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Was ist die Blockchain?

Foto: Getty Images

Die Blockchain mag wie magischer Feenstaub wirken, den Unternehmen um sich verteilen, wodurch plötzlich das Interesse an ihrem Geschäft geweckt wird. Doch die Komplexität des Feenstaubs geht weit über das eigentliche Innenleben der Blockchain-Technologie hinaus.

Eine Blockchain ist ein verteilter öffentlicher Speicher, der mittels Kryptographie dafür sorgt, dass ein Datensatz praktisch unveränderlich ist. Die Idee wurde von einem anonymen Programmierer unter dem Pseudonym Satoshi Nakamoto entwickelt und ist heute die zugrunde liegende Technologie, die Bitcoin-Transfers ermöglicht, ohne dass Finanzinstitute solche Transaktionen überprüfen müssen. Aber die Blockchain-Technologie hat Anwendungen, die weit über Bitcoin hinausgehen. Alles, was den Zugriff auf eine Datenbank benötigt, kann von der Verwendung der Blockchain-Technologie profitieren.

Bevor du verstehen kannst, wie Unternehmen und Behörden die Blockchain-Technologie in verschiedenen Anwendungen einsetzen können, musst du zunächst verstehen, was genau eine Blockchain ist. In diesem Artikel werden wir einen Überblick darüber geben:

  •  was genau ein Block ist,
  • wie neue Einträge in den öffentlichen Speicher geschrieben werden,
  • warum man das eine Blockchain nennt,
  • was die Blockchain sicher macht und
  • welche Einsatzmöglichkeiten es für die Blockchain-Technik gibt.

Was ist ein Block?

Ein Block ist einfach eine Sammlung von Daten. Theoretisch können es beliebige Daten sein, aber üblicherweise auch Transaktionsdaten.

Zum Beispiel kann der Block Daten enthalten, die besagen, dass Partei A Geld an Partei B senden will, zusammen mit dem Beweis, dass Partei A dieses Geld hat. Das ist in erster Linie das, was in Bitcoins Blockchain enthalten ist – es ist nichts weiter als ein öffentliches Transaktionsbuch.

Der Block könnte auch kompliziertere Daten wie einen Vertrag enthalten – Partei A wird Partei B einen bestimmten Geldbetrag schicken, wenn und falls X auftritt. Das ist die Grundidee von Ethereum, einer Kryptowährungsplattform, die auf der Blockchain-Technologie basiert und auf „intelligente Verträge“ spezialisiert ist.

Wie Daten zu einem Block hinzugefügt werden

Wenn eine Person Daten zum öffentlichen Speicher hinzufügen möchte, muss sie nachweisen, dass sie berechtigt ist, diese Daten zu einem Block hinzuzufügen. Dies geschieht über ein System namens Public-Key-Verschlüsselung.

Jede Person, die berechtigt ist, Daten zur Blockchain hinzuzufügen, hat sowohl einen privaten als auch einen öffentlichen Key. Der private Key muss vor allen anderen geheim gehalten werden, aber der öffentliche Key steht jedem zur Verfügung, der Zugriff auf die Blockchain hat.

Der private Key wird zusammen mit den Daten verwendet, die eine Person hinzufügen möchte, um eine digitale Signatur zu erstellen. Die Computer im Blockchain-Netzwerk können dann mit dem öffentlichen Key einer Person überprüfen, ob der private Key zum Signieren der Daten verwendet wurde. Dieser öffentliche Key kann jedoch nicht zur Ermittlung des privaten Keys verwendet werden.

Dieses Kryptographiesystem stellt sicher, dass die Daten in jedem Block vorhanden sind, was sehr wichtig ist. Das ist eine Aufgabe, die üblicherweise von Finanzinstituten oder vertrauenswürdigen Dritten wahrgenommen wird, aber die Blockchain-Technologie vermeidet Vermittler zugunsten einer dezentralen Struktur. Wie du sehen wirst, sind alle Ergänzungen zur Blockchain sehr schwer rückgängig zu machen, daher ist es zwingend erforderlich, dass jede Transaktion autorisiert wird.

Warum nennt man das eine Blockchain?

Jeder Block in der Blockchain enthält eine Referenz auf den Block, der ihm in der Kette unmittelbar vorausgeht. Dadurch wird sichergestellt, dass jeder Block chronologisch geordnet ist.

Die Referenzdaten werden durch eine kryptographische Hash-Funktion erzeugt, die alle Daten des vorherigen Blocks auf einem Digest – einem alphanumerischen String – abbildet. Wenn sich irgendetwas an den Daten im Block ändert, du also vielleicht ein paar zusätzliche Nullen zu einer Zahl hinzufügen willst, wird die Hash-Funktion einen völlig anderen Digest erzeugen.

Durch diese Verknüpfung von Blöcken ist es für eine einzelne Person praktisch unmöglich, die Daten in der Blockchain zu ändern. Das würde erfordern, dass diese Person nicht nur die Daten in einem Block ändert, sondern auch in jedem nachfolgenden Block.

Was macht es so schwer, neue Blöcke herzustellen?

Jeder Block enthält auch wichtige Informationen, die es dem Netzwerk ermöglichen, die Gültigkeit des Blocks zu überprüfen – wie zum Beispiel eine Lösung für ein komplexes mathematisches Problem, das als Proof-of-Work bezeichnet wird. Der Proof-of-Work erfordert eine große Menge an Rechenleistung, um eine Lösung zu ermitteln, aber nur eine moderate Menge ist erforderlich, um eine Lösung zu verifizieren.

Ein neuer Block kann nicht an die Blockchain angepasst werden, ohne den Proof-of-Work zu lösen.

In vielen Kryptowährungs-Blockchains wie Bitcoin und Ethereum werden Computer im Netzwerk  durch eine Belohnung dazu angeregt, einen Arbeitsnachweis zu erbringen und Blöcke zur Blockchain hinzuzufügen. Einige Blockchains sind vollständig auf Transaktionskosten angewiesen, um die Menschen dazu zu bewegen, Geld für Computerressourcen wie Hardware und Strom auszugeben, um sie zu betreiben.

So würde eine Person, die alleine handelt, einen großen Teil der Rechenleistung in einem Netzwerk benötigen, um überhaupt eine moderate Chance zu haben, mehrere Blöcke einer Blockchain Stück für Stück hinzuzufügen.

Wo wird die Blockchain gespeichert?

Ein wichtiges Merkmal der meisten Blockchains ist, dass sie öffentlich über das Netzwerk verteilt sind. Das heißt, jeder Computer im Netzwerk hat eine Kopie der Blockchain.

Wenn ein Computer im Netzwerk den Arbeitsnachweis löst und einen Block zur Blockchain hinzufügt, wird diese neue Blockchain sofort auf jeden anderen Computer im Netzwerk verteilt. Die anderen Computer überprüfen die Transaktionen im Block sowie die Proof-of-Work-Lösung.

Es gibt Fälle, in denen zwei Computer den Proof-of-Work lösen und versuchen, der Blockchain genau zur gleichen Zeit einen Block hinzuzufügen, aber die Blöcke, die sie hinzufügen, haben möglicherweise nicht die gleichen Daten. Einige Computer erhalten eine Kopie der Kette, während andere eine andere Kopie erhalten.

In diesem Fall behält jeder Computer die erste Kopie der erhaltenen Kette. Der nächste Computer, der einen Proof-of-Work löst, ändert den neuen Block in der Kopie, die er erhalten hat, und sendet diese neue Kette an den Rest des Netzwerks, wodurch die Verbindung unterbrochen wird. Die längste Kette gilt immer als die einzig gültige Blockchain.

Die Regel, dass die längste Kette die einzig gültige Kette ist, ist ein weiterer Grund, warum es unglaublich schwierig ist, einen Datensatz zu ändern. Eine Person müsste nicht nur den Proof-of-Work für den zu ändernden Block lösen, sondern auch für den nächsten Block, bevor ein anderer Computer im Netzwerk ihn löst.

Da die Blockchain auf jedem Computer im Netzwerk gespeichert ist, gibt es keinen einzelnen Schwachpunkt, an dem man das System in die Knie zwingen kann. Das gibt dem System noch mehr Sicherheit.

Einsatzmöglichkeiten der Blockchain-Technik

Jedes Unternehmen oder System, das auf eine Datenbank angewiesen ist, könnte von der Blockchain-Technologie profitieren, um sie sicherer und zugänglicher zu machen.

Mögliche Anwendungen sind u. a.:

  • Peer-to-Peer-Überweisungen. Satoshi Nakamoto hat die Blockchain als Lösung für Bitcoin-Transaktionen konzipiert. Diese Transaktionen auf der Blockchain sind extrem schnell. Während es Tage dauern kann, Geld über traditionelle Finanzinstitute in die ganze Welt zu schicken, braucht Bitcoin nur wenige Minuten. Andere Kryptowährungen sind noch schneller als Bitcoin und die Entwickler haben Systeme wie das Blitz-Netzwerk gebaut, um Transaktionen auf dem Bitcoin- oder Ethereum-Netzwerk schneller zu verifizieren.
  • Intelligente Verträge. Intelligente Verträge sind Teile des Computercodes, die sich selbst ausführen, wenn bestimmte Kriterien erfüllt sind. Durch das Schreiben des Vertrags in der Blockchain entfällt die Notwendigkeit, dass ein Zwischenhändler wie ein Finanzinstitut den Vertrag durchsetzt. Sobald der Vertrag im öffentlichen Hauptbuch steht, ist es schwer, ihn zu ändern. Eine Beispielanwendung eines intelligenten Vertrags ist eine Aktienkaufoption, die einer Person das Recht gibt, eine Aktie zu einem bestimmten Preis zu einem bestimmten Zeitpunkt in der Zukunft zu kaufen. Wenn dieses Datum kommt, wird der intelligente Vertrag ausgeführt und die Person kauft die Aktie.
  • Sonstige Finanzdienstleistungen. Intelligente Verträge können für Geschäfte mit jedem beliebigen Finanzinstrument verwendet werden. Die Blockchain-Technologie könnte die Börsen revolutionieren, da die Aktien innerhalb weniger Minuten den Besitzer wechseln könnten, anstatt drei Tage für die Abwicklung zu benötigen. Tatsächlich entwickelte Nasdaq im Jahr 2015 eine Börse für private Wertpapiere namens Linq. Ein weiteres Beispiel ist der Einsatz der Blockchain-Technologie für Versicherungsfälle. Eine Blockchain könnte das versicherte Objekt dokumentieren und Schäden schneller auszahlen.
  • Internet der Dinge (IoT). Es gibt eine wachsende Anzahl von Dingen, die mit dem Internet verbunden sind, und sie alle produzieren Daten. IoT-Anwendungen reichen von Garagentoren, die du mit deinem Smartphone steuern kannst, bis hin zu ganzen Städten, in denen Tausende von Geräten miteinander kommunizieren, um den Verkehr zu steuern und Ressourcen effizient zu verwalten. Die Verwendung einer Blockchain kann Sicherheit für intelligente Städte bieten, um sicherzustellen, dass die Ampeln weiterhin ordnungsgemäß funktionieren und der Strom eingeschaltet bleibt, wenn du am Arbeitsplatz bist.
  • Verfolgung der Lieferkette. Ähnlich wie bei IoT-Anwendungen verwenden Supply-Chain-Unternehmen Milliarden von Sensoren, um Pakete von Punkt A nach Punkt B zu verfolgen. Die chronologische Natur einer Blockchain bietet sich an, um zu jedem Zeitpunkt den Überblick zu behalten.
  • Gesundheitsdaten. Das Führen einzelner Gesundheitsakten auf einer Blockchain würde Ärzten auf der ganzen Welt sofortigen Zugang zu den medizinischen Aufzeichnungen einer Person geben. Wenn du also ins Ausland reist und dich verletzt oder einfach nur einen neuen Arzt zu Hause aufsuchst, könnte die Blockchain es für einen Arzt viel einfacher machen, auf deine Krankengeschichte zuzugreifen.
  • Wahlen. Hinsichtlich der Sorgen um Hacker, die womöglich bei den US-Präsidentschaftswahlen 2016 an der elektronischen Stimmabgabe manipuliert haben, könnte die Blockchain-Technologie eine Lösung bieten. Da eine Person die Daten autorisieren muss, bevor sie der Blockchain hinzugefügt wird, wäre es einfach, sicherzustellen, dass jede Person nur einmal abstimmt, indem sie private Keys an berechtigte Wähler vergibt. Außerdem ist die Blockchain schwer zu verändern, was bedeutet, dass es schwierig wäre, die Ergebnisse zu manipulieren. Und vielleicht das Beste von allem ist, dass du nicht in einem Wahllokal anstehen müsstest, um abzustimmen, wenn die Regierung eine Blockchain und eine Public-Key-Verschlüsselung für die Abstimmung verwendet.

Es gibt Dutzende anderer potenzieller Anwendungen für die Blockchain-Technologie und die Entwickler werden wahrscheinlich weiterhin über neue Wege nachdenken, um Satoshi Nakamotos ursprüngliche Idee zu nutzen, Finanzinstitute auf eine Weise zu umgehen, die er sich nie hätte vorstellen können.

Jede Woche geben neue Unternehmen bekannt, dass sie die Blockchain-Technologie anwenden werden. Bei einigen von ihnen sind legitime Anwendungen in Planung, während es sich bei anderen nur um PR-Stunts handelt. Mit einem Verständnis dafür, was die Blockchain ist, kannst du feststellen, ob sie tatsächlich eine nützliche Anwendung für ein Unternehmen sein kann oder nicht.

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The Motley Fool hat keine Positionen in den genannten Kryptowährungen. The Motley Fool empfiehlt Nasdaq.

Dieser Artikel wurde von Adam Levy auf Englisch verfasst und wurde am 18.03.2018 auf Fool.com veröffentlicht. Er wurde übersetzt, damit unsere deutschen Leser an der Diskussion teilnehmen können.

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