Blockchain

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung
2 Funktionsweise
3 Anwendungsbeispiele
- 3.1 Bitcoin
4 Folgen für die Industrie
5 Glossar
6 Quellen

Einleitung

Blockchain ist eine Technologie, die es ermöglicht, Transaktionsdaten zwischen zwei Parteien auf eine sichere und permanente Art und Weise aufzuzeichnen und dezentral zu speichern. Sie stellt einen Distributed Ledger dar, der jedem öffentlich zugänglich ist.

Eine Blockchain ist eine kontinuierlich wachsende Liste von Datensätzen, welche «Blocks» genannt werden. Die einzelnen Blöcke sind mittels kryptographischen Verfahren gesichert und miteinander verbunden. Jeder Block beinhaltet einen kryptographischen Hash des vorhergehenden Blocks, einen Zeitstempel und Transaktionsdaten. Solche Transaktionsdaten beschränken sich nicht nur auf finanzielle Transaktionen, sondern können für jegliche Art von Information genutzt werden.

Blockchain wurde von einer Person (oder Gruppe von Personen) unter dem Namen Satoshi Nakamoto im Jahr 2008 entwickelt, um die Kryptowährung Bitcoin umzusetzen. Oft werden diese Begriffe fälschlicherweise gleichgestellt. Dabei handelt es sich bei einer Blockchain um das Verfahren, welches in Bitcoin und anderen Kryptowährungen Anwendung findet. Die Erfindung von Blockchain und deren Anwendung in Bitcoin, ermöglichte es das Double-Spending Problem zu lösen ohne dass ein Mittelmann benötigt wird.

Funktionsweise

Die Blockchain als Technologie ist eine verteilte, sichere Datenbank, die Kryptographie und verteilte Systeme verbindet. Daten werden über ein dezentrales Netzwerk verteilt und sind für alle transparent. Es existieren haufenweise Kopien einer Blockchain auf jedem einzelnen Netzwerkknoten, eine «offizielle» Kopie einer Blockchain gibt es nicht. Dies entspricht einer massenweisen Datenbankreplikation.

Daten die einmal auf eine Blockchain geschrieben wurden, können nicht mehr geändert werden und sind permanent gespeichert. Um einen neuen Eintrag in die Blockchain Datenbank hinzuzufügen müssen alle Netzwerkknoten dem neuen Zustand der Blockchain zustimmen, sodass kein Computer Änderungen an der Blockchain vornehmen kann, ohne das Einverständnis der anderen Computer.

Das Vertrauen in die Blockchain basiert nicht mehr auf dem Vertrauen eines einzelnen Teilnehmers, sondern auf dem Vertrauen auf das System. Oder etwas anders formuliert: Das System muss einen Mechanismus zur Verfügung stellen, welcher die Erstellung des Konsenses zwischen den verteilten Teilnehmern ermöglicht, ohne dass die Teilnehmer einander vertrauen müssen. Sie müssen lediglich dem System vertrauen, durch den der Konsens geschaffen wurde.

Blocks

Die Blockchain-Datenbank besteht aus einer Kette von Blöcken, wobei jeder Block ein Record (Datensatz) darstellt. Die Blöcke sind linear und eindeutig angeordnet. Jeder Block beinhaltet einen Hashwert der abhängig ist vom Hashwert des vorhergehenden Blocks. Ein Block beinhaltet einen Timestamp und die Transaktionsdaten.

Mining

Jeder Block in der Blockchain wird durch das Mining verifiziert. Ein Miner stellt Rechenleistung zur Verfügung um Blöcke resp. die Transaktionen darin, zu verifizieren und agieren so als eine Art Buchhalter. Jeder Computer im Netzwerk kann die Daten der Blockchain validieren. Durchschnittlich wird alle 10 Minuten ein neuer Block gemined.

Verschiedene Miner konkurrieren darum, ein schwieriges mathematisches Problem basierend auf einem kryptographischen Hashalgorithmus, zu lösen. Die Lösung des Problems wird als «Proof of Work» bezeichnet. Für ihre Aufwände werden Miners mit Bitcoins oder einer Transaktionsgebühr entschädigt. Wurde ein Block verifiziert, so wird er der Blockchain hinzugefügt und die ergänzte Blockchain wird über das Netzwerk gebroadcastet.

Immutability

Blockchain gilt als äusserst sicher und tamper proof (fälschungssicher). Daten die einmal in der Blockchain aufgezeichnet worden sind, können nur sehr schwer geändert werden. Daten die einmal in der Blockchain gespeichert wurden, gelten generell als dauerhaft. Nachfolgend werden die drei Schritte erläutert, die man durchführen müsste, um eine Blockchain zu ändern. Dies zeigt auf, warum es so schwierig resp. nahezu unmöglich ist, Daten einer Blockchain zu ändern:

1. Man muss alle Blocks der Kette ändern.

Wenn ein bestimmter Hashwert eines Blockes geändert wird, so müssten alle nachfolgenden Block-Hashwerte geändert werden, da sonst die Kette inkonsistent ist. Die Hashwerte eines Blockes basieren bekanntlich auf den Hashwerten der vorherigen Blöcke.

2. Man muss den Proof of Work für alle Blocks erneut durchführen.

Der Proof of Work verifiziert einen Block. Wurde ein Block validiert, so werden diese Änderungen über das Netzwerk gebroadcastet.

3. Man muss im Besitzt von mindestens 50% der Knoten im Netzwerk sein.

Die Blockchain ist über ein Netzwerk verteilt, sodass jeder Netzwerkknoten eine Kopie besitzt. Wenn ein Block von einem Knoten manipuliert wird, so wird diese Blockchain vom Rest des Netzwerks verworfen, da die Mehrheit der Knoten darin übereinstimmt, dass eine andere Blockchain das Original ist. Es gilt diejenige Blockchain als Original, welche über mindestens 50% der Netzwerkknoten verteilt ist.

Anwendungsbeispiele

Bitcoin

Bitcoin ist die erste Kryptwährung (Cryptocurrency, digital currency), welche je erfunden wurde. Alle danach erfundenen Kryptowährungen werden als Altcoin (Alternative Coin) bezeichnet. Dazu gehören beispielsweise Etherium und Litecoin. Bitcoins können benutzt werden um Waren zu kaufen oder können einfach im personal wallet gespeichert werden. Das Wallet ist eine kleine persönliche Datenbank, welche auf dem eigenen Computer oder Smartphone gespeichert wird. Wenn Bitcoins getraded werden, so werden sie von einem Wallet zu einem anderen gewechselt. Der Wert von Bitcoins wechselt täglich, da der Wert durch Angebot und Nachfrage bestimmt wird.

Bitcoin ist aber nicht nur eine Währung, sondern auch der Name eines digitalen, dezentralen Buchführungssystems. Bei Bitcoin handelt es sich nicht um eine digitale Münze. Wenn man einen Bitcoin besitzt, so hat man in seinem Wallet eigentlich eine Reihe von kryptographischen Keys gespeichert. Die Wallet-Software zeigt anhand deiner Keys an, wieviel Geld deinem Wallet belastet werden kann. Wenn eine Menge von Bitcoins einem Key belastet wird, so übt diejenige Person, die den Key besitzt die Kontrolle darüber aus. Man besitzt nicht Kontrolle über den Bitcoin sondern über den Key.

Weitere Informationen zur Funktionsweise finden Sie unter https://www.quora.com/What-do-you-own-when-you-own-a-Bitcoin-Is-it-a-code-or-something-else und https://www.coindesk.com/information/what-is-bitcoin/

Folgen für die Industrie

Die Blockchain-Technologie ermöglicht es Organisationen, die es benutzen, transparent, demokratisch, dezentral, effizient und sicher zu sein. Es ist wahrscheinlich, dass diese Technologie gravierende Auswirkungen auf die Industrie haben wird. Einige dieser Folgen sind bereits heute sichtbar. Nachfolgende Auflistung stellt eine Reihe von Folgen für diverse Firmen und Branchen dar, welche durch die Blockchain-Technologie verursacht werden.

Weitere Folgen finden Sie unter https://futurethinkers.org/industries-blockchain-disrupt/.

Allgemein

Grafikkarten sind zur Zeit sehr teuer und meistens ausverkauft, denn viele Miner benutzen die Prozessoren der Grafikkarten, um zu minen.

Banking und Payments

Die Blockchain-Technologie kann benutzt werden, um Finanzdienste Milliarden von Menschen auf aller Welt anzubieten. Mit Bitcoin kann jedermann Geld nahezu ohne Verzögerung rund um die Welt senden und zahlt dabei nur geringe Transferkosten.

Die Blockchain als sichere, Mittelsmann lose Technologie wird einen Einfluss auf Zahlungen, Clearence Systeme, Security, Fundraising und weitere Bankbereiche haben. Dadurch, dass keine Intermediäre benötigt werden, welche Transaktionen zwischen Kunden bestätigen, kann die Blockchain-Technologie Zahlungen wesentlich schneller und günstiger anbieten als Banken.

Banken oder Clearinghäuser werden in Zukunft vielleicht gar nicht mehr gebraucht, da durch das Peer-To-Peer Netzwerk der Blockchain Zahlungspartner die Finanzdaten direkt und ohne Intermediär ausführen können.

Weitere Auswirkungen finden Sie unter https://www.cbinsights.com/research/blockchain-disrupting-banking/ und https://www.adesso.ch/de_ch/news/blog/blogdetailseite_3916.jsp

Abstimmungen

Die Blockchain-Technologie kann zur Stimmregistrierung und Identitätsprüfung benutzt werden. Elektronische Stimmenzähler stellen sicher, dass nur legitimierte Stimmen gezählt werden und dass keine Stimmen geändert oder nicht gezählt werden. Abstimmungen können so viel fairer und demokratischer sein, da die Stimmen unveränderbar wären.

Gesundheitswesen

Eine Herausforderung für Spitäler stellt die sichere Speicherung und Verteilung von Daten dar. Die Blockchain-Technologie ermöglicht es Spitälern, Daten wie Arztzeugnisse und Krankengeschichten, sicher zu speichern und mit autorisierten Fachpersonen und Patienten zu teilen. Die Datensicherheit wird erhöht und es kann sogar dazu beitragen, dass die Genauigkeit und Geschwindigkeit einer Diagnose gesteigert wird, dadurch dass alle Daten schnell zugänglich sind.

Glossar

Blockchain	Blockchain ist eine kontinuierlich wachsende Liste von Datensätzen, welche kryptographisch verlinkt, gesichert und dezentral gespeichert wird.
Bitcoin	Bitcoin ist eine Kryptowährung, welche als Grundlage die Blockchain verwendet.
Distributed Ledger	Distributed Ledger steht für ein öffentliches, dezentral geführtes Kontobuch resp. bezeichnet die verteilte Buchführung, welche in Bitcoin verwendet wird. Oft wird auch der Begriff Distributed Ledger Technology (DLT) verwendet.
Satoshi Nakamoto	Satoshi Nakamoto ist ein Pseudonym und steht für eine Person oder Gruppe von Personen, welche als Erfinder der Kryptowährung Bitcoin bekannt ist.
Double-Spending	Double-Spending bezeichnet eine mögliche Fehlerquelle bei digitalen Währungen, die es ermöglicht, dass das gleiche Währungstoken mehr als einmal ausgeben werden kann.
Miner, Mining	Miners validieren neue Transaktionen und nehmen sie auf den globalen Ledger (eine Blockchain) auf. Beim Mining geht es nicht um die Kreierung von neuen Bitcoins.
Block	Ein Block ist ein einzelnes Glied der Blockchainkette und beinhaltet einen eindeutigen Hashwert, basierend auf dem vorherigen Blockhashwert, sowie einen Timestamp und Transaktionsdaten.
Proof of Work	Proof of Work beschreibt ein Konzept, in dem ein nicht unbedeutender aber ausführbarer Aufwand verlangt wird um böswilligen Gebrauch der Rechenleistung zu verhindern. In Bezug auf Blockchain bedeutet dies, dass Miner nachweisen müssen, dass sie einen gewissen Aufwand bei der Validierung aufgebracht haben.