Blockchain
Eine Blockchain ist eine wachsende Liste von Datensätzen, die Blöcke genannt werden und durch Kryptografie sicher miteinander verbunden sind. Jeder Block enthält einen kryptografischen Hash des vorherigen Blocks, einen Zeitstempel und Transaktionsdaten (im Allgemeinen als Merkle-Baum dargestellt, wobei die Datenknoten durch Blätter repräsentiert werden). Der Zeitstempel beweist, dass die Transaktionsdaten existierten, als der Block veröffentlicht wurde, um in seinen Hash zu gelangen. Da jeder Block Informationen über den vorhergehenden Block enthält, bilden sie eine Kette, wobei jeder weitere Block den vorhergehenden verstärkt. Daher sind Blockchains resistent gegen eine Änderung ihrer Daten, da die Daten in einem bestimmten Block nicht rückwirkend geändert werden können, ohne alle nachfolgenden Blöcke zu verändern. ⓘ
Blockchains werden in der Regel von einem Peer-to-Peer-Netz verwaltet, das als öffentliches verteiltes Buch dient, in dem die Knoten gemeinsam ein Protokoll zur Kommunikation und Validierung neuer Blöcke befolgen. Obwohl Blockchain-Datensätze nicht unveränderlich sind, da Forks möglich sind, können Blockchains als sicher angesehen werden und sind ein Beispiel für ein verteiltes Rechensystem mit hoher byzantinischer Fehlertoleranz. ⓘ
Die Blockchain wurde 2008 von einer Person (oder einer Gruppe von Personen) unter dem Namen Satoshi Nakamoto populär gemacht, um als öffentliches Transaktionsbuch der Kryptowährung Bitcoin zu dienen, basierend auf Arbeiten von Stuart Haber, W. Scott Stornetta und Dave Bayer. Die Identität von Satoshi Nakamoto bleibt bis heute unbekannt. Die Implementierung der Blockchain in bitcoin machte es zur ersten digitalen Währung, die das Problem des doppelten Geldausgebens ohne die Notwendigkeit einer vertrauenswürdigen Behörde oder eines zentralen Servers löste. Das Bitcoin-Design hat andere Anwendungen und Blockchains inspiriert, die für die Öffentlichkeit lesbar sind und von vielen Kryptowährungen verwendet werden. Die Blockchain wird als eine Art Zahlungsschiene betrachtet. ⓘ
Private Blockchains sind für die geschäftliche Nutzung vorgeschlagen worden. Computerworld bezeichnete die Vermarktung solcher privatisierten Blockchains ohne ein angemessenes Sicherheitsmodell als "Schlangenöl"; andere haben jedoch argumentiert, dass genehmigte Blockchains, wenn sie sorgfältig konzipiert sind, dezentraler und daher in der Praxis sicherer sein können als genehmigungsfreie. ⓘ
Eine Blockchain ist ein Beispiel einer Distributed-Ledger-Technologie (dezentral geführte Kontobuchtechnologie) oder DLT und ähnelt in der Funktionsweise dem Journal der Buchführung. Die Blockchain wird daher auch als „Internet der Werte“ (Internet of values) bezeichnet und legt die technische Basis für Kryptowährungen wie Bitcoin. ⓘ
Eine Blockchain kann in der Buchführung genutzt werden, wenn Einigkeit auf den aktuellen und fehlerfreien Zustand in einem dezentralen Netzwerk mit vielen Teilnehmern hergestellt werden muss (siehe auch: Byzantinischer Fehler). Was dokumentiert wird, ist für den Begriff der Blockchain unerheblich. Entscheidend ist, dass spätere Transaktionen auf früheren Transaktionen aufbauen und diese als richtig bestätigen, indem sie die Kenntnis der früheren Transaktionen beweisen. Damit wird es unmöglich gemacht, Existenz oder Inhalt der früheren Transaktionen zu manipulieren oder zu tilgen, ohne gleichzeitig alle späteren Transaktionen ebenfalls zu ändern. Andere Teilnehmer der dezentralen Buchführung erkennen eine Manipulation der Blockchain dann an der Inkonsistenz der Blöcke. ⓘ
Geschichte
Der Kryptograph David Chaum schlug 1982 in seiner Dissertation "Computer Systems Established, Maintained, and Trusted by Mutually Suspicious Groups" erstmals ein Blockchain-ähnliches Protokoll vor. Weitere Arbeiten an einer kryptografisch gesicherten Kette von Blöcken wurden 1991 von Stuart Haber und W. Scott Stornetta beschrieben. Sie wollten ein System implementieren, bei dem die Zeitstempel von Dokumenten nicht verfälscht werden konnten. 1992 bauten Haber, Stornetta und Dave Bayer Merkle-Bäume in den Entwurf ein, was die Effizienz verbesserte, da mehrere Dokumentenzertifikate in einem Block zusammengefasst werden konnten. Unter ihrem Unternehmen Surety wurden die Hashes ihrer Dokumentenzertifikate seit 1995 jede Woche in der New York Times veröffentlicht. ⓘ
Die erste dezentrale Blockchain wurde von einer Person (oder einer Gruppe von Personen) namens Satoshi Nakamoto im Jahr 2008 konzipiert. Nakamoto verbesserte das Design in wichtiger Weise, indem er eine Hashcash-ähnliche Methode zur Zeitstempelung von Blöcken verwendete, ohne dass diese von einer vertrauenswürdigen Partei signiert werden mussten, und einen Schwierigkeitsparameter einführte, um die Rate zu stabilisieren, mit der Blöcke zur Kette hinzugefügt werden. Das Design wurde im folgenden Jahr von Nakamoto als Kernkomponente der Kryptowährung Bitcoin implementiert, wo es als öffentliches Buch für alle Transaktionen im Netzwerk dient. ⓘ
Im August 2014 erreichte die Größe der Bitcoin-Blockchain-Datei, die Aufzeichnungen über alle Transaktionen im Netzwerk enthält, 20 GB (Gigabyte). Im Januar 2015 war die Größe auf fast 30 GB angewachsen, und von Januar 2016 bis Januar 2017 wuchs die Bitcoin-Blockchain von 50 GB auf 100 GB an. Anfang 2020 hatte die Größe des Hauptbuchs 200 GB überschritten. ⓘ
Die Begriffe Block und Kette wurden in Satoshi Nakamotos ursprünglichem Papier getrennt verwendet, wurden aber schließlich 2016 als ein einziges Wort, Blockchain, populär gemacht. ⓘ
Nach Angaben von Accenture ergab die Anwendung der Theorie der Innovationsdiffusion, dass Blockchains im Jahr 2016 eine Akzeptanzrate von 13,5 % im Finanzdienstleistungssektor erreichten und damit die Phase der "Early Adopters" erreichten. Branchenverbände schlossen sich 2016 zum Global Blockchain Forum zusammen, einer Initiative der Chamber of Digital Commerce. ⓘ
Im Mai 2018 stellte Gartner fest, dass nur 1 % der CIOs angaben, Blockchain in ihren Unternehmen einzuführen, und nur 8 % der CIOs kurzfristig "aktive Experimente mit Blockchain planen oder [in Betracht ziehen]". Für das Jahr 2019 meldete Gartner, dass 5 % der CIOs glauben, dass die Blockchain-Technologie einen "Game-Changer" für ihr Unternehmen darstellt. ⓘ
Erste Grundlagen zur kryptografisch abgesicherten Verkettung einzelner Blöcke wurden 1991 von Stuart Haber und W. Scott Stornetta, 1996 von Ross J. Anderson und 1998 von Bruce Schneier und John Kelsey beschrieben. 1998 arbeitete auch Nick Szabo an einem Mechanismus für eine dezentralisierte digitale Währung, die er „Bit Gold“ nannte. Im Jahr 2000 entwickelte Stefan Konst eine allgemeine Theorie zu kryptografisch abgesicherten Verkettungen und leitete daraus verschiedene Lösungen zur Umsetzung ab. ⓘ
Struktur .
Die verschiedenen Disziplinen können die Blockchain-Technologie aus sehr unterschiedlichen Blickwinkeln betrachten und bewerten. ⓘ
Für einen Informatiker produziert die Blockchain-Technologie eine einfache Datenstruktur, die Blockchain, die Daten als Transaktionen in einzelnen Blöcken verkettet und in einem verteilten Peer-to-Peer-Netz redundant verwaltet. Die Alternative wäre eine konventionelle Datenbank, die kontinuierlich von allen Teilnehmern repliziert wird. ⓘ
Für die Cyber-Sicherheitsexperten hat die Blockchain-Technologie den Vorteil, dass die Daten als Transaktionen in den einzelnen Blöcken manipulationssicher gespeichert werden können, das heißt, die Teilnehmer der Blockchain sind in der Lage, die Echtheit, den Ursprung und die Unversehrtheit der gespeicherten Daten (Transaktionen) zu überprüfen. Die Alternative wäre hier zum Beispiel ein PKI-System als zentraler Vertrauensdienstanbieter. ⓘ
Für den Anwendungsdesigner bedeutet die Nutzung der Blockchain-Technologie eine vertrauenswürdige Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Organisationen, ohne die Einbindung einer zentralen Instanz, eines PKI-Systems, Notars usw. Die Alternative könnte hier ein kostenintensiver Treuhänder sein, der die Zusammenarbeit und Eigentumsübertragung zwischen den verschiedenen Organisationen verwaltet und verifiziert. Da die Blockchain-Technologie dies automatisiert macht, werden durch die vertrauenswürdige Zusammenarbeit die Prozesse auch sehr viel schneller und effektiver. ⓘ
„Die Grundidee des Kerbstocks ist äusserst einfach: Bei dieser genauso primitiven wie raffinierten Technik werden zwei Stöcke nebeneinandergelegt und quer eingeritzt, wobei jede Kerbe einer Schuld entspricht. Der Gläubiger nimmt einen Stock, der Schuldner den anderen. Der Gläubiger wird keine Kerbe hinzufügen und der Schuldner keine beseitigen können, da der Vergleich der zwei Stöcke die Fälschung sofort offenbaren würde.
Ziemlich einfach, oder? Eine uralte, aber auch höchst moderne Technik. Denn die Blockchain – diese Erfindung, die uns als die grösste Neuheit unserer Zeit erscheint – ist nichts anderes als ein weltweites, auf unzählige Computer ausgeweitetes Kerbholz. Anstelle eines von zwei Personen geteilten Zählstabs haben wir es mit einer Spur zu tun, die auf möglichst vielen Festplatten gespeichert wird, damit das Hinzufügen oder Löschen von Spuren (Blöcken) verhindert wird.“
Logischerweise besteht eine Blockchain aus mehreren Schichten:
- Infrastruktur (Hardware)
- Netzwerk (Knotenentdeckung, Informationsweitergabe und Überprüfung)
- Konsens (Proof of Work, Proof of Stake)
- Daten (Blöcke, Transaktionen)
- Anwendung (intelligente Verträge/dezentralisierte Anwendungen, falls zutreffend) ⓘ
Blöcke
Blöcke enthalten Stapel gültiger Transaktionen, die in einem Merkle-Baum gehasht und kodiert werden. Jeder Block enthält den kryptografischen Hash des vorhergehenden Blocks in der Blockchain und verbindet die beiden. Die verknüpften Blöcke bilden eine Kette. Dieser iterative Prozess bestätigt die Integrität des vorangegangenen Blocks, bis hin zum ursprünglichen Block, der als Genesis-Block bezeichnet wird. Um die Integrität eines Blocks und der darin enthaltenen Daten zu gewährleisten, wird der Block normalerweise digital signiert. ⓘ
Manchmal können verschiedene Blöcke gleichzeitig erzeugt werden, wodurch eine vorübergehende Abspaltung entsteht. Zusätzlich zu einer sicheren Hash-basierten Historie verfügt jede Blockchain über einen bestimmten Algorithmus zur Bewertung verschiedener Versionen der Historie, so dass eine Version mit einer höheren Bewertung gegenüber anderen ausgewählt werden kann. Blöcke, die nicht zur Aufnahme in die Kette ausgewählt wurden, werden als verwaiste Blöcke bezeichnet. Die Peers, die die Datenbank unterstützen, haben von Zeit zu Zeit verschiedene Versionen der Geschichte. Sie behalten nur die ihnen bekannte Version der Datenbank mit der höchsten Punktzahl. Wenn ein Peer eine Version mit höherer Punktzahl erhält (in der Regel die alte Version, der ein einzelner neuer Block hinzugefügt wurde), erweitert oder überschreibt er seine eigene Datenbank und überträgt die Verbesserung erneut an seine Peers. Es gibt nie eine absolute Garantie, dass ein bestimmter Eintrag für immer in der besten Version der Geschichte bleibt. Blockchains sind in der Regel so aufgebaut, dass die Punktzahl neuer Blöcke zu alten Blöcken hinzugefügt wird, und es werden Anreize geschaffen, neue Blöcke hinzuzufügen, anstatt alte Blöcke zu überschreiben. Daher nimmt die Wahrscheinlichkeit, dass ein Eintrag überflüssig wird, exponentiell ab, je mehr Blöcke auf ihm aufgebaut werden, und wird schließlich sehr gering. Bitcoin verwendet beispielsweise ein Proof-of-Work-System, bei dem die Kette mit den meisten kumulierten Proof-of-Work-Blöcken vom Netzwerk als die gültige Kette angesehen wird. Es gibt eine Reihe von Methoden, mit denen ein ausreichendes Rechenniveau nachgewiesen werden kann. Innerhalb einer Blockchain werden die Berechnungen redundant und nicht wie üblich getrennt und parallel durchgeführt. ⓘ
- Verkettungsprinzip
- Eine Blockchain ist eine verkettete Folge von Datenblöcken, die über die Zeit weiter fortgeschrieben wird.
- Dezentrale Speicherung
- Eine Blockchain wird nicht zentral gespeichert, sondern als verteiltes Register geführt. Alle Beteiligten speichern eine eigene Kopie und schreiben diese fort.
- Konsensmechanismus
- Es muss sichergestellt werden, dass eine bei allen Beteiligten identische Kette entsteht. Hierfür müssen zuerst Vorschläge für neue Blöcke erarbeitet werden. Dies geschieht durch Validatoren (die bei Bitcoin „Miner“ genannt werden). Dann müssen sich die Beteiligten einigen, welcher vorgeschlagene Block tatsächlich in die Kette eingefügt wird. Dies erfolgt durch ein sogenanntes Konsensprotokoll, ein algorithmisches Verfahren zur Abstimmung.
- Manipulationssicherheit
- Durch kryptographische Verfahren wird sichergestellt, dass die Blockchain nicht nachträglich geändert werden kann. Die Kette der Blöcke ist somit unveränderbar, fälschungs- und manipulationssicher.
- Transparenz/Vertraulichkeit
- Die auf der Blockchain gespeicherten Daten sind von allen Beteiligten einsehbar. Sie sind deshalb aber nicht unbedingt auch für alle sinnvoll lesbar, denn Inhalte können verschlüsselt abgespeichert werden. Blockchains erlauben so eine flexible Ausgestaltung des Vertraulichkeitsgrads.
- Nichtabstreitbarkeit
- Durch die Nutzung digitaler Signaturen sind Informationen in der Blockchain speicherbar, die fälschungssicher nachweisen, dass Teilnehmer unabstreitbar bestimmte Daten hinterlegt haben, etwa Transaktionen angestoßen haben. ⓘ
Blockzeit
Die Blockzeit ist die durchschnittliche Zeit, die das Netzwerk benötigt, um einen zusätzlichen Block in der Blockchain zu erzeugen. Einige Blockchains erstellen alle fünf Sekunden einen neuen Block. Zum Zeitpunkt der Fertigstellung eines Blocks werden die darin enthaltenen Daten überprüfbar. Bei Kryptowährungen ist dies praktisch der Zeitpunkt, an dem die Transaktion stattfindet, so dass eine kürzere Blockzeit schnellere Transaktionen bedeutet. Bei Ethereum beträgt die Blockzeit zwischen 14 und 15 Sekunden, während sie bei Bitcoin durchschnittlich 10 Minuten beträgt. ⓘ
Dezentralisierung
Durch die Speicherung von Daten in einem Peer-to-Peer-Netzwerk eliminiert die Blockchain eine Reihe von Risiken, die mit der zentralen Speicherung von Daten verbunden sind. Die dezentralisierte Blockchain kann Ad-hoc-Nachrichtenübermittlung und verteilte Netzwerke nutzen. Ein Risiko der fehlenden Dezentralisierung ist der so genannte "51%-Angriff", bei dem eine zentrale Einheit die Kontrolle über mehr als die Hälfte eines Netzwerks erlangen und diesen spezifischen Blockchain-Datensatz nach Belieben manipulieren kann, was Doppelausgaben ermöglicht. ⓘ
In Peer-to-Peer-Blockchain-Netzwerken gibt es keine zentralen Schwachstellen, die von Computer-Crackern ausgenutzt werden könnten; ebenso gibt es keinen zentralen Ausfallpunkt. Zu den Blockchain-Sicherheitsmethoden gehört die Verwendung der Public-Key-Kryptografie. Ein öffentlicher Schlüssel (eine lange, zufällig aussehende Zahlenfolge) ist eine Adresse in der Blockchain. Wertmünzen, die über das Netzwerk gesendet werden, werden als zu dieser Adresse gehörig aufgezeichnet. Ein privater Schlüssel ist wie ein Passwort, das seinem Besitzer Zugang zu seinen digitalen Vermögenswerten verschafft oder ihm die Möglichkeit gibt, auf andere Weise mit den verschiedenen Funktionen zu interagieren, die Blockchains jetzt unterstützen. Die in der Blockchain gespeicherten Daten gelten im Allgemeinen als unbestechlich. ⓘ
Jeder Knoten in einem dezentralen System hat eine Kopie der Blockchain. Die Datenqualität wird durch massive Datenbankreplikation und rechnerisches Vertrauen aufrechterhalten. Es gibt keine zentrale "offizielle" Kopie, und kein Nutzer genießt mehr "Vertrauen" als ein anderer. Transaktionen werden über die Software an das Netzwerk übertragen. Nachrichten werden nach dem Best-Effort-Prinzip zugestellt. Frühe Blockchains stützen sich auf energieintensive Mining-Knoten, um Transaktionen zu validieren, sie zu dem von ihnen erstellten Block hinzuzufügen und den fertigen Block dann an andere Knoten zu senden. Blockchains verwenden verschiedene Zeitstempelverfahren, wie z. B. Proof-of-Work, um Änderungen zu serialisieren. Spätere Konsensmethoden umfassen den Proof-of-Stake. Das Wachstum einer dezentralen Blockchain geht mit dem Risiko der Zentralisierung einher, da die für die Verarbeitung größerer Datenmengen erforderlichen Computerressourcen teurer werden. ⓘ
Offenheit
Offene Blockchains sind benutzerfreundlicher als einige herkömmliche Eigentumsaufzeichnungen, die zwar öffentlich zugänglich sind, aber immer noch physischen Zugang erfordern, um sie einzusehen. Da alle frühen Blockchains genehmigungsfrei waren, ist eine Kontroverse über die Definition von Blockchains entstanden. Ein Punkt in dieser laufenden Debatte ist die Frage, ob ein privates System mit von einer zentralen Behörde beauftragten und autorisierten (genehmigten) Prüfern als Blockchain betrachtet werden sollte. Befürworter genehmigter oder privater Ketten argumentieren, dass der Begriff "Blockchain" auf jede Datenstruktur angewendet werden kann, die Daten in zeitgestempelten Blöcken zusammenfasst. Diese Blockchains dienen als eine verteilte Version der Multiversionsgleichzeitigkeitskontrolle (MVCC) in Datenbanken. So wie MVCC verhindert, dass zwei Transaktionen gleichzeitig ein einzelnes Objekt in einer Datenbank ändern, verhindern Blockchains, dass zwei Transaktionen dieselbe einzelne Ausgabe in einer Blockchain ausgeben. Die Gegner sagen, dass genehmigungspflichtige Systeme traditionellen Unternehmensdatenbanken ähneln, die keine dezentrale Datenüberprüfung unterstützen, und dass solche Systeme nicht gegen Manipulationen und Revisionen durch den Benutzer geschützt sind. Nikolai Hampton von Computerworld sagte, dass "viele unternehmensinterne Blockchain-Lösungen nichts anderes als schwerfällige Datenbanken sein werden" und "ohne ein klares Sicherheitsmodell sollten proprietäre Blockchains mit Misstrauen beäugt werden." ⓘ
Erlaubnislosigkeit
Ein offenes, erlaubnisfreies oder öffentliches Blockchain-Netzwerk hat den Vorteil, dass kein Schutz vor böswilligen Akteuren erforderlich ist und keine Zugangskontrolle notwendig ist. Dies bedeutet, dass Anwendungen dem Netzwerk ohne die Zustimmung oder das Vertrauen anderer hinzugefügt werden können, indem die Blockchain als Transportschicht verwendet wird. ⓘ
Bitcoin und andere Kryptowährungen sichern ihre Blockchain derzeit dadurch, dass neue Einträge einen Arbeitsnachweis enthalten müssen. Um die Blockchain zu verlängern, verwendet Bitcoin Hashcash-Puzzles. Obwohl Hashcash 1997 von Adam Back entwickelt wurde, wurde die ursprüngliche Idee erstmals von Cynthia Dwork und Moni Naor und Eli Ponyatovski in ihrem Papier "Pricing via Processing or Combatting Junk Mail" von 1992 vorgeschlagen. ⓘ
Im Jahr 2016 schwächten sich die Risikokapitalinvestitionen für Blockchain-bezogene Projekte in den USA ab, während sie in China zunahmen. Bitcoin und viele andere Kryptowährungen verwenden offene (öffentliche) Blockchains. Im April 2018 hat Bitcoin die höchste Marktkapitalisierung. ⓘ
Zugelassene (private) Blockchain
Permissioned Blockchains verwenden eine Zugangskontrollschicht, um zu regeln, wer Zugang zum Netzwerk hat. Im Gegensatz zu öffentlichen Blockchain-Netzwerken werden die Validierer in privaten Blockchain-Netzwerken vom Eigentümer des Netzwerks überprüft. Sie verlassen sich weder auf anonyme Knoten, um Transaktionen zu validieren, noch profitieren sie vom Netzwerkeffekt. Zugelassene Blockchains können auch als "Konsortial-Blockchains" bezeichnet werden. Es wurde argumentiert, dass Blockchains mit Erlaubnis ein gewisses Maß an Dezentralisierung garantieren können, wenn sie sorgfältig konzipiert sind, im Gegensatz zu Blockchains ohne Erlaubnis, die in der Praxis oft zentralisiert sind. ⓘ
Nachteile der privaten Blockchain
Nikolai Hampton wies in Computerworld darauf hin, dass "es auch keine Notwendigkeit für einen '51 Prozent'-Angriff auf eine private Blockchain gibt, da die private Blockchain (höchstwahrscheinlich) bereits 100 Prozent aller Ressourcen zur Blockerstellung kontrolliert. Wenn man die Blockchain-Erstellungstools auf einem privaten Unternehmensserver angreifen oder beschädigen könnte, könnte man effektiv 100 Prozent des Netzwerks kontrollieren und Transaktionen nach Belieben verändern." Dies hat besonders schwerwiegende negative Auswirkungen während einer Finanz- oder Schuldenkrise wie der Finanzkrise 2007-08, bei der politisch mächtige Akteure Entscheidungen treffen können, die einige Gruppen auf Kosten anderer begünstigen, und "die Bitcoin-Blockchain ist durch die massiven Mining-Bemühungen der Gruppe geschützt. Es ist unwahrscheinlich, dass eine private Blockchain versuchen wird, Datensätze mit Gigawatt Rechenleistung zu schützen - das ist zeitaufwändig und teuer." Er sagte auch: "Innerhalb einer privaten Blockchain gibt es auch kein 'Rennen'; es gibt keinen Anreiz, mehr Energie zu verbrauchen oder Blöcke schneller als die Konkurrenz zu entdecken. Das bedeutet, dass viele unternehmensinterne Blockchain-Lösungen nichts anderes als schwerfällige Datenbanken sein werden." ⓘ
Blockchain-Analyse
Die Analyse öffentlicher Blockchains ist mit der Popularität von Bitcoin, Ethereum, Litecoin und anderen Kryptowährungen immer wichtiger geworden. Wenn eine Blockchain öffentlich ist, kann jeder, der möchte, die Daten der Kette beobachten und analysieren, sofern er über das entsprechende Know-how verfügt. Der Prozess des Verstehens und des Zugriffs auf die Kryptowährungsströme war für viele Kryptowährungen, Krypto-Börsen und Banken ein Problem. Der Grund dafür ist der Vorwurf, dass Blockchain-fähige Kryptowährungen den illegalen Schwarzmarkthandel mit Drogen, Waffen, Geldwäsche usw. ermöglichen. Die gängige Meinung war, dass Kryptowährungen privat und unauffindbar sind, was viele Akteure dazu verleitet, sie für illegale Zwecke zu nutzen. Dies ändert sich jetzt, und spezialisierte Technologieunternehmen bieten Blockchain-Verfolgungsdienste an, so dass Kryptobörsen, Strafverfolgungsbehörden und Banken besser wissen, was mit Kryptofonds und Fiat-Kryptobörsen geschieht. Diese Entwicklung, so argumentieren einige, hat dazu geführt, dass Kriminelle vorrangig neue Kryptowährungen wie Monero verwenden. Es stellt sich die Frage nach der öffentlichen Zugänglichkeit von Blockchain-Daten und der persönlichen Privatsphäre eben dieser Daten. Es handelt sich um eine Schlüsseldebatte bei Kryptowährungen und letztlich bei der Blockchain. ⓘ
Standardisierung
Im April 2016 reichte Standards Australia einen Vorschlag bei der Internationalen Organisation für Normung ein, um die Entwicklung von Normen zur Unterstützung der Blockchain-Technologie zu erwägen. Dieser Vorschlag führte zur Gründung des ISO Technical Committee 307, Blockchain and Distributed Ledger Technologies. Das technische Komitee hat Arbeitsgruppen, die sich mit der Blockchain-Terminologie, der Referenzarchitektur, der Sicherheit und dem Datenschutz, der Identität, den intelligenten Verträgen, der Governance und der Interoperabilität für Blockchain und DLT sowie mit branchenspezifischen Normen und allgemeinen staatlichen Anforderungen befassen. Mehr als 50 Länder beteiligen sich gemeinsam mit externen Partnern wie der Society for Worldwide Interbank Financial Telecommunication (SWIFT), der Europäischen Kommission, der International Federation of Surveyors, der International Telecommunication Union (ITU) und der Wirtschaftskommission der Vereinten Nationen für Europa (UNECE) am Normungsprozess. ⓘ
Viele andere nationale Normungsgremien und Gremien für offene Standards arbeiten ebenfalls an Blockchain-Normen. Dazu gehören das National Institute of Standards and Technology (NIST), das Europäische Komitee für elektrotechnische Normung (CENELEC), das Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), die Organization for the Advancement of Structured Information Standards (OASIS) und einige einzelne Teilnehmer der Internet Engineering Task Force (IETF). ⓘ
Zentralisierte Blockchain
Obwohl die meisten Blockchain-Implementierungen dezentralisiert und verteilt sind, hat Oracle eine zentralisierte Blockchain-Tabellenfunktion in der Datenbank Oracle 21c eingeführt. Die Blockchain-Tabelle in der Oracle 21c-Datenbank ist eine zentralisierte Blockchain, die eine unveränderliche Funktion bietet. Im Vergleich zu dezentralen Blockchains können zentralisierte Blockchains in der Regel einen höheren Durchsatz und eine geringere Latenzzeit von Transaktionen bieten als konsensbasierte verteilte Blockchains. ⓘ
Arten
Derzeit gibt es mindestens vier Arten von Blockchain-Netzwerken - öffentliche Blockchains, private Blockchains, Konsortialblockchains und hybride Blockchains. ⓘ
Öffentliche Blockchains
Bei einer öffentlichen Blockchain gibt es keinerlei Zugangsbeschränkungen. Jeder, der über eine Internetverbindung verfügt, kann Transaktionen an sie senden und als Validierer (d. h. als Teilnehmer an der Ausführung eines Konsensprotokolls) fungieren. In der Regel bieten solche Netzwerke wirtschaftliche Anreize für diejenigen, die sie sichern und eine Art Proof of Stake- oder Proof of Work-Algorithmus verwenden. ⓘ
Einige der größten und bekanntesten öffentlichen Blockchains sind die Bitcoin-Blockchain und die Ethereum-Blockchain. ⓘ
Private Blockchains
Eine private Blockchain ist zugelassen. Man kann ihr nur beitreten, wenn man von den Netzwerkadministratoren eingeladen wird. Der Zugang für Teilnehmer und Validierer ist eingeschränkt. Zur Unterscheidung zwischen offenen Blockchains und anderen dezentralen Peer-to-Peer-Datenbankanwendungen, bei denen es sich nicht um offene Ad-hoc-Rechencluster handelt, wird für private Blockchains normalerweise der Begriff Distributed Ledger (DLT) verwendet. ⓘ
Hybride Blockchains
Eine hybride Blockchain ist eine Kombination aus zentralisierten und dezentralen Funktionen. Die genaue Funktionsweise der Kette kann variieren, je nachdem, welche Teile der Zentralisierung und Dezentralisierung verwendet werden. ⓘ
Sidechains
Eine Sidechain ist eine Bezeichnung für ein Blockchain-Ledger, das parallel zu einer primären Blockchain läuft. Einträge aus der primären Blockchain (bei denen es sich in der Regel um digitale Vermögenswerte handelt) können mit der Sidechain verknüpft und von ihr abgeleitet werden. Dies ermöglicht es der Sidechain, unabhängig von der primären Blockchain zu arbeiten (z. B. durch Verwendung einer alternativen Aufzeichnungsmethode, eines alternativen Konsensalgorithmus usw.). ⓘ
Verwendet
Die Blockchain-Technologie kann in mehrere Bereiche integriert werden. In erster Linie werden Blockchains als verteiltes Hauptbuch für Kryptowährungen wie Bitcoin verwendet; bis Ende 2016 gab es auch einige andere einsatzfähige Produkte, die aus dem Proof of Concept gereift waren. Seit 2016 testen einige Unternehmen die Technologie und führen Implementierungen auf niedrigem Niveau durch, um die Auswirkungen der Blockchain auf die organisatorische Effizienz in ihrem Backoffice zu beurteilen. ⓘ
Im Jahr 2019 wurden schätzungsweise 2,9 Milliarden US-Dollar in die Blockchain-Technologie investiert, was einem Anstieg von 89 % gegenüber dem Vorjahr entspricht. Darüber hinaus hat die International Data Corp geschätzt, dass die Investitionen von Unternehmen in die Blockchain-Technologie bis 2022 12,4 Milliarden US-Dollar erreichen werden. Laut PricewaterhouseCoopers (PwC), dem zweitgrößten professionellen Dienstleistungsnetzwerk der Welt, hat die Blockchain-Technologie außerdem das Potenzial, bis 2030 einen jährlichen Geschäftswert von mehr als 3 Billionen US-Dollar zu generieren. Die Schätzung von PwC wird durch eine 2018 durchgeführte Studie untermauert, in der PwC 600 Führungskräfte aus der Wirtschaft befragte und feststellte, dass 84 % der Befragten zumindest in gewissem Umfang mit der Blockchain-Technologie in Berührung gekommen sind, was auf eine erhebliche Nachfrage und ein großes Interesse an der Blockchain-Technologie schließen lässt. ⓘ
Auch die individuelle Nutzung der Blockchain-Technologie hat seit 2016 stark zugenommen. Statistiken zufolge gab es im Jahr 2020 mehr als 40 Millionen Blockchain-Wallets im Vergleich zu etwa 10 Millionen Blockchain-Wallets im Jahr 2016. ⓘ
Kryptowährungen
Die meisten Kryptowährungen nutzen die Blockchain-Technologie, um Transaktionen aufzuzeichnen. So basieren beispielsweise das Bitcoin-Netzwerk und das Ethereum-Netzwerk beide auf der Blockchain. Am 8. Mai 2018 bestätigte Facebook, dass es eine neue Blockchain-Gruppe eröffnen wird, die von David Marcus geleitet wird, der zuvor für den Messenger zuständig war. Die geplante Kryptowährungsplattform von Facebook, Libra (jetzt bekannt als Diem), wurde am 18. Juni 2019 formell angekündigt. ⓘ
Das kriminelle Unternehmen Silk Road, das über Tor operierte, nutzte Kryptowährung für Zahlungen, von denen einige von der US-Bundesregierung durch Forschung auf der Blockchain und Beschlagnahmung beschlagnahmt wurden. ⓘ
Die Regierungen verfolgen unterschiedliche Strategien hinsichtlich der Legalität des Besitzes von Kryptowährungen durch ihre Bürger oder Banken. China setzt die Blockchain-Technologie in mehreren Branchen ein, darunter eine nationale digitale Währung, die 2020 eingeführt wird. Um ihre jeweiligen Währungen zu stärken, haben westliche Regierungen, darunter die Europäische Union und die Vereinigten Staaten, ähnliche Projekte initiiert. ⓘ
Intelligente Verträge
Blockchain-basierte intelligente Verträge sind vorgeschlagene Verträge, die teilweise oder vollständig ohne menschliche Interaktion ausgeführt oder durchgesetzt werden können. Eines der Hauptziele eines intelligenten Vertrags ist die automatische Hinterlegung. Ein wesentliches Merkmal intelligenter Verträge besteht darin, dass sie keine vertrauenswürdige dritte Partei (z. B. einen Treuhänder) benötigen, die als Vermittler zwischen den Vertragspartnern fungiert - das Blockchain-Netzwerk führt den Vertrag selbst aus. Dies kann die Reibung zwischen den Einheiten bei der Übertragung von Werten verringern und könnte in der Folge die Tür zu einem höheren Grad an Transaktionsautomatisierung öffnen. In einer Diskussion der IWF-Mitarbeiter aus dem Jahr 2018 hieß es, dass intelligente Verträge auf der Grundlage der Blockchain-Technologie moralische Risiken verringern und die Nutzung von Verträgen im Allgemeinen optimieren könnten. Aber "es sind noch keine praktikablen Smart-Contract-Systeme entstanden". Aufgrund der mangelnden Verbreitung sei ihr rechtlicher Status unklar. ⓘ
Finanzdienstleistungen
Laut Reason haben viele Banken ihr Interesse an der Implementierung von verteilten Ledgern für den Einsatz im Bankwesen bekundet und arbeiten mit Unternehmen zusammen, die private Blockchains erstellen, und laut einer IBM-Studie vom September 2016 geschieht dies schneller als erwartet. ⓘ
Die Banken sind nicht zuletzt deshalb an dieser Technologie interessiert, weil sie das Potenzial hat, die Abwicklungssysteme im Backoffice zu beschleunigen. Darüber hinaus hat die Blockchain-Branche einen frühen Reifegrad erreicht, so dass die Institutionen erkannt haben, dass es sich praktisch um die Infrastruktur einer völlig neuen Finanzbranche handelt, mit allen sich daraus ergebenden Implikationen. ⓘ
Banken wie UBS eröffnen neue Forschungslabors, die sich mit der Blockchain-Technologie befassen, um zu erforschen, wie die Blockchain bei Finanzdienstleistungen eingesetzt werden kann, um die Effizienz zu steigern und Kosten zu senken. ⓘ
Die deutsche Bank Berenberg ist der Ansicht, dass Blockchain eine "überbewertete Technologie" ist, für die es zwar zahlreiche "Proofs of Concept" gibt, die aber noch große Herausforderungen und nur wenige Erfolgsgeschichten aufweist. ⓘ
Die Blockchain hat auch zu Initial Coin Offerings (ICOs) sowie zu einer neuen Kategorie digitaler Vermögenswerte geführt, den Security Token Offerings (STOs), die manchmal auch als Digital Security Offerings (DSOs) bezeichnet werden. STO/DSO können privat oder an einer öffentlichen, regulierten Börse durchgeführt werden und dienen der Tokenisierung traditioneller Vermögenswerte wie Unternehmensaktien sowie innovativerer Vermögenswerte wie geistiges Eigentum, Immobilien, Kunst oder individuelle Produkte. Eine Reihe von Unternehmen sind in diesem Bereich tätig und bieten Dienstleistungen für die konforme Tokenisierung, private STOs und öffentliche STOs an. ⓘ
Spiele
Die Blockchain-Technologie, wie Kryptowährungen und nicht-fungible Token (NFTs), wurde in Videospielen zur Monetarisierung eingesetzt. Viele Spiele mit Live-Service bieten Optionen zur individuellen Gestaltung des Spiels, wie z. B. Charakter-Skins oder andere Spielgegenstände, die die Spieler verdienen und mit anderen Spielern gegen eine Spielwährung tauschen können. Einige Spiele ermöglichen auch den Handel mit virtuellen Gegenständen mit realer Währung, was jedoch in einigen Ländern, in denen Videospiele als Glücksspiel angesehen werden, illegal sein kann und zu Problemen auf dem grauen Markt geführt hat, wie z. B. Skin-Glücksspiel, so dass die Herausgeber in der Regel davor zurückschrecken, den Spielern zu erlauben, mit Spielen Geld in der realen Welt zu verdienen. Blockchain-Spiele ermöglichen es den Spielern in der Regel, diese Gegenstände im Spiel gegen Kryptowährung zu tauschen, die dann in Geld umgetauscht werden kann. ⓘ
Das erste bekannte Spiel, das Blockchain-Technologien nutzte, war CryptoKitties, das im November 2017 auf den Markt kam und bei dem der Spieler NFTs mit Ethereum-Kryptowährung kaufte. Jedes NFT bestand aus einem virtuellen Haustier, das der Spieler mit anderen züchten konnte, um Nachkommen mit kombinierten Eigenschaften als neue NFTs zu schaffen. Das Spiel machte im Dezember 2017 Schlagzeilen, als ein virtuelles Haustier für mehr als 100.000 US-Dollar verkauft wurde. CryptoKitties veranschaulichte auch die Skalierbarkeitsprobleme für Spiele auf Ethereum, als es Anfang 2018 zu einer erheblichen Überlastung des Ethereum-Netzwerks führte, da etwa 30 % aller Ethereum-Transaktionen auf das Spiel entfielen. ⓘ
Bis Anfang der 2020er Jahre gab es keinen durchschlagenden Erfolg für Videospiele, die Blockchain nutzen, da sich diese Spiele in der Regel darauf konzentrieren, Blockchain für Spekulationen statt für traditionellere Formen des Gameplays zu nutzen, was für die meisten Spieler nur begrenzt attraktiv ist. Solche Spiele stellen auch ein hohes Risiko für Investoren dar, da ihre Einnahmen schwer vorhersehbar sein können. Die begrenzten Erfolge einiger Spiele, wie Axie Infinity während der COVID-19-Pandemie, und die Pläne der Unternehmen in Richtung Metaverse-Inhalte haben jedoch in der zweiten Hälfte des Jahres 2021 das Interesse am Bereich GameFi, einem Begriff, der die Überschneidung von Videospielen und Finanzierungen, die typischerweise durch Blockchain-Währung unterstützt werden, beschreibt, wieder angefacht. Mehrere große Publisher, darunter Ubisoft, Electronic Arts und Take Two Interactive, haben erklärt, dass Blockchain- und NFT-basierte Spiele für ihre Unternehmen in Zukunft ernsthaft in Betracht gezogen werden. ⓘ
Im Oktober 2021 verbot die Valve Corporation Blockchain-Spiele, einschließlich solcher, die Kryptowährungen und NFTs verwenden, auf ihrem digitalen Schaufensterdienst Steam, der weithin für Computerspiele verwendet wird, mit der Begründung, dass dies eine Erweiterung ihrer Politik sei, Spiele zu verbieten, die In-Game-Gegenstände mit realem Wert anbieten. Es wurde spekuliert, dass die frühere Geschichte von Valve mit Glücksspielen, insbesondere Skin-Glücksspielen, ein Faktor bei der Entscheidung war, Blockchain-Spiele zu verbieten. Journalisten und Spieler reagierten positiv auf die Entscheidung von Valve, da Blockchain- und NFT-Spiele bei den meisten PC-Spielern in dem Ruf stehen, Betrug zu sein. Epic Games, das den Epic Games Store in Konkurrenz zu Steam betreibt, erklärte, dass es nach der Weigerung von Valve offen für die Aufnahme von Blockchain-Spielen sei. ⓘ
Lieferkette
Es gibt verschiedene Bemühungen, Blockchains im Lieferkettenmanagement einzusetzen.
- Abbau von wertvollen Rohstoffen - Die Blockchain-Technologie wurde bereits für die Verfolgung der Herkunft von Edelsteinen und anderen wertvollen Rohstoffen eingesetzt. Im Jahr 2016 berichtete das Wall Street Journal, dass das Blockchain-Technologieunternehmen Everledger mit dem Blockchain-basierten Rückverfolgungsdienst von IBM zusammenarbeitet, um die Herkunft von Diamanten zurückzuverfolgen und sicherzustellen, dass sie ethisch korrekt abgebaut wurden. Ab 2019 ist die Diamond Trading Company (DTC) an der Entwicklung eines Diamantenhandels-Lieferkettenprodukts namens Tracr beteiligt.
- Lebensmittelversorgung - 2018 führten Walmart und IBM einen Versuch durch, ein Blockchain-gestütztes System für die Überwachung der Lieferkette von Salat und Spinat zu verwenden - alle Knoten der Blockchain wurden von Walmart verwaltet und befanden sich in der IBM-Cloud.
- Modeindustrie - In der Modeindustrie besteht eine undurchsichtige Beziehung zwischen Marken, Händlern und Kunden, was eine nachhaltige und stabile Entwicklung der Modeindustrie verhindert. Blockchain gleicht dieses Manko aus und macht Informationen transparent, wodurch das Problem der nachhaltigen Entwicklung der Branche gelöst wird. ⓘ
Domänennamen
Es gibt verschiedene Bestrebungen, Domainnamen-Dienste über die Blockchain anzubieten. Diese Domänennamen können durch die Verwendung eines privaten Schlüssels kontrolliert werden, was angeblich unzensierbare Websites ermöglichen soll. Dies würde auch die Fähigkeit einer Registrierungsstelle umgehen, Domains zu unterdrücken, die für Betrug, Missbrauch oder illegale Inhalte verwendet werden. ⓘ
Namecoin ist eine Kryptowährung, die die Top-Level-Domain (TLD) ".bit" unterstützt. Namecoin wurde 2011 von Bitcoin abgezweigt. Die TLD .bit ist nicht von der ICANN genehmigt, sondern erfordert eine alternative DNS-Root. Im Jahr 2015 wurde sie von 28 Websites mit 120.000 registrierten Namen verwendet. Namecoin wurde von OpenNIC im Jahr 2019 aufgrund von Malware und potenziellen anderen rechtlichen Problemen eingestellt. Andere Blockchain-Alternativen zu ICANN sind The Handshake Network, EmerDNS und Unstoppable Domains. ⓘ
Zu den spezifischen TLDs gehören ".eth", ".luxe" und ".kred", die über den Ethereum Name Service (ENS) mit der Ethereum-Blockchain verbunden sind. Die TLD ".kred" dient auch als Alternative zu herkömmlichen Kryptowährungs-Wallet-Adressen, um die Übertragung von Kryptowährungen zu erleichtern. ⓘ
Andere Anwendungen
Die Blockchain-Technologie kann verwendet werden, um ein dauerhaftes, öffentliches, transparentes Ledger-System zu erstellen, um Daten über Verkäufe zu sammeln, die digitale Nutzung zu verfolgen und Zahlungen an Urheber von Inhalten, wie z. B. Mobilfunknutzer oder Musiker, zu leisten. Laut der Gartner CIO-Umfrage 2019 haben 2 % der befragten Hochschulangehörigen Blockchain-Projekte gestartet und weitere 18 % planen akademische Projekte in den nächsten 24 Monaten. Im Jahr 2017 ging IBM eine Partnerschaft mit ASCAP und PRS for Music ein, um die Blockchain-Technologie im Musikvertrieb einzusetzen. Der Mycelia-Dienst von Imogen Heap wurde ebenfalls als Blockchain-basierte Alternative vorgeschlagen, "die Künstlern mehr Kontrolle darüber gibt, wie ihre Songs und die damit verbundenen Daten unter Fans und anderen Musikern zirkulieren." ⓘ
Für die Versicherungsbranche ergeben sich durch die Einführung der Blockchain neue Vertriebsmethoden wie Peer-to-Peer-Versicherungen, parametrische Versicherungen und Mikroversicherungen. Auch die Sharing Economy und das Internet der Dinge (IoT) werden von Blockchains profitieren, da sie viele kollaborierende Peers einbeziehen. Der Einsatz von Blockchain in Bibliotheken wird derzeit mit einem Zuschuss des U.S. Institute of Museum and Library Services untersucht. ⓘ
Zu den weiteren Blockchain-Entwürfen gehört Hyperledger, ein gemeinsames Projekt der Linux Foundation zur Unterstützung von Blockchain-basierten verteilten Ledgern. Zu den Projekten dieser Initiative gehören Hyperledger Burrow (von Monax) und Hyperledger Fabric (unter der Leitung von IBM). Ein weiteres Projekt ist Quorum, eine genehmigungsfähige private Blockchain von JPMorgan Chase mit privatem Speicher, die für Vertragsanwendungen verwendet wird. ⓘ
Oracle hat eine Blockchain-Tabellenfunktion in seiner Datenbank Oracle 21c eingeführt. ⓘ
Die Blockchain wird auch im Peer-to-Peer-Energiehandel eingesetzt. ⓘ
Blockchain könnte bei der Erkennung von Fälschungen eingesetzt werden, indem Produkte, Dokumente und Sendungen mit eindeutigen Kennungen versehen werden und Aufzeichnungen zu Transaktionen gespeichert werden, die nicht gefälscht oder verändert werden können. Es wird jedoch argumentiert, dass die Blockchain-Technologie durch Technologien ergänzt werden muss, die eine starke Verbindung zwischen physischen Objekten und Blockchain-Systemen herstellen. Das EUIPO hat ein Anti-Counterfeiting Blockathon Forum eingerichtet, dessen Ziel es ist, eine Infrastruktur zur Bekämpfung von Fälschungen auf europäischer Ebene zu definieren, zu testen und zu implementieren". Die niederländische Normungsorganisation NEN nutzt Blockchain zusammen mit QR-Codes zur Authentifizierung von Zertifikaten. ⓘ
2022 Jan 30 Peking und Shanghai gehören zu den Städten, die von China für die Erprobung von Blockchain-Anwendungen benannt wurden. ⓘ
Blockchain-Interoperabilität
Mit der zunehmenden Anzahl von Blockchain-Systemen, die auch nur Kryptowährungen unterstützen, wird die Interoperabilität von Blockchains zu einem wichtigen Thema. Ziel ist es, die Übertragung von Vermögenswerten von einem Blockchain-System auf ein anderes Blockchain-System zu unterstützen. Wegner erklärte, dass "Interoperabilität die Fähigkeit von zwei oder mehr Softwarekomponenten ist, trotz Unterschieden in Sprache, Schnittstelle und Ausführungsplattform zusammenzuarbeiten". Das Ziel der Blockchain-Interoperabilität besteht daher darin, eine solche Zusammenarbeit zwischen Blockchain-Systemen trotz dieser Unterschiede zu unterstützen. ⓘ
Es sind bereits mehrere Lösungen für die Blockchain-Interoperabilität verfügbar. Sie lassen sich in drei Kategorien einteilen: Interoperabilitätsansätze für Kryptowährungen, Blockchain-Engines und Blockchain-Konnektoren. ⓘ
Mehrere einzelne IETF-Teilnehmer haben einen Entwurf für eine Blockchain-Interoperabilitätsarchitektur erstellt. ⓘ
Bedenken hinsichtlich des Energieverbrauchs
Einige Kryptowährungen verwenden Blockchain-Mining - die Peer-to-Peer-Computerberechnungen, mit denen Transaktionen validiert und überprüft werden. Dies erfordert eine große Menge an Energie. Im Juni 2018 kritisierte die Bank für Internationalen Zahlungsausgleich die Verwendung von öffentlichen Proof-of-Work-Blockchains wegen ihres hohen Energieverbrauchs. ⓘ
Die anfängliche Besorgnis über den hohen Energieverbrauch war ein Faktor dafür, dass spätere Blockchains wie Cardano (2017), Solana (2020) und Polkadot (2020) das weniger energieintensive Proof-of-Stake-Modell eingeführt haben. Forscher haben geschätzt, dass Bitcoin 100.000 Mal so viel Energie verbraucht wie Proof-of-Stake-Netzwerke. ⓘ
Im Jahr 2021 stellte eine Studie der Universität Cambridge fest, dass Bitcoin (mit 121 Terawattstunden pro Jahr) mehr Strom verbraucht als Argentinien (mit 121 TWh) und die Niederlande (109 TWh). Laut Digiconomist wurden für eine Bitcoin-Transaktion 708 Kilowattstunden elektrische Energie benötigt, so viel wie ein durchschnittlicher US-Haushalt in 24 Tagen verbraucht. ⓘ
Im Februar 2021 bezeichnete die US-Finanzministerin Janet Yellen Bitcoin als "eine extrem ineffiziente Art, Transaktionen durchzuführen" und sagte: "Die Menge an Energie, die bei der Verarbeitung dieser Transaktionen verbraucht wird, ist atemberaubend". Im März 2021 erklärte Bill Gates, dass "Bitcoin mehr Strom pro Transaktion verbraucht als jede andere der Menschheit bekannte Methode", und fügte hinzu: "Es ist keine gute Sache für das Klima." ⓘ
Nicholas Weaver vom International Computer Science Institute an der University of California, Berkeley, untersuchte die Online-Sicherheit von Blockchain und die Energieeffizienz von öffentlichen Proof-of-Work-Blockchains und kam in beiden Fällen zu dem Schluss, dass sie völlig unzureichend ist. Die 31TWh-45TWh Strom, die im Jahr 2018 für Bitcoin verwendet wurden, verursachten 17-23 Millionen Tonnen CO2. Die Universität Cambridge und Digiconomist schätzten, dass die beiden größten Proof-of-Work-Blockchains, Bitcoin und Ethereum, im Jahr 2022 zusammen doppelt so viel Strom verbrauchten wie ganz Schweden, was zur Freisetzung von bis zu 120 Millionen Tonnen CO2 pro Jahr führte. ⓘ
Einige Entwickler von Kryptowährungen erwägen, vom Proof-of-Work-Modell zum Proof-of-Stake-Modell überzugehen. ⓘ
Akademische Forschung
Im Oktober 2014 gewährte der MIT Bitcoin Club mit finanzieller Unterstützung von MIT-Alumni Studenten am Massachusetts Institute of Technology Zugang zu Bitcoin im Wert von 100 Dollar. Die von Catalini und Tucker (2016) untersuchten Adoptionsraten zeigen, dass Menschen, die Technologien normalerweise früh annehmen, die Technologie eher ablehnen, wenn sie einen verzögerten Zugang erhalten. Viele Universitäten haben Abteilungen gegründet, die sich mit Kryptowährungen und Blockchain befassen, darunter das MIT (2017). Im selben Jahr wurde Edinburgh "eine der ersten großen europäischen Universitäten, die einen Blockchain-Kurs ins Leben gerufen hat", wie die Financial Times berichtet. ⓘ
Adoptionsentscheidung
Die Beweggründe für die Einführung der Blockchain-Technologie (ein Aspekt der Innovationsübernahme) wurden von Forschern untersucht. So haben Janssen et al. einen Rahmen für die Analyse geschaffen, und Koens & Poll haben darauf hingewiesen, dass die Einführung stark von nichttechnischen Faktoren abhängen könnte. Auf der Grundlage von Verhaltensmodellen hat Li die Unterschiede zwischen der Einführung auf individueller und organisatorischer Ebene erörtert. ⓘ
Zusammenarbeit
Wissenschaftler aus den Bereichen Wirtschaft und Management haben begonnen, die Rolle von Blockchains bei der Unterstützung der Zusammenarbeit zu untersuchen. Es wurde argumentiert, dass Blockchains sowohl die Zusammenarbeit (d. h. die Verhinderung von opportunistischem Verhalten) als auch die Koordination (d. h. die Kommunikation und den Informationsaustausch) fördern können. Dank der Zuverlässigkeit, Transparenz, Nachvollziehbarkeit von Aufzeichnungen und Unveränderlichkeit von Informationen erleichtern Blockchains die Zusammenarbeit auf eine Weise, die sich sowohl von der traditionellen Verwendung von Verträgen als auch von relationalen Normen unterscheidet. Im Gegensatz zu Verträgen sind Blockchains nicht direkt auf das Rechtssystem angewiesen, um Vereinbarungen durchzusetzen. Außerdem erfordern Blockchains im Gegensatz zur Verwendung relationaler Normen kein Vertrauen oder direkte Verbindungen zwischen den Beteiligten. ⓘ
Blockchain und Innenrevision
| Externes Video ⓘ | |
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 Blockchain-Grundlagen und Kryptographie, Gary Gensler, Massachusetts Institute of Technology, 0:30 |
Der Bedarf an internen Audits zur effektiven Überwachung der organisatorischen Effizienz wird eine Änderung der Art und Weise erfordern, wie auf Informationen in neuen Formaten zugegriffen wird. Die Einführung von Blockchain erfordert einen Rahmen zur Ermittlung des Risikos, das mit Transaktionen unter Verwendung von Blockchain verbunden ist. Das Institute of Internal Auditors hat festgestellt, dass sich interne Prüfer mit dieser transformativen Technologie auseinandersetzen müssen. Es werden neue Methoden benötigt, um Prüfungspläne zu entwickeln, die Bedrohungen und Risiken identifizieren. Die Studie der Internal Audit Foundation, Blockchain and Internal Audit, bewertet diese Faktoren. Das American Institute of Certified Public Accountants hat neue Rollen für Wirtschaftsprüfer als Folge von Blockchain skizziert. ⓘ
Fachzeitschriften
Im September 2015 wurde die erste von Experten begutachtete akademische Zeitschrift Ledger angekündigt, die sich der Erforschung von Kryptowährungen und Blockchain-Technologien widmet. Die Eröffnungsausgabe wurde im Dezember 2016 veröffentlicht. Die Zeitschrift behandelt Aspekte der Mathematik, der Informatik, des Ingenieurwesens, des Rechts, der Wirtschaft und der Philosophie, die sich auf Kryptowährungen wie Bitcoin beziehen. ⓘ
Die Zeitschrift fordert die Autoren auf, einen Datei-Hash der eingereichten Arbeiten digital zu signieren, der dann mit einem Zeitstempel in der Bitcoin-Blockchain versehen wird. Die Autoren werden außerdem gebeten, auf der ersten Seite ihrer Arbeit eine persönliche Bitcoin-Adresse anzugeben, damit sie nicht widerlegt werden kann. ⓘ
Konsensverfahren
Proof of Work
Der Proof-of-Work stellt einen Arbeitsnachweis z. B. die Lösung einer mathematischen Aufgabe dar. Das Ergebnis kann hingegen ohne großen Aufwand nachgeprüft werden. Mit diesem Verfahren wird das übermäßige Erzeugen eines neuen Blockes eingeschränkt, indem Rechenarbeit erbracht werden muss. ⓘ
Proof of Stake
Der Proof of Stake stellt einen Nachweis des Anteils am Netzwerk dar. Der Anteil bzw. der „Stake“ jedes Teilnehmers wird aus Teilnahmedauer und/oder Vermögen ermittelt und fließt in eine gewichtete Zufallsauswahl ein. Ein deterministischer Algorithmus wählt aus dieser Zahl den Knoten aus, der einen neuen Block hinzufügt. ⓘ
Skalierbarkeit
Insbesondere bei der Anwendung als Kryptowährung gibt es in der Praxis Einschränkungen im Zeitverhalten sowie im Kommunikations- und Speicherbedarf. Wer die Glaubwürdigkeit einer Transaktion oder eines Kontostands selbst überprüfen möchte, muss die aktuelle Blockchain bis zurück zum Genesis-Block kennen. Dazu muss jeder Teilnehmer eine vollständige Kopie der bisherigen Buchhaltung speichern. Der immense Speicherbedarf könnte dann mit Archiv-Servern realisiert werden, die als einzige die gesamte Blockchain speichern. Darauf aufbauend arbeiten voll validierende Server, indem sie initial die Blockchain aus den Archivservern laden, aber im Betrieb nur mit einem Teil davon arbeiten. Sie übernehmen die eigentliche Last der anfallenden Buchungen. Teilnehmer könnten dann Software zur vereinfachten Überprüfung von Zahlungen betreiben und von den Servern nur Teilinformationen empfangen. ⓘ
Die limitierte Rate zur Erzeugung neuer Blöcke und der Indeterminismus des Konsensverfahrens können zu unvorhersehbar langen Bestätigungszeiten führen. Im Proof of Work Verfahren führen Schwankungen der tatsächlich betriebenen Rechenleistung und die dem Prinzip immanente Streuung zu Wartezeiten der Transaktions-Bestätigungen einem Vielfachen des Erwartungswertes. Durch das Anpassen des Schwierigkeitsgrads in hoher Frequenz können diese Schwankungen gering gehalten werden. ⓘ
Anwendungsbeispiele
Bitcoin
Bei Bitcoin besteht eine Blockchain aus einer Reihe von Datenblöcken, in denen jeweils eine oder mehrere Transaktionen zusammengefasst und mit einer Prüfsumme versehen sind, d. h., sie werden jeweils paarweise zu einem Hash-Baum zusammengefasst. Die Wurzel des Baumes (auch Merkle-Root, bzw. Top-Hash genannt) wird dann im zugehörigen Header gespeichert. Der gesamte Header wird dann ebenfalls gehasht; dieser Wert wird im nachfolgenden Header abgespeichert. So wird sichergestellt, dass keine Transaktion verändert werden kann, ohne den zugehörigen Header und alle nachfolgenden Blöcke ebenfalls zu ändern. ⓘ
Die Blockchain von Bitcoin ist die älteste Blockchain. Sie startete im Januar 2009, hatte Anfang Juni 2019 eine Größe von ca. 222 GB und lag am 5. Juni 2019 auf ca. 9.516 Knoten redundant und öffentlich zugriffsbereit vor. ⓘ
Auditing
Beim Auditing in der Informationstechnik geht es darum, sicherheitskritische Operationen von Softwareprozessen aufzuzeichnen. Dies betrifft insbesondere den Zugriff auf und die Veränderung von vertraulichen oder kritischen Informationen. Das Auditing eignet sich hierbei deshalb für eine Blockchain, weil es relativ geringe Datenmengen produziert und gleichzeitig hohe Sicherheitsanforderungen aufweist. ⓘ
Eine Blockchain kann hierbei das Audit-Log (auch als Audit-Trail bezeichnet) vor Veränderung schützen. Zudem sollten die einzelnen Einträge mit einer digitalen Signatur versehen werden, um die Echtheit zu gewährleisten. Ein dezentraler Konsensmechanismus, wie bei Bitcoin, wird nicht zwingend benötigt. ⓘ
Da einerseits vertrauliche Informationen gespeichert werden und andererseits kein Element der Blockchain gelöscht werden kann, ohne diese ungültig zu machen, kann zudem eine Verschlüsselung der einzelnen Einträge erfolgen. Da die Implementierung von Blockchains derzeit (Stand Mai 2017) mangels einfach zu verwendender Implementierungen sehr aufwändig ist, empfiehlt sich der Einsatz nur für besonders schützenswerte Informationen. ⓘ
Einsatzbeispiele sind das Auditing bei Systemen für medizinische Informationen (z. B. Elektronische Gesundheitsakte), Verträgen und Geldtransaktionen mit hohem finanziellen Wert, militärischen Geheimnissen, der Gesetzgebung und der elektronischen Stimmabgabe, dem Sicherheitsmanagement kritischer Anlagen oder Daten von Großunternehmen, die unter den Sarbanes-Oxley Act oder ähnliche Richtlinien fallen. ⓘ
Wie im Juli 2018 bekannt wurde, testen die vier Wirtschaftsprüfungsgesellschaften Deloitte, KPMG, PricewaterhouseCoopers International und Ernst & Young einen Blockchain-Dienst zur Prüfung der Zwischenberichte von Aktiengesellschaften. Ziel ist es, den Wirtschaftsprüfungsunternehmen die Möglichkeit zu geben, die Geschäftsvorgänge durch eine nachvollziehbare und manipulationssichere Datenkette auf dezentrale Weise zu verfolgen, wodurch der Bestätigungsprozess optimiert und automatisiert wird. ⓘ
Kapitalmärkte
Die Blockchain wird auch als Anwendung in den Kapitalmärkten in Betracht gezogen. Das R3-Konsortium hat mit mehreren Finanzinstitutionen die Plattform Corda veröffentlicht, die einen Unterbau für Blockchain-Anwendungen für Kapitalmärkte darstellen soll. Die Plattform soll noch bis 2021 als Pilotprojekt für die E-Krona der Schwedischen Reichsbank, in Zusammenarbeit mit Accenture, im Einsatz stehen. ⓘ
Die größten Anwendungsgebiete für Kapitalmärkte bestehen im Bereich des Settlement von Aktien und anderen Finanzinstrumenten, der Ausgabe von Konsortialkrediten und der Finanzierung von Unternehmen mit Eigenkapital. ⓘ
Seit Einführung des elektronischen Wertpapiergesetzes im Juni 2021 ist es möglich, Schuldverschreibungen als Kryptowertpapier auf einer Blockchain zu emittieren. Dazu wurde die neue Finanzlizenz Kryptowertpapierregisterführer eingeführt, die von der BaFin und Bundesbank ausgegeben wird. Die Bundesregierung, bestehend aus SPD, Grüne und FDP, hat mitgeteilt das Kryptowertpapier auch für Aktien öffnen zu wollen. ⓘ
Lieferketten für Lebensmittel
Der Einsatz einer Blockchain, in der die Beteiligten die Transaktionen der Lieferkette gemeinsam dokumentieren, kann hier deutliche Kosten- und Zeiteinsparungen ermöglichen. Eine Blockchain könnte das Misstrauen gegenüber einem zentralen registerführenden Akteur aufheben, da ein Blockchain-Register für alle Teilnehmer zugänglich ist. Die Buchführungs- und Leserechte können dabei gestuft verteilt werden, angepasst an die unterschiedlichen Nutzergruppen und deren Bedürfnisse, wie zum Beispiel Hersteller, Spediteure, Zoll und verschiedene Verbraucher. Somit herrscht keine vollständige Transparenz, die Wettbewerber ausnutzen könnten. Für Endverbraucher können zum Beispiel lediglich Leserechte eingeräumt werden, anhand derer die Herkunft und die gesamte Lieferkette von der Ernte über Verarbeitung, Logistik, Verzollung, Zertifizierung, Lebensmittelüberwachung, den Großhändler bis zum Einzelhandel transparent und überprüfbar nachvollzogen werden können. ⓘ
Zudem gibt es Automatisierungspotenziale für die einzuhaltenden Dokumentationspflichten: So könnte beispielsweise ein im Container angebrachter Sensor die Temperatur von Lebensmitteln messen, die Messdaten in die Blockchain schreiben und so eine lückenlose Einhaltung der Kühlkette dokumentieren. Würde sie nicht eingehalten, könnte ein entsprechend aufgesetzter Smart Contract automatisch Alarm schlagen. ⓘ
Kritik / Beurteilungen
Seit Jahren wird öffentliche Kritik von Experten laut, die die Sicherheit und Nutzbarkeit von Blockchain in Frage stellen. Kritisiert werden am häufigsten die geringe Effizienz der langen Datenketten und der hohe Energieverbrauch bei dem für das Erzeugen eines neuen gültigen Blocks häufig eingesetzten Verfahren Proof-of-Work. Neben technischer Kritik von Entwicklerseite warnen auch Fachleute aus der Wirtschafts- und Finanzwelt vor Euphorie für eine „Lösung“, der das Problem fehle. Die deutsche Expertenkommission Forschung und Innovation sieht in ihrem Gutachten 2019 in der Blockchain-Technologie „hohe Nutzenpotenziale für Unternehmen, Bevölkerung und Verwaltung“. Mögliche Anwendungen liegen unter anderem in internationalen Lieferketten und im Stromhandel. ⓘ
Der Experte für Kryptographie und Computersicherheit Bruce Schneier warnt vor falschem Vertrauen in Blockchain und dem Mangel an Anwendungsfällen. Er sehe bis jetzt keinen Einsatzzweck für die Blockchain. ⓘ
„Jedes Unternehmen, das heute auf die Blockchain setzt, könnte eigentlich auf sie verzichten. Niemand hatte jemals ein Problem, für das die Blockchain eine Lösung ist. Stattdessen nehmen die Leute die Technologie und machen sich auf die Suche nach Problemen.“