Es gibt eine Vielzahl an Definitionen der Blockchain-Technologie. In diesem Artikel erklärt unser Gastautor Pavel Kravchenko die Grundlagen und die Basisprinzipien von Blockchain.
Die schmalen Linien innerhalb der Blockchain-Definitionen verschwimmen, vor allem, weil jene, die das Thema ansprechen, nur die Charakteristika ihrer beliebtesten Anwendung behandeln – nämlich Bitcoin – und dabei das große Ganze vergessen. Dabei kann die Nutzung der Technologie so weit gefasst werden, dass die tatsächlichen Nutzungsszenarien sich stark unterscheiden.
Ein guter Startpunkt
Was von Grund auf wichtig ist, ist die Dreiteilung dessen, was alle als „Blockchain“ bezeichnen, und diese Konzepte einzeln zu beleuchten:
- Bestimmte Bitcoin/Ethereum/ andere öffentliche Blockchain
- Blockchain als Technologie
- Implementation von Blockchain-Technologie für ein bestimmtes Projekt
In diesem Artikel wollen wir die Grundlagen betrachten – die Technologie.
Man könnte sich fragen: „Wo ist da der Unterschied“? Das Thema ist sehr breit gefächert. Die Mischung der drei Grundkonzepte führt zu viel Verwirrung und erzeugt sogar einige Mythen rund um Blockchain. Zum Beispiel denken viele, dass die Nutzung von Blockchain per se voraussetzt, dass eine große Rechenleistung nötig ist – wie dies bei Bitcoin der Fall ist. Das ist grundlegend falsch. Bei Bitcoin wird diese Leistung als Pfand für ihre Ehrlichkeit genutzt. Aber dies ist nur eine der denkbaren Umsetzungen.
In Wahrheit ist die Blockchain nur die Methode zur Datenorganisation. Dennoch ist die Herangehensweise komplett anders verglichen mit konventionellen Datenbanken.
Die Blockchain-Technologie ermöglicht es, einen Konsens in einer dezentralen Umgebung zu schaffen. Mit ihr kann eine Datenbank organisiert werden, in der Teilnehmer digitalisierte und wertvolle Informationen abspeichern und verteilen können, ohne einander vertrauen zu müssen. Dies ist aber nicht, was Blockchain ist, sondern eher ein Beispiel von Eigenschaften, die sie schaffen kann. Die eigentliche Definition folgt:
Blockchain ist eine Technologie zur Organisation einer Datenbank, in der Daten in einer fortlaufenden Kette von Blöcken angeordnet werden, die die Geschichte jeder einzelnen Änderung, die je geschehen ist, abspeichert. Alle Blöcke sind sicher verbunden, deshalb ist es unmöglich, vorherige Daten zu ändern, ohne die Integrität der Datenbank zu zerstören.
Diese Art von universeller Definition der Technologie passt nahezu auf jede Blockchain-Implementation. Sie mag aber für normale Menschen seltsam klingen. Also teilen wir das Ganze in einzelne Teile und betrachten wir jede für sich:
- Blockchain ist eine Technologie, um Datenbanken zu organisieren. Blockchain kann genutzt werden, um ein Protokoll für Bezahlung, Abstimmung, Glücksspiel, Handel oder andere buchhalterische Systeme zu erstellen. Dennoch ändert es nichts daran, dass es eine Art der Erstellung einer Datenbank ist, die bestimmte Eigenschaften hat.
- Daten werden in einer fortlaufenden Kette von Blöcken angeordnet. Wenn man Bitcoin als Beispiel nimmt, ist dessen Blockchain eine sehr lange Sequenz von Blöcken (die Transaktionen enthalten), die mit einem sogenannten Genesis-Block beginnt und mit dem zuletzt generierten Block endet.
- Sie speichert den Verlauf aller Änderungen, die jemals vorgenommen wurden. „Nur-Hinzufügen-Transaktions-Datenbank“ – ein sehr genauer Begriff aus diesem Forbes-Artikel. Und es ist wahr – eine Blockchain „geht nie zurück“. Deshalb kann sie auch alle Änderungen speichern im Gegensatz zu konventionellen Datenbanken, die nur den aktuellsten Zustand des Systems abspeichern.
- Alle Blöcke sind sicher verbunden. Jeder Block enthält einen sogenannten Hash-Wert des vorhergehenden. Hash-Werte werden basierend auf dem Blockinhalt generiert. Dies bedeutet, dass bei jedem Versuch einer Änderung der Hash-Wert nicht mehr passt.
- Sie macht es unmöglich, vorhergegangene Daten zurückzudatieren, ohne die Integrität der Datenbank zu zerstören. Wenn Sie versuchen, ältere Daten zu ändern, passt der Hashwert der folgenden Blocks nicht mehr zu denen, deren Daten nicht geändert wurden. Auf einem einzelnen Gerät ist dies nicht so auffällig, allerdings gibt es Kopien der Blockchain, die auf alle Teilnehmern verteilt sind, weshalb eine Veränderung unmöglich ist. Sie können niemanden täuschen, wenn Sie im Blickpunkt der Öffentlichkeit stehen.
Vorteile, die durch die Blockchain entstehen
Unternehmen erkennen Blockchain ganz intuitiv als etwas Großes, sie können aber nicht erkennen, für welche Anwendungsbereiche diese Technologie geeignet ist. Es ist ähnlich wie bei Einführung des Internet – es wird Zeit, die Möglichkeiten zu erkennen. Schreiben wir einmal die drei Hauptherausforderungen auf, mit denen es Blockchain aufnehmen muss:
- Wechselseitige Entscheidungsfindung im System
- Fälschungssichere Datenverteilung
- Sichere Speicherung von Daten
Dabei sollte beachtet werden: Es geht darum, was einem die Blockchain geben könnte, nicht was sie nicht kann. Dies bedeutet, dass alles auf dem Erfolg der tatsächlichen Implementation basiert.
Fassen wir das Wissen zusammen
Blockchain…
1. … macht es einfach, die Integrität einer „Datenbank“ zu verifizieren. Da jeder neue Block den Hashwert des vorherigen beinhaltet, ist es bei einer Blockchain unmöglich, Daten zu fälschen, da es die komplette Datenbank zerstören würde. Jede Veränderung wird sofort von anderen Teilnehmern bemerkt. Noch einmal: Sie können niemanden täuschen, wenn Sie im Blickpunkt der Öffentlichkeit stehen.
2. … macht es möglich, in einer dezentralen Umgebung einen Konsens zu erreichen. In einer dezentralen Umgebung wird der Parameter des Vertrauens komplett eliminiert oder er besteht nur teilweise. Blockchain erlaubt die Anwendung eines Konsens-Mechanismus, der die Regeln definiert, unter denen alle Teilnehmer eine Zustimmung erreichen. (Beispiele. Proof-of-Work, Proof-of-Stake, BFT…)
- … gibt eine Möglichkeit für einfache Backups in Echtzeit. Sie können eine n-fache Nummer von unabhängigen Servern haben. Selbst wenn einer von diesen zusammenbricht, laufen die anderen weiter, weil jede Node eine komplette Kopie der Datenbank enthält.
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… erlaubt die Zuweisung von Zeitstempeln für alle Änderungen. Zeitstempel sind eine Möglichkeit, Daten oder Dokumenten eine genaue Zeitangabe zuzuweisen. Blockchain ermöglicht Zeitstempel, wenn kein vertrauenswürdiger Partner vorhanden ist, die Ihnen Unveränderlichkeit „verspricht“, anstatt dessen wird dies durch Konsens erreicht. Bitcoin ist beispielsweise so gut, dass manche Menschen dessen Blockchain nutzen, um ihre eigenen Daten mit Zeitstempeln zu versehen. Es kann aber zu Problemen führen, wenn das genutzte Protokoll schlecht gebaut wurde.
5. … macht es einfach, ein „Datenbuch“ in Echtzeit zu führen. Sollte es nötig sein, Einsicht, Kontrollprüfungen oder ähnliches zu ermöglichen, kann eine Blockchain diese Informationen, die in ihr hinterlegt sind, direkt bereitstellen. Selbst wenn es sich um ein Unternehmen handelt, das eine private Blockchain betreibt, kann diese einen Prüfer mit einer Software versorgen, die ihm eine „Auditor-Node“ öffnet und alle nötigen Informationen einfach bereitstellt. Bei traditionellen Datenbanken dauert dies länger, da lediglich der aktuelle Stand gespeichert und erst alle Archive durchgeschaut werden müssen.
Auch wenn dieser Artikel eine einfache Zusammenfassung zur Frage „Was ist Blockchain“ enthält, ist dieser Text nicht unbedingt simpel, da wir uns auf Blockchain als Technologie beschränkt haben, ohne spezifische Implementationen oder abstrakte oder ungenaue Vergleiche aufzuführen. Nur so können alle Grundlagen hervorgehoben werden.
Blockchain hat ein extrem hohes Potential. Sie gibt uns einzigartige Vorteile, die vor ihrer Einführung noch undenkbar waren. Die einzige Schwierigkeit stellt aktuell das junge Alter dieser Technologie dar. Menschen müssen mit dem neuen Managementsystem zurechtkommen, Entwickler eignen sich mehr Wissen in der Erstellung von Blockchain-basierten Protokollen an, Regierungen schaffen neue legale Rahmenbedingungen, die die Funktionalität dieser Systeme sicherstellen. Es wird Zeit.
[Coverbild: Immersion Imagery/Shutterstock, restliche Bilder: Distributed Lab]
