehen, dass Du Zugriff auf Transaktionsdaten anderer hast, zusammen mit Informationen darüber, wann („Time“), wo („Height“) und durch wen („Relayed By“) der Block zur Blockchain hinzugefügt wurde.

Ist die Blockchain vertraulich?

Jeder kann den Inhalt der Blockchain einsehen, und Benutzer können sich auch entscheiden, ihre Computer mit dem Blockchain-Netzwerk zu verbinden. Auf diese Weise erhält ihr Computer eine Kopie der Blockchain, die automatisch aktualisiert wird, wenn ein neuer Block hinzugefügt wird, ähnlich wie ein Facebook News Feed, der ein Live-Update liefert, wenn ein neuer Status veröffentlicht wird.

Jeder Computer im Blockchain-Netzwerk hat seine eigene Kopie der Blockchain, was bedeutet, dass es Tausende oder im Falle von Bitcoin Millionen von Kopien derselben Blockchain gibt. Da jede Kopie der Blockchain identisch ist, erschwert die Verteilung dieser Informationen über ein Netzwerk von Computern die Manipulation der Informationen. Mit Blockchain gibt es keine einzige, endgültige Darstellung von Ereignissen, die manipuliert werden können. Stattdessen müsste ein Hacker jede Kopie der Blöcke im Netzwerk manipulieren.

Wenn Sie sich jedoch die Chain von Bitcoin ansehen, werden Sie feststellen, dass Sie keinen Zugang zu Informationen über die Benutzer haben, die Transaktionen durchführen. Obwohl die Transaktionen in der Blockchain nicht vollständig anonym sind, beschränken sich die personenbezogenen Daten der Benutzer auf ihre digitale Signatur oder ihren Benutzernamen.

Dies wirft eine wichtige Frage auf: Wenn Sie nicht wissen können, wer Blöcke zur Blockchain hinzufügt, wie können Sie der Blockchain oder dem Netzwerk von Computern vertrauen, das sie unterstützt?

Datenspeicher in einem Rechenzentrum.

Ist die Blockchain sicher?

Die Blockchain-Technologie sorgt in mehrfacher Hinsicht für Sicherheit und Vertrauen. Erstens werden neue Blöcke immer linear und chronologisch gespeichert. Das heißt, sie werden immer an das „Ende“ der Blockkette angehängt. Wenn Sie sich die Blockchain von Bitcoin ansehen, werden Sie feststellen, dass jeder Block eine Position auf der Kette hat, die als „Höhe“ bezeichnet wird. Im Februar 2019 hatte die Höhe eines Blocks 562.000 überschritten.

Nachdem ein Block am Ende der Blockkette hinzugefügt wurde, ist es sehr schwierig, zurückzugehen und den Inhalt des Blocks zu ändern. Das liegt daran, dass jeder Block seinen eigenen Hash enthält, zusammen mit dem Hash des vorhergehenden Blocks. Hash-Codes werden durch eine mathematische Funktion erzeugt, die digitale Informationen in eine Reihe von Zahlen und Buchstaben verwandelt. Wenn diese Informationen in irgendeiner Weise bearbeitet werden, ändert sich auch der Hash-Code.

Deshalb ist das für die Sicherheit von großer Bedeutung. Angenommen, ein Hacker versucht, Deinen Einkauf bei Händler XY zu manipulieren, so dass Du zweimal für Deinen Einkauf bezahlen müsstest, bzw. doppelt abgebucht wird. Sobald sich der Betrag Deiner Transaktion ändern würde, ändert sich der Hash des Blocks. Der nächste Block in der Kette wird noch den alten Hash enthalten, und der Hacker müsste diesen Block aktualisieren, um seine Spuren zu verwischen. Dies würde jedoch den Hash dieses Blocks verändern. Und den nächsten, und so weiter.

Um einen einzelnen Block zu ändern, müsste ein Hacker also jeden einzelnen Block davor in der Blockchain ändern. Die Neuberechnung all dieser Hashes würde eine enorme und unwahrscheinliche Menge an Rechenleistung erfordern. Mit anderen Worten, sobald ein Block zur Blockkette hinzugefügt wird, ist dieser sehr schwierig zu bearbeiten und unmöglich zu löschen.

Um das Problem des Vertrauens anzugehen, haben Blockchain-Netzwerke Tests für Computer implementiert, die sich anschließen und Blöcke zur Kette hinzufügen möchten. Die Tests, die als „Konsensmodelle“ bezeichnet werden, erfordern, dass sich die Nutzer selbst “ bewähren „, bevor sie an einem Blockchain-Netzwerk teilnehmen können. Das System zur Überprüfung der Teilnehmer nennt sich im Fall von Bitcoin „proof of work“.

Im Proof-of-Work-System müssen Computer „beweisen“, dass sie „Arbeit“ geleistet haben, indem sie ein komplexes rechnerisches mathematisches Problem lösen. Wenn ein Computer eines dieser Probleme löst, kann er einen Block zur Blockchain hinzufügen. Aber der Prozess, Blöcke zur Blockkette hinzuzufügen, was die Kryptowährungswelt „Mining“ nennt, ist nicht einfach. Laut der Blockchain-Nachrichtenseite BlockExplorer lagen die Chancen, eine dieser Aufgaben im Bitcoin-Netzwerk zu lösen, im Februar 2019 bei etwa 1 zu 5,8 Billionen. Um komplexe mathematische Probleme zu lösen, müssen Computer Programme ausführen, welche erhebliche Mengen an Rechenleistung und damit Strom und Energie kosten.

Proof of work macht Angriffe von Hackern nicht unmöglich, aber es macht sie irgendwie sinnlos. Wenn ein Hacker einen Angriff auf die Blockchain koordinieren wollte, müsste er komplexe rechnergestützte mathematische Probleme bei einer Quote von 1 zu 5,8 Billionen lösen, genau wie alle anderen. Die Kosten für die Organisation eines solchen Angriffs würden mit ziemlicher Sicherheit die Vorteile überwiegen.

Blockchain vs. Bitcoin

Ziel der Blockchain ist es, dass digitale Informationen aufgezeichnet und verteilt, aber nicht bearbeitet werden können. Dieses Konzept kann schwierig zu verstehen sein, ohne die Technologie in Aktion zu sehen, also lass uns einen Blick darauf werfen, wie die früheste Umsetzung der Blockchain-Technologie tatsächlich funktioniert.

Die Blockchain-Technologie wurde erstmals 1991 von Stuart Haber und W. Scott Stornetta vorgestellt, zwei Forschern, die ein System implementieren wollten, mit dem Dokumenten-Zeitstempel nicht manipuliert werden konnten. Doch erst fast zwei Jahrzehnte später, mit der Einführung von Bitcoin im Januar 2009, hatte diese Blockchain ihre erste reale Anwendung.

Das Bitcoin-Protokoll basiert auf der Blockchain. In einem Forschungspapier zur Einführung der digitalen Währung bezeichnete Bitcoins unbekannter Schöpfer „Satoshi Nakamoto“ es als „ein neues elektronisches Zahlungssystem, das vollständig Peer-to-Peer ist, ohne vertrauenswürdige Dritte“.

Und so funktioniert es:

Du hast all diese Leute, auf der ganzen Welt, die Bitcoin besitzen. Laut einer Studie des Cambridge Centre for Alternative Finance aus dem Jahr 2017 kann deren Anzahl bis zu 5,9 Millionen Personen betragen. Nehmen wir an, einer dieser 5,9 Millionen Menschen will seine Bitcoin für Lebensmittel ausgeben. Hier kommt die Blockchain ins Spiel.

Wenn es um gedrucktes Geld geht, wird die Verwendung der Währung von einer zentralen Behörde, in der Regel einer Bank oder Regierung, geregelt und überprüft – aber Bitcoin wird von niemandem kontrolliert. Stattdessen werden in Bitcoin getätigte Transaktionen von einem Netzwerk von Computern überprüft.

Wenn eine Person eine Andere für Waren bezahlt, in denen Bitcoin verwendet wird, rechnen die Computer im Bitcoin-Netzwerk um die Transaktion zu überprüfen. Zu diesem Zweck führen die Benutzer ein Programm auf ihren Computern aus und versuchen, ein komplexes mathematisches Problem zu lösen, das als „Hash“ bezeichnet wird. Wenn ein Computer das Problem löst, indem er einen Block „hascht“, hat seine algorithmische Arbeit auch die Transaktionen des Blocks überprüft. Die abgeschlossene Transaktion wird öffentlich aufgezeichnet und als Block in der Blockchain gespeichert, wodurch sie unveränderlich wird. Im Falle von Bitcoin und den meisten anderen Blockketten werden Computer, die erfolgreich Blöcke überprüfen, für ihre Arbeit mit Kryptowährung belohnt.

Obwohl Transaktionen öffentlich in der Blockchain aufgezeichnet werden, sind die Benutzerdaten nicht erfasst – oder zumindest nicht vollständig. Um Transaktionen im Bitcoin-Netzwerk durchzuführen, müssen die Teilnehmer ein Programm namens „Wallet“ ausführen. Jede Wallet besteht aus zwei eindeutigen und unverwechselbaren kryptographischen Schlüsseln: einem öffentlichen Schlüssel und einem privaten Schlüssel. Der öffentliche Schlüssel ist der Ort, an dem Transaktionen ein- und ausgebucht werden. Dies ist auch der Schlüssel, der als digitale Signatur des Benutzers in der Blockchain erscheint.

Selbst wenn ein Benutzer eine Zahlung in Bitcoins auf seinen öffentlichen Schlüssel erhält, kann er sie nicht mit dem privaten Gegenstück abheben. Der öffentliche Schlüssel eines Benutzers ist eine gekürzte Version seines privaten Schlüssels, die durch einen komplizierten mathematischen Algorithmus erstellt wurde. Aufgrund der Komplexität dieser Gleichung ist es jedoch fast unmöglich, den Prozess umzukehren und aus einem öffentlichen Schlüssel einen privaten Schlüssel zu erzeugen. Aus diesem Grund gilt die Blockchain-Technologie als vertraulich.

Grundlagen der öffentlichen und privaten Schlüsseltechnologien

Hier ist die „Explain it Like I’m 5“-Version. Du kannst Dir einen öffentlichen Schlüssel als Schulschrank und den privaten Schlüssel als Schließfachkombination vorstellen. Lehrer und Schüler können Notizen durch die Öffnung in deinem Spind einfügen. Die einzige Person, die den Inhalt der Mailbox abrufen kann, ist jedoch diejenige, die den eindeutigen Schlüssel hat. Es ist jedoch zu beachten, dass es keine zentrale Datenbank gibt, die die privaten Schlüssel eines Blockchain-Netzwerks verfolgt, während die Schließfachkombinationen im Büro des Schulleiters aufbewahrt werden. Wenn ein Benutzer seinen privaten Schlüssel verlegt, verliert er den Zugang zu seiner Bitcoin-Geldbörse, sowie es diesem Mann passierte, welcher im Dezember 2017 für internationale Schlagzeilen sorgte.

Eine zentrale öffentliche Kette

Im Bitcoin-Netzwerk wird die Blockchain nicht nur von einem öffentlichen Netzwerk von Benutzern gemeinsam genutzt und gepflegt, sondern auch gemeinsam festgelegt. Wenn Benutzer dem Netzwerk beitreten, erhält ihr angeschlossener Computer eine Kopie der Blockchain, die aktualisiert wird, wenn ein neuer Block von Transaktionen hinzugefügt wird. Aber was wäre, wenn durch menschliches Versagen oder die Bemühungen eines Hackers die Kopie der Blockkette eines Benutzers manipuliert wurde, um sich von jeder anderen Kopie der Blockkette zu unterscheiden?

Das Blockchain-Protokoll verhindert die Existenz mehrerer Blockketten durch einen Prozess namens „Konsens“. Bei Vorhandensein von mehreren, unterschiedlichen Kopien der Blockchain wird das Konsensusprotokoll die längste verfügbare Kette annehmen. Mehr Benutzer in einer Blockchain bedeuten, dass Blöcke schneller am Ende der Kette hinzugefügt werden können. Nach dieser Logik wird die Blockkette der Aufzeichnung immer diejenige sein, der die meisten Benutzer vertrauen. Das Konsensusprotokoll ist eine der größten Stärken der Blockchain-Technologie, erlaubt aber auch eine der größten Schwächen.

Theoretisch Hacker-sicher

Theoretisch ist es für einen Hacker möglich, die Mehrheitsregel mit einem so genannten 51%-Angriff zu nutzen. Und so würde es ablaufen: Nehmen wir an, dass es 5 Millionen Computer im Bitcoin-Netzwerk gibt, was sicherlich eine grobe Untertreibung ist, aber eine leicht zu teilende Zahl. Um eine Mehrheit im Netzwerk zu erreichen, müsste ein Hacker mindestens 2,5 Millionen und einen dieser Computer kontrollieren. Dabei könnte ein Angreifer oder eine Gruppe von Angreifern den Prozess der Erfassung neuer Transaktionen stören. Sie könnten eine Transaktion senden – und sie dann rückgängig machen, so dass es so aussieht, als hätten sie noch die Münze, die sie gerade ausgegeben haben. Diese Schwachstelle, die als „Double-Spending“ bekannt ist, ist das digitale Äquivalent einer perfekten Fälschung und würde es den Nutzern ermöglichen, ihre Bitcoins zweimal auszugeben.

Ein solcher Angriff ist für eine Blockkette von Bitcoins Größe extrem schwierig auszuführen, da ein Angreifer die Kontrolle über Millionen von Computern erlangen müsste. Als Bitcoin 2009 gegründet wurde und seine Nutzer in die Dutzende kamen, wäre es für einen Angreifer einfacher gewesen, einen Großteil der Rechenleistung im Netzwerk zu kontrollieren. Diese charakteristische Eigenschaft der Blockchain ist eine Schwäche junger Kryptowährungen.

Die Angst der Benutzer vor 51% Angriffen kann die Bildung von Monopolen auf der Blockchain tatsächlich einschränken. In „Digital Gold: Bitcoin and the Inside Story of the Misfits and Millionaires Trying to Reinvent Money“ schreibt der Journalist der New York Times, Nathaniel Popper, darüber, wie eine Gruppe von Nutzern, genannt „Bitfury“, Tausende von leistungsstarken Computern zusammengelegt hat, um sich einen Wettbewerbsvorteil in der Blockkette zu verschaffen. Ihr Ziel war es, so viele Blöcke wie möglich abzubauen und Bitcoin zu verdienen, die damals schon mit etwa 700 Dollar bewertet wurden.

Bitfury im Einsatz

Bis März 2014 war Bitfury jedoch so positioniert, dass es 50% der gesamten Rechenleistung des Blockchain-Netzwerks ausmachte. Anstatt ihren Einfluss auf das Netzwerk weiter zu erhöhen, entschied sich die Gruppe, sich selbst zu regulieren und schwor, nie mehr als 40% zu überschreiten. Bitfury wusste, dass, wenn sie sich dafür entscheiden würden, ihre Kontrolle über das Netzwerk weiter zu erhöhen, der Wert von Bitcoin sinken würde, da die Nutzer ihre Münzen verkauften, um sich auf die Möglichkeit eines 51% Angriffs vorzubereiten. Mit anderen Worten, wenn die Nutzer den Glauben an das Blockchain-Netzwerk verlieren, laufen die Informationen dieses Netzwerks Gefahr, völlig wertlos zu werden. Blockchain-Benutzer können ihre Rechenleistung also nur bis zu einem gewissen Punkt erhöhen, bevor sie anfangen, Geld zu verlieren.

Die praktische Anwendung der Blockchain

Blöcke auf der Blockchain speichern Daten über den Zahlungsverkehr – das haben wir inzwischen festgestellt. Etwas weiter gedacht stellt sich herraus, dass Blockchain eigentlich auch eine ziemlich zuverlässige Möglichkeit ist, Daten über andere Arten von Transaktionen zu speichern. Tatsächlich kann die Blockchain-Technologie verwendet werden, um Daten über Immobilienbörsen, Stopps in einer Lieferkette und sogar Stimmen für einen Kandidaten bei einer Wahl zu speichern.

Das „Professional Services Network Deloitte“ hat kürzlich 1.000 Unternehmen in sieben Ländern befragt, wie sie Blockchain in ihren Geschäftsbetrieb integrieren können. Ihre Umfrage ergab, dass 34% bereits heute ein Blockchain-System in Produktion hatten, während weitere 41% erwarteten, eine Blockchain-Anwendung innerhalb der nächsten 12 Monate einzuführen. Darüber hinaus gaben fast 40% der befragten Unternehmen an, dass sie im kommenden Jahr 5 Millionen Dollar oder mehr in Blockchain investieren würden. Hier sind einige Beispiele der beliebtesten Anwendungen von Blockchain, die heute erforscht werden:

Einsatz in Banken

Vielleicht profitiert keine Branche mehr davon, Blockchain in ihren Geschäftsbetrieb zu integrieren als das Bankwesen. Finanzinstitute sind nur während der Geschäftszeiten an fünf Tagen in der Woche tätig. Das bedeutet, wenn Sie versuchen, einen Scheck am Freitag um 18.00 Uhr einzureichen, müssen Sie wahrscheinlich bis Montagmorgen warten, bis das Geld auf Ihrem Konto eingegangen ist. Selbst wenn Sie Ihre Einzahlung während der Geschäftszeiten vornehmen, kann die Überprüfung der Transaktion aufgrund des schieren Transaktionsvolumens, das die Banken abwickeln müssen, immer noch 1-3 Tage dauern. Blockchain hingegen schläft nie.

Durch die Integration von Blockchain in Banken kann der Verbraucher sehen, wie seine Transaktionen in nur 10 Minuten verarbeitet werden, im Grunde genommen die Zeit, die benötigt wird, um einen Block zur Blockchain hinzuzufügen, unabhängig von der Tageszeit oder dem Wochentag. Mit der Blockchain haben Banken auch die Möglichkeit, Gelder zwischen Instituten schneller und sicherer auszutauschen. Im Aktienhandel kann der Abwicklungs- und Clearingprozess beispielsweise bis zu drei Tage dauern (oder länger, wenn Banken international handeln), so dass Geld und Aktien für diesen Zeitraum eingefroren sind.

Angesichts der Höhe der Summen können bereits die wenigen Tage, an denen sich das Geld im Transit befindet, erhebliche Kosten und Risiken für die Banken mit sich bringen. Santander, eine europäische Bank, schätzt das Einsparpotenzial auf 20 Milliarden Dollar pro Jahr. Capgemini, ein französisches Beratungsunternehmen, schätzt, dass die Verbraucher durch Blockchain-basierte Anwendungen jedes Jahr bis zu 16 Milliarden Dollar an Bank- und Versicherungsgebühren einsparen könnten.

Verwendung im Bereich Kryptowährung

Blockchain bildet das Fundament für Kryptowährungen wie Bitcoin. Wie wir bereits erwähnt haben, werden Währungen wie der US-Dollar oder Euro von einer zentralen Behörde, in der Regel einer Bank oder Regierung, reguliert und verifiziert. Im Rahmen des Systems der zentralen Behörde werden die Daten und die Währung eines Benutzers technisch nach den Wünschen seiner Bank oder Regierung gestaltet. Wenn die Bank eines Benutzers zusammenbricht oder er in einem Land mit einer instabilen Regierung lebt, kann der Wert seiner Währung gefährdet sein. Das sind die Sorgen, aus denen Bitcoin entstanden ist.

Durch die Verteilung ihrer Abläufe auf ein Netzwerk von Computern ermöglicht die Blockchain den Betrieb von Bitcoin und anderen Kryptowährungen ohne die Notwendigkeit einer zentralen Behörde. Dies reduziert nicht nur das Risiko, sondern erspart auch viele Bearbeitungs- und Transaktionsgebühren. Es gibt auch denjenigen in Ländern mit instabilen Währungen eine stabilere Währung mit mehr Anwendungen und einem größeren Netzwerk von Einzelpersonen und Institutionen, mit denen sie sowohl national als auch international Geschäfte tätigen können (zumindest ist dies das Ziel.).

Blockchain im Gesundheitswesen

Gesundheitsdienstleister können Blockchain nutzen, um die Krankenakten ihrer Patienten sicher aufzubewahren. Wenn eine Krankenakte erstellt und signiert wird, kann sie in die Blockkette geschrieben werden, was den Patienten den Nachweis und die Sicherheit gibt, dass die Akte nicht geändert werden kann. Diese persönlichen Gesundheitsakten könnten verschlüsselt und mit einem privaten Schlüssel in der Blockchain gespeichert werden, so dass sie nur für bestimmte Personen zugänglich sind und somit die Privatsphäre gewährleistet ist.

Verwaltung von Grundstücksakten

Wenn Du jemals Zeit in Deinem lokalen Liegenschaftsamt verbracht hast, wirst Du wissen, dass der Prozess der Erfassung von Eigentumsrechten sowohl lästig als auch ineffizient ist. Heute muss eine physische Urkunde an einen Regierungsmitarbeiter im örtlichen Registeramt übergeben werden, wo sie manuell in die zentrale Datenbank und den öffentlichen Index des Bezirks eingetragen wird. Im Falle eines Immobilienstreits müssen die Ansprüche an die Immobilie mit dem öffentlichen Index abgestimmt werden.

Dieser Prozess ist nicht nur kostspielig und zeitaufwendig – er ist auch mit menschlichem Versagen behaftet, da jede Ungenauigkeit die Verfolgung des Eigentums an Immobilien weniger effizient macht. Blockchain hat das Potenzial, das Scannen von Dokumenten und das Aufspüren physischer Dateien in einem lokalen Archiv überflüssig zu machen. Wenn das Eigentum an Immobilien in der Blockchain gespeichert und verifiziert wird, können die Eigentümer darauf vertrauen, dass ihre Urkunde korrekt und dauerhaft ist.

Verwendung in Smart Contracts

Ein Smart Contract ist ein Computercode, der in die Blockchain integriert werden kann, um eine Vertragsvereinbarung zu erleichtern, zu überprüfen oder auszuhandeln. Smart Contracts arbeiten unter einer Reihe von Bedingungen, denen die Nutzer zustimmen. Wenn diese Bedingungen erfüllt sind, werden die Vertragsbedingungen automatisch ausgeführt.

Sagen wir, zum Beispiel, ich vermiete dir meine Wohnung mit einem Smart Contract. Ich bin damit einverstanden, Dir den Türcode der Wohnung zu geben, sobald Du mir Deine Kaution bezahlt hast. Beide von uns würden unseren Teil des Geschäfts an den Smart Contract senden, der meinen Türcode festhält und automatisch gegen Deine Kaution am Tag der Miete eintauscht. Wenn ich den Türcode bis zum Mietdatum nicht vorlege, erstattet der smart Contract Dir Deine Kaution. Damit entfallen die Gebühren, die typischerweise mit der Einschaltung eines Notars oder eines externen Vermittlers verbunden sind.

Nutzung in Lieferketten

Lieferanten können mit Hilfe der Blockchain die Herkunft von Materialien, die sie gekauft haben, erfassen. Dies würde es Unternehmen ermöglichen, die Echtheit ihrer Produkte sowie Gesundheits- und Ethiklabels wie „Bio“, „Lokal“ und „Fair Trade“ zu überprüfen.

Wie von Forbes berichtet, setzt die Lebensmittelindustrie auf die Verwendung von Blockchain, um den Weg und die Sicherheit von Lebensmitteln während der gesamten Reise vom Erzeuger zum Verbraucher immer besser zu verfolgen.

Verwendung bei Wahlen

Die Abstimmung mit Blockchain birgt das Potenzial, Wahlbetrug zu verhindern und die Wahlbeteiligung zu erhöhen, wie es bei den Zwischenwahlen im November 2018 in West Virginia, USA, getestet wurde. Jede Stimme wurde als ein Block auf der Blockchain gespeichert, so dass sie fast unmöglich manipulierbar war. Das Blockchain-Protokoll würde auch die Transparenz des Wahlprozesses wahren, indem es das für die Durchführung einer Wahl erforderliche Personal reduziert und den Beamten sofortige Ergebnisse liefen könnte.

Vor- und Nachteile der Blockchain

Bei aller Komplexität ist das Potenzial der Blockchain als dezentrale Form der Aktenführung nahezu unbegrenzt. Von mehr Datenschutz und erhöhter Sicherheit bis hin zu niedrigeren Bearbeitungsgebühren und weniger Fehlern kann die Blockchain-Technologie sehr wohl Anwendungen hervorbringen, die über die oben beschriebenen hinausgehen.

Stellen wir die Vor- und Nachteile der Blockchain Technologie gegenüber:

PROKONTRA
  • Verbesserte Genauigkeit durch Wegfall der menschlichen Beteiligung an der Verifikation
  • Kostensenkungen durch Wegfall der Verifizierung durch Dritte
  • Die Dezentralisierung erschwert Manipulationen.
  • Transaktionen sind sicher, privat und effizient.
  • Transparente Technologie
  • Erhebliche Technologiekosten im Zusammenhang mit dem Mining von Bitcoin
  • Wenige Transaktionen pro Sekunde
  • Vorgeschichte des Missbrauchs bei illegalen Aktivitäten
  • Anfälligkeit für Hacking

Hier sind die Argumente der Blockchain für Unternehmen auf dem heutigen Markt:

Genauigkeit der Blockchain

Transaktionen im Blockchain-Netzwerk werden von einem Netzwerk von Tausenden oder Millionen von Computern genehmigt. Dadurch entfällt fast jede menschliche Beteiligung am Verifizierungsprozess, was zu weniger menschlichen Fehlern und einer genaueren Aufzeichnung von Informationen führt. Selbst wenn ein Computer im Netzwerk einen Rechenfehler machen würde, würde der Fehler nur auf eine Kopie der Blockchain angewendet. Damit sich dieser Fehler auf den Rest der Blockkette ausbreiten kann, müsste er von mindestens 51% der Computer des Netzwerks gemacht werden – eine nahezu unmögliche Situation.

Kostenreduzierung

Typischerweise bezahlen die Verbraucher eine Bank, um eine Transaktion zu überprüfen, einen Notar, um ein Dokument zu unterschreiben, oder einen Beamten, um eine Ehe einzugehen. Blockchain erübrigt die Verifizierung durch Dritte und die damit verbundenen Kosten. Geschäftsinhaber zahlen eine geringe Gebühr, wenn sie Zahlungen mit Kreditkarten akzeptieren, z.B. weil Banken diese Transaktionen abwickeln müssen. Bitcoin hingegen verfügt über keine zentrale Behörde.

Dezentralisierung

Blockchain speichert keine seiner Informationen an einem zentralen Ort. Stattdessen wird die Blockchain kopiert und über ein Netzwerk von Computern verteilt. Wann immer ein neuer Block zur Blockchain hinzugefügt wird, aktualisiert jeder Computer im Netzwerk seine Blockchain, um die Änderung zu berücksichtigen. Durch die Verbreitung dieser Informationen in einem Netzwerk, anstatt sie in einer zentralen Datenbank zu speichern, ist die Blockchain schwieriger zu manipulieren. Wenn eine Kopie der Blockchain in die Hände eines Hackers fällt, wird nur eine einzige Kopie der Informationen und nicht das gesamte Netzwerk gefährdet.

Effiziente Transaktionen

Transaktionen, die über eine zentrale Behörde abgewickelt werden, können bis zu einigen Tagen dauern. Wenn Sie beispielsweise versuchen, am Freitagabend einen Scheck einzureichen, sehen Sie möglicherweise erst am Montagmorgen Geld auf Ihrem Konto. Während Finanzinstitute während der Geschäftszeiten, fünf Tage die Woche, tätig sind, arbeitet Blockchain 24 Stunden am Tag, sieben Tage die Woche. Transaktionen können in etwa zehn Minuten abgeschlossen werden und gelten bereits nach wenigen Stunden als sicher. Dies ist besonders nützlich für grenzüberschreitende Geschäfte, die aufgrund von Zeitzonenproblemen und der Tatsache, dass alle Parteien die Zahlungsabwicklung bestätigen müssen, in der Regel viel länger dauern.

Vertrauliche Transaktionen

Viele Blockchain-Netzwerke arbeiten als öffentliche Datenbanken, so dass jeder mit einer Internetverbindung eine Liste der Transaktionsgeschichte des Netzwerks einsehen kann. Obwohl Benutzer auf Details zu Transaktionen zugreifen können, können sie nicht auf identifizierende Informationen über die Benutzer zugreifen, die diese Transaktionen durchführen. Es ist ein weit verbreiteter Irrtum, dass Blockchain-Netzwerke wie Bitcoin anonym sind, obwohl sie in Wirklichkeit nur vertraulich sind.

Das heißt, wenn ein Benutzer öffentliche Transaktionen durchführt, wird sein eindeutiger Code, der als öffentlicher Schlüssel bezeichnet wird, in der Blockkette gespeichert und nicht seine persönlichen Daten. Obwohl die Identität einer Person immer noch mit ihrer Blockchain-Adresse verknüpft ist, verhindert dies, dass Hacker die persönlichen Daten eines Benutzers erhalten, wie es bei einem Hacking einer Bank der Fall sein kann.

Sichere Transaktionen

Sobald eine Transaktion aufgezeichnet wurde, muss ihre Authentizität durch das Blockchain-Netzwerk überprüft werden. Tausende oder sogar Millionen von Computern in der Blockchain rechnen, um zu bestätigen, dass die Details der Transaktion korrekt sind. Nachdem ein Computer die Transaktion validiert hat, wird sie in Form eines Blocks der Blockchain hinzugefügt. Jeder Block auf der Blockkette enthält seinen eigenen eindeutigen Hash, zusammen mit dem eindeutigen Hash des vorhergehenden Blocks. Wenn die Informationen über einen Block in irgendeiner Weise bearbeitet werden, ändert sich der Hash-Code dieses Blocks – allerdings auch der Hash-Code des nachfolgenden Blocks. Diese Diskrepanz macht es äußerst schwierig, Informationen über die Blockchain unbemerkt zu ändern.

Transparenz

Auch wenn persönliche Informationen über die Blockchain privat gehalten werden, ist die Technologie selbst fast immer Open Source. Das bedeutet, dass Benutzer im Blockchain-Netzwerk den Code nach Belieben ändern können, solange sie über einen Großteil der Rechenleistung des Netzwerks verfügen. Die Aufbewahrung von Daten auf der Blockchain macht die Manipulation von Daten viel schwieriger. Da sich beispielsweise Millionen von Computern zu einem bestimmten Zeitpunkt im Blockchain-Netzwerk befinden, ist es unwahrscheinlich, dass jemand eine Änderung vornehmen könnte, ohne bemerkt zu werden.

Nachteile der Blockchain

Während es erhebliche Vorteile der Blockchain gibt, gibt es auch erhebliche Herausforderungen bei ihrer Einführung. Die Hindernisse für die Anwendung der Blockchain-Technologie sind heute nicht nur technischer Natur. Die wirklichen Herausforderungen sind politischer und regulatorischer Natur, ganz zu schweigen von den Tausenden von Stunden an individuellem Software-Design und Back-End-Programmierung, die erforderlich sind, um die Blockchain in bestehende Geschäftsnetzwerke zu integrieren. Hier sind einige der Herausforderungen, die einer weit verbreiteten Blockchain-Akzeptanz im Wege stehen.

Technologiekosten

Obwohl Blockchain den Benutzern Geld bei den Transaktionsgebühren sparen kann, ist die Technologie bei weitem nicht kostenlos. Das „Proof of Work“-System, mit dem Bitcoin beispielsweise Transaktionen validiert, verbraucht große Mengen an Rechenleistung. In der realen Welt liegt der Strom von den Millionen von Computern im Bitcoin-Netzwerk nahe an dem, was Dänemark jährlich verbraucht. All diese Energie kostet Geld und laut einer aktuellen Studie des Forschungsunternehmens Elite Fixtures variieren die Kosten für den Abbau einer einzelnen Bitmünze je nach Standort drastisch, von nur 531 US-Dollar bis hin zu erstaunlichen 26.170 US-Dollar.

Basierend auf den durchschnittlichen Versorgungskosten in den USA liegt diese Zahl näher bei 4.758 US-Dollar. Trotz der Kosten für den Abbau von Bitcoin treiben die Nutzer ihre Stromrechnungen weiter in die Höhe, um Transaktionen auf der Blockchain zu validieren. Denn wenn Miner einen Block zur Blockchain hinzufügen, werden sie mit genügend Bitcoin belohnt, um ihre Zeit und Energie sinnvoll zu nutzen. Wenn es um Blockketten geht, die keine Kryptowährung verwenden, müssen die Miner jedoch bezahlt oder anderweitig motiviert werden.

Geschwindigkeits-Ineffizienz

Bitcoin ist eine perfekte Fallstudie für die möglichen Ineffizienzen der Blockchain. Das „proof of work“-System von Bitcoin benötigt etwa zehn Minuten, um einen neuen Block in die Blockchain aufzunehmen. Bei dieser Geschwindigkeit wird geschätzt, dass das Blockchain-Netzwerk nur sieben Transaktionen pro Sekunde (TPS) verwalten kann. Obwohl andere Kryptowährungen wie Ethereum (20 TPS) und Bitcoin Cash (60 TPS) besser abschneiden als Bitcoin, sind sie immer noch durch Blockchain begrenzt. Die ältere Marke Visa kann im Vergleich dazu 24.000 TPS verarbeiten.

Illegale Aktivitäten

Während die Diskretion im Blockchain-Netzwerk die Benutzer vor Hacks und gleichzeitig die Privatsphäre schützt, ermöglicht sie auch illegalen Handel und Aktivitäten. Das meistzitierte Beispiel für die Verwendung von Blockchain für illegale Transaktionen ist wahrscheinlich Silk Road, ein Online-Marktplatz für „Dark Web“, der von Februar 2011 bis Oktober 2013 online war, bis er vom FBI geschlossen wurde.

Die Website erlaubte es den Nutzern, die Website zu durchsuchen, ohne verfolgt zu werden, und illegale Einkäufe in Bitcoins zu tätigen. Die aktuelle US-Regulierung verhindert, dass Benutzer von Online-Börsen, wie sie auf Blockchain basieren, völlig anonym bleiben. In den Vereinigten Staaten müssen Online-Börsen Informationen über ihre Kunden einholen, wenn sie ein Konto eröffnen, die Identität jedes Kunden überprüfen und bestätigen, dass Kunden nicht auf einer Liste bekannter oder vermuteter terroristischer Organisationen stehen.

Bedenken der Zentralbanken

Mehrere Zentralbanken, darunter die Federal Reserve der USA, die Bank of Canada und die Bank of England, haben Untersuchungen zu digitalen Währungen eingeleitet. Laut einem Forschungsbericht der Bank of England vom Februar 2015 wäre „weitere Forschung auch erforderlich, um ein System zu entwickeln, das die Technologie des verteilten Ledgers nutzen könnte, ohne die Fähigkeit einer Zentralbank zu beeinträchtigen, ihre Währung zu kontrollieren und das System vor systemischen Angriffen zu schützen“.

Anfälligkeit für Hacking

Neuere Kryptowährungen und Blockchain Netzwerke sind anfällig für 51% der Angriffe. Diese Angriffe sind aufgrund der Rechenleistung, die erforderlich ist, um die Mehrheit der Kontrolle über ein Blockchain-Netzwerk zu erlangen, extrem schwierig auszuführen, aber der NYU-Informatiker Joseph Bonneau sagte, das könnte sich ändern. Bonneau veröffentlichte letztes Jahr einen Bericht, in dem geschätzt wird, dass 51% der Angriffe wahrscheinlich zunehmen werden, da Hacker nun einfach Rechenleistung mieten können, anstatt die gesamte Ausrüstung zu kaufen.

Die Zukunft der Blockchain

Die Blockchain, die 1991 erstmals als Forschungsprojekt vorgeschlagen wurde, wurde 20 Jahre später Realität. Wie die meisten Technologien des neues Jahrtausends hat auch die Blockchain in den letzten zwei Jahrzehnten einen angemessenen Anteil an der öffentlichen Wahrnehmung erfahren, wobei Unternehmen auf der ganzen Welt darüber spekulieren, was die Technologie leisten kann und wohin sie in den kommenden Jahren führen wird.

Da viele praktische Anwendungen für die Technologie bereits implementiert und erforscht werden, macht sich die Blockchain im Alter von 27 Jahren endlich einen Namen, nicht zuletzt wegen Bitcoin und Kryptowährung. Als Schlagwort auf der Zunge jedes Investors in der Nation steht Blockchain, um Geschäfts- und Regierungsgeschäfte genauer, effizienter und sicherer zu machen.

Bei der Vorbereitung auf das dritte Jahrzehnt der Blockchain geht es nicht mehr darum, ob“ Altunternehmen die Technologie einsetzen werden – es geht um das „wann“.

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