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Was ist Blockchain? Einfach erklärt: Alles über Blockchain-Technologie lesen!

Zuletzt aktualisiert am 25th Nov 2022
Hinweis

Zu Beginn ist es vielleicht einfacher, die Gegenfrage zu beantworten, was Blockchain nicht ist: Es ist nicht gleichbedeutend mit Kryptowährungen oder Bitcoin, nicht bloß ein Tauschmittel, kein reines auf Spekulation basierendes Investitionsnetzwerk und definitiv nicht nur ein Schlagwort, das gerade die Runden macht. Kryptowährungen sind digitale Währungen, die Blockchain-Technologie verwenden, um jede Transaktion aufzuzeichnen und zu sichern.

Blockchain ist eine Distributed-Ledger-Technologie, die von Computern (Knoten) in einem Netzwerk gemeinsam genutzt wird. Es handelt sich um eine quelloffene Datenbank mit wachsenden Datensätzen oder Blöcken von Datensätzen, die mit Kryptografie verbunden sind. Am besten bekannt ist Blockchain dafür, Kryptowährungstransaktionen auf sichere Art und Weise zu ermöglichen, ohne dass eine zentralisierte Kontrolle erforderlich ist.

Finanzinstitute untersuchen, wie sie die Blockchain-Technologie nutzen können, um alles von Abwicklungen bis zu Versicherungen auf den Kopf zu stellen.

Blockchain-Technologie verstehen

Blockchain (oder Blockchain-Technologie) ist im Wesentlichen ein gemeinsames Aufzeichnungssystem, das oft als Distributed-Ledger-Technologie oder Datenbank bezeichnet wird. Ein Blockchain-Netzwerk kann digitalisierte Informationen speichern, von Krankenakten bis hin zu Landtiteln, aber es ist vor allem dafür bekannt, Transaktionen aufzuzeichnen und Vermögenswerte zu verfolgen. Das Design der Blockchain gibt Informationsblöcke wieder, die rückverfolgbar und manipulationssicher sind und autonom verwaltet werden können.

Geschichte der Blockchain, aktuelle Entwicklungen und steigende Popularität

Die Geschichte der Blockchain reicht bis in die frühen 1980er Jahre zurück, als der Kryptograf David Chaum erstmals ein Tresorsystem zum Aufbau eines sicheren Computernetzwerks vorschlug, welches die Schlüsselelemente eines Blockchain-Netzwerks umfasste. 1991 führten Stuart Haber und W. Scott Stornetta das Konzept des Zeitstempelns digitaler Dokumente ein. Im darauffolgenden Jahr arbeiteten Haber und Stornetta mit Dave Bayer zusammen, um die Effizienz des Designs zu verbessern und zu ermöglichen, dass mehrere digitalisierte Blöcke gespeichert werden können.

Erst 2008 brachte Satoshi Nakamoto, bei dem es sich um ein mysteriöses Individuum oder eine Gruppe von Menschen handelt, diese Konzepte zusammen, um das erste dezentrale Blockchain-Netzwerk zu konzipieren. Im folgenden Jahr führte Nakamoto die erste Kryptowährung Bitcoin ein, bei der die Blockchain als öffentliches Netzwerk diente, um alle Transaktionen zu hosten. Die Bitcoin-Blockchain beschreibt nur die Technologie, in der die Währung untergebracht ist, während die Bitcoin-Kryptowährung nur die Währung selbst beschreibt. Die erste Bitcoin-Transaktion fand am 12. Januar statt und im November desselben Jahres gab es bereits eine Handelsplattform und eine Handvoll Diskussionsforen für Entwickler und Enthusiasten. Im Jahr 2010 stimmte ein Händler namens Laszlo Hanyecz zu, 10.000 Bitcoin für zwei Pizzen von Papa John’s zu bezahlen – ein geschichtsträchtiger Tag. Bitcoin ist eine digitale Währung, die Blockchain-Technologie als Distributed Ledger verwendet.

Bis 2014 nahm die Popularität der Kryptowährung stetig zu, aber das Potenzial der Blockchain-Technologie war noch nicht vollständig ausgeschöpft. Vorhang auf für Vitalin Buterin, einen damals 20-jährigen russischen Programmierer, der zusammen mit vier anderen Unternehmern das Ethereum-Netzwerk ins Leben rief. Ethereum eröffnete neue Möglichkeiten, wie die Blockchain-Technologie auch außerhalb von kryptobasierten Transaktionen genutzt werden kann: Er führte Smart Contracts ein, ermöglichte Programmierern die Entwicklung dezentraler Anwendungen (DApps) und ebnete den Weg für Non-Fungible Tokens (NFTs), um das Internet wie im Sturm zu erobern. Insbesondere aber erwies sich dies als Wendepunkt, da größere Unternehmen und Regierungen begannen, die wahre Leistungsfähigkeit der Blockchain zu erkennen.

Seitdem haben Kryptowährungen enorm an Popularität und Geldwert gewonnen, während sie immer wieder für Kontroversen sorgen. Inzwischen ist die Blockchain-Technologie zu einem der wichtigsten Investitionsvorhaben geworden, insbesondere zur Verbesserung des Lieferantenmanagements, und wurde von Unternehmen wie Walmart und Amazon aufgegriffen. Laut der Deloitte-Umfrage 2020 nannten 55 % der Befragten die Blockchain als höchste strategische Priorität, während 40 % angaben, sie in ihre Produktion zu integrieren.

Darüber hinaus ist die Blockchain-Technologie die Grundlage des Web 3.0.

Wie funktioniert Blockchain?

Der Name Blockchain kann als metaphorische Darstellung der Art und Weise betrachtet werden, wie Informationen innerhalb eines Netzwerks organisiert werden.

In einem Blockchain-Netzwerk werden die Informationen, bei denen es sich um Transaktionen, intelligente Verträge oder andere kodifizierte Dokumente handeln kann, in Stapeln oder Blöcken gespeichert. Diese Blöcke sind chronologisch miteinander verbunden und bilden eine durchgehende Linie, wie eine Kette von Blöcken.

Diese Blöcke können nur eine endliche Anzahl von Informationen oder im Kontext der Kryptowährungen eine endliche Anzahl von Transaktionen speichern. Zu den Transaktionsdaten gehören der Absender, der Empfänger und der Betrag der digitalen Währung, die den Besitzer gewechselt hat, z. B. X bezahlte Y 50 USD, Y bezahlte Z 70 USD, Z bezahlte T 20 USD und so weiter.

Jeder neue Eintrag in einem Block muss von der Mehrheit aller Knoten im Netzwerk verifiziert werden. Blockchain verwendet Konsensmechanismen wie Proof-of-Work (PoW) oder Proof-of-Stake (PoS), um die Eingabe ungültiger Transaktionen zu verhindern und sicherzustellen, dass jede aufgezeichnete Transaktion korrekt ist.

Neben diesen Daten enthält jeder Block auch seinen eigenen Hash und den Hash des vorherigen Blocks. Ein Hash ähnelt einem digitalen Fingerabdruck – er identifiziert seinen Block sowie dessen gesamten Inhalt und ist immer einzigartig. Er besteht aus einer endlichen Anzahl alphanumerischer Zeichen. Beim Erstellen eines Blocks wird ein Hashcode berechnet, und jede Änderung im Block spiegelt sich im Code wider. Es entsteht eine Kette, da jeder Block auch den Hashcode des vorherigen Blocks enthält.

Wenn das Limit erreicht ist, wird der Kette ein neuer Block hinzugefügt. Der Prozess des Hinzufügens und Verifizierens neuer Blöcke zu dieser Distributed-Ledger-Technologie wird Mining genannt.

Ein paar Voraussetzungen müssen erfüllt werden, bevor ein neuer Block hinzugefügt wird:

  1. Jeder neue Block muss die Antwort auf ein komplexes kryptografisches Rätsel enthalten, das von der Hash-Funktion erstellt wurde.

  2. Der Knoten, der das Rätsel gelöst hat, teilt die Lösung dann mit allen anderen Computern im Netzwerk.

  3. Das Netzwerk muss dann die Berechnung überprüfen. Wenn die Berechnung korrekt ist, wird der neue Block zusammen mit einem Zeitstempel der Kette hinzugefügt.

Wenn ein Block gefüllt und in der Blockchain gespeichert ist, ist er unveränderlich. Es ist nicht möglich, den Block umzuschreiben, um Änderungen an den darin eingebetteten Informationen vorzunehmen. Stattdessen wird ein neuer Block als neuer Eintrag hinzugefügt, der eine Änderung anzeigt, z. B. X wurde zu einem bestimmten Datum und zu einer bestimmten Uhrzeit in Y geändert.

Hauptmerkmale einer Blockchain

Ein Blockchain-Netzwerk hat mehrere Eigenschaften, welche die Technologie einzigartig machen und sie von den traditionellen Datenbanken oder Ledgern unterscheiden.

Ein Blockchain-System ist dezentralisiert, was bedeutet, dass es keine einzelne, zentrale Regierungsbehörde gibt, die Entscheidungen trifft und Regeln festlegt. Stattdessen verwaltet eine Gruppe von Knoten ein bestimmtes Netzwerk. Alle Knoten innerhalb eines Netzwerks erhalten eine Kopie des gesamten Ledgers – dies hat eine Vielzahl von Vorteilen. Es löst das Single-Point-of-Failure-Problem und schafft ein fehlertolerantes und manipulationsfreies System. Die Knoten können die Informationen jederzeit abgleichen und Fehler oder Fehlverhalten identifizieren. Das Netzwerk ist auch nicht von einer einzelnen Entität abhängig, die alle Daten in einem Netzwerk speichert: Sollte ein Knoten ausfallen, arbeiten die verbleibenden Knoten weiter.

Arten von Blockchain-Netzwerken

Es gibt vier unterschiedliche Kategorien von Blockchain-Netzwerken, die nach dem Grad der Zugänglichkeit kategorisiert sind.

Wie der Name schon sagt, sind öffentliche Blockchain-Systeme völlig offen für alle, die daran teilnehmen möchten. Sie sind dem dezentralisierten Eigentum einer Blockchain treu, gehören nicht einer Einzelperson oder einer Gruppe von Einzelpersonen und werden von jedem Knoten verwaltet, der Teil des Netzwerks ist.

Jeder Teilnehmer besitzt eine Kopie des Ledgers und hat die Befugnis, neue Einträge mit Proof-of-Work oder Proof-of-Stake-Konsensmechanismen zu verifizieren und zu authentifizieren. Keine Begrenzung der Teilnahme und Gesamtverteilung bedeutet eine größere Verteilung der Kontrolle, was die Sicherheit und Vertrauenswürdigkeit des Netzwerks erhöht. Bitcoin und Ethereum sind die bemerkenswertesten Beispiele für öffentliche Blockchains.

Vorteile der Blockchain

Aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften bietet die Blockchain ihren Nutzern Vertrauen, Transparenz und Rückverfolgbarkeit.

Transparenz und Vertrauen

Das vermutlich auffälligste Merkmal, das ein Blockchain-Netzwerk mit sich bringt, ist seine dezentrale Natur und beispiellose Transparenz. In einem zentral verwalteten System oder einer Datenbank konzentriert sich die Kontrolle über eine bestimmte Aktivität oder Organisation auf eine einzelne Person oder Einheit. Das bedeutet, dass diese Einheiten als Gatekeeper für alle Daten und Nutzer agieren: Sie regeln den Zugriff und legen die Regeln fest.

In einem zentralisierten Bankensystem kann es vorkommen, dass Zahlungen von Kunden abgelehnt oder Konten eingefroren werden, und es ist nicht sicher, ob die Bank die Verantwortung übernimmt. Oder eine soziale Plattform wie Twitter kann bestimmte Diskurse zensieren, Konten schließen und die persönlichen Daten der Nutzer monetarisieren.

Ein dezentrales System entzieht einer zentralen Gruppe die Autorität und verteilt sie an die Teilnehmer des Netzwerks. Jeder Teilnehmer besitzt eine vollständige Kopie der Datenbank in ihrer Gesamtheit und es wird gemeinsam entschieden, wie diese verwaltet wird.

Das ausgefeilte Verifikationssystem, mit dem ein Blockchain-Netzwerk arbeitet, übernimmt die Vertrauensbildung für seine Teilnehmer. Im Gegensatz zu einem zentralisierten System haben die Teilnehmer vollständiges Wissen darüber, was gespeichert und wie es verwaltet wird.

Keine Überprüfung durch Dritte erforderlich

Ein manipulationsfreies, verteiltes Verifizierungssystem eliminiert auch die Notwendigkeit für Zwischenhändler, um Transaktionen oder die Echtheit von Dokumenten zu verifizieren, wie Bestätigung von Banken, dass ein Sender das nötige Geld hat, einen Transfer durchzuführen, eine Bestätigung durch einen Anwalt, dass zwei Parteien ihre Bedingungen erfüllt haben oder das Unterzeichnen eines Dokuments durch einen Notar. Blockchain-Netzwerke verzichten auf die Notwendigkeit solcher vermittelnder Parteien und sparen somit Zeit und Geld.

Schnellere Abwicklung von Transaktionen

Bankinstitute arbeiten während der Bürozeiten und sind an Feiertagen geschlossen. Blockchain hingegen ist rund um die Uhr und an jedem Tag des Jahres in Betrieb. Unzählige Knoten in einem Netzwerk beeilen sich, die Transaktionen zu genehmigen, sobald sie stattfinden. Eine Bitcoin-Transaktion dauert beispielsweise durchschnittlich 10 Minuten und kann das ganze Jahr über zu jeder Tageszeit stattfinden. Diese könnte insbesondere grenzüberschreitende Zahlungsprobleme lösen, die aufgrund von Zeitzonenunterschieden und der Einbeziehung mehrerer zwischengeschalteter Parteien nicht nur mit hohen Gebühren, sondern auch mit langen Überweisungszeiten verbunden sind.

Sicherheit der Blockchain

Blockchains kreativer Einsatz der Hashfunktion und Konsensmechanismus-Algorithmen machen die Datenbank vollständig unveränderlich und manipulationsfrei. Dies gibt der Datenbank oder dem Distributed Ledger vollständige Immunität gegen alle böswilligen Versuche, das System anzugreifen.

Neben dem komplizierten Verifizierungssystem, mit dem jede Transaktion genehmigt und authentifiziert wird, handelt es sich bei einer Blockchain um quelloffene Software, was bedeutet, dass jeder den Code einsehen kann. Auf diese Art und Weise können Entwickler den Code und dessen Sicherheitsstufen überprüfen und Verbesserungsvorschläge machen.

Blockchain-Zugänglichkeit

Laut Berichten der Weltbank haben derzeit etwa 31 % der Weltbevölkerung kein Bankkonto, von denen die meisten in Entwicklungsländern leben. Dieser Teil der Bevölkerung muss nicht nur die logistischen Herausforderungen bewältigen, die durch das Fehlen eines Bankkontos entstehen, wie das Bezahlen von Rechnungen oder das Einreichen eines Gehaltsschecks, sie sind auch vom größeren globalen Finanznetzwerk ausgeschlossen und ihr Vermögen ist Verbrechern ausgesetzt, wenn es physisch aufbewahrt wird.

Kryptowährungs- und Blockchain-Technologien ermöglichen es jedem, unabhängig von Geschlecht, ethnischer Zugehörigkeit oder Nationalität, mit jedem anderen im Netzwerk zu handeln und sein Kapital sicher zu speichern. Dies bedeutet, dass Personen ohne Bankkonto Kryptowährung verwenden können, wenn dies gewünscht ist.

Aktuelle Einschränkungen und Herausforderungen der Blockchain

Die komplexe und anspruchsvolle Natur der Blockchain bringt einzigartige Herausforderungen mit sich, die bisher noch nicht angegangen wurden – insbesondere in Bezug auf Zugänglichkeit und Umweltbewusstsein.

Blockchain-Entwicklungs- und Wartungskosten

Bei der Aufrechterhaltung eines Blockchain-Netzwerks verbrauchen insbesondere Mechanismen wie Proof-of-Work enorme Mengen an Rechenleistung, um die gestellten Rätsel zu lösen, was die Stromrechnung der Knoten in die Höhe treibt.

Mehr Rechenleistung verbessert die Chancen, das Rätsel schneller zu lösen, daher verbessern die Miner ständig ihre Hardware-Fähigkeiten, indem sie mehr GPU-Karten in das System integrieren. Auch dies erfordert allerdings mehr Strom.

Des Weiteren ist der Lebenszyklus der GPU-Karten recht kurz und die durch den Stromverbrauch entstehende Wärme muss durch Lüfter oder Klimaanlagen gekühlt werden. All dies führt zu hohen Entwicklungs- und Wartungskosten.

Nicht umweltfreundlich

Der Transaktionsvalidierungsprozess durch Proof-of-Work verbraucht große Mengen an Energie, und das bedeutet nicht nur eine höhere Rechnung, sondern auch, dass Blockchain weit davon entfernt ist, eine grüne Technologie zu sein. Bitcoin-Mining zum Beispiel setzt allein in den USA 18 Milliarden Kilogramm CO2-Emissionen frei. Die Kryptowährungsindustrie strebt an, bis 2030 zu 100 % kohlenstofffrei zu sein, und hat damit begonnen, in umweltfreundlichere Energielösungen zu investieren, um Mining-Aktivitäten anzutreiben.

Schwierigkeiten bei Blockchain-Implementierung

Die Blockchain-Technologie ist wahnsinnig kompliziert und kostspielig in der Umsetzung. Es erfordert erhebliche Investitionen in Infrastruktur und Talente. Damit ein Unternehmen eine Blockchain-Lösung annehmen kann, muss es auch seine vorhandenen Fachleute schulen und sicherstellen, dass das Management umfassend über die Blockchain-Technologie informiert ist, damit es sie vollständig nutzen und die damit verbundenen Herausforderungen mindern kann.

Blockchain-Nutzung und reale Anwendungen

Auch wenn Blockchain vor allem im Zusammenhang mit dem Handel mit Kryptowährungen auftaucht, gehen die realen Anwendungen der Blockchain über Transaktionen mit digitalen Währungen hinaus.

Blockchain-Anwendungen im Bank- und Finanzwesen

Die Blockchain-Technologie wird von vielen als Lösung angesehen, um den Betrieb von Finanzinstituten zu verbessern. Es kann die Transaktionszeiten erheblich verkürzen, die Kommunikation zwischen den entsprechenden Institutionen verbessern und Handhabungsfehler reduzieren. Erhöhte Transparenz wird auch die regulatorischen Aktivitäten optimieren und das Vertrauen in die Prüfung von Finanzinstituten stärken.

Große Banken wie Wells Fargo und HSBC sind die Early Adopters von Blockchain. Die Bankgiganten nutzen die Blockchain-Technologie, um die Abwicklung grenzüberschreitender Zahlungen zu verbessern, und verwenden einen gemeinsamen Ledger, um Transaktionen in US-Dollar, kanadischen Dollar, britischem Pfund Sterling und Euro abzuwickeln.

Blockchain-Anwendungen in der Rechtsbranche

Die Rechtsbranche kann die Blockchain-Technologie nutzen, um ihre Arbeitsabläufe zu automatisieren, Verträge sicher und unveränderlich zu speichern und sich für Kunden transparenter zu machen. Die Verwendung von Smart Contracts kann den Zeitaufwand für die Vorbereitung und Änderung von Dokumenten erheblich verkürzen und somit hohe Gebühren vermeiden, die normalerweise von den Kunden getragen werden.

Obwohl Smart Contracts auf Bundesebene noch nicht anerkannt sind, akzeptieren einige Bundesstaaten in den USA, darunter Nevada und Iowa, ihre Legitimität und erkennen sie als rechtsverbindliche Vereinbarungen zwischen den beteiligten Parteien an.

Blockchain-Anwendungen im Gesundheitswesen

Blockchain hat eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten in der Gesundheitsbranche, von denen die wichtigsten die sichere Speicherung von Patientendaten und die optimierte Verwaltung der pharmazeutischen Lieferkette sind.

Datenschutzverletzungen sind nach wie vor ein entscheidendes Problem in der Branche, wo zwischen 2021 und 2022 über 600 Datenschutzverletzungen gemeldet wurden. Dienste, die das Verschlüsselungspotenzial der Blockchain nutzen, ermöglichen die sichere Übertragung und Speicherung sensibler Informationen. Beispielsweise hilft BurstIQ Gesundheitsunternehmen bei der sicheren Aufbewahrung, Weitergabe und Lizenzierung von Daten bei gleichzeitig strikter Einhaltung der HIPAA-Regeln. Es ermöglicht auch den Echtzeitzugriff auf Daten zu den Gesundheitsaktivitäten der Patienten und hilft möglicherweise dabei, Probleme mit dem Missbrauch verschreibungspflichtiger Medikamente zu lösen.

IBM und Sonoco haben sich kürzlich zusammengetan, um Probleme beim Transport von Medikamenten zu minimieren, indem sie mithilfe von Blockchain-Netzwerken ein höheres Maß an Transparenz in der Lieferkette ermöglichen. Pharma Portal, eine Blockchain-Plattform, hilft Lieferanten und Käufern, temperaturkontrollierte Medikamente durch genaue Echtzeitdaten zu verfolgen.

Blockchain-Anwendungen in der Immobilienverwaltung

Angesichts ihrer tadellosen Fähigkeiten zur Vermögensverwaltung wird die Blockchain auch die Immobilienbranche aufschütteln. Die Blockchain-Technologie kann Lösungen für eine Vielzahl von Problemen bieten. Beispielsweise im Zusammenhang mit Eigentumsstreitigkeiten, beim Vermitteln für das Aushandeln eines Deals oder bei hohen Provisionen für Immobilienmakler und Anwälte.

ATLANT beispielsweise hat eine Blockchain-Plattform geschaffen, auf der Eigenschaften tokenisiert und ähnlich wie Kryptowährungen gehandelt werden können. Dies rationalisiert Transaktionen und reduziert die Notwendigkeit eines Zwischenhändlers, um das Geschäft zwischen Verkäufer und Käufer zu besiegeln, während die Transaktions- und Maklergebühren minimiert werden.

Ein Blick in die Zukunft von Blockchain

Blockchain, ohne Zweifel die am meisten disruptive Technologie des letzten Jahrzehnts, hat bereits den Betrieb mehrerer Branchen deutlich verändert. Der astronomische Anstieg in Popularität ermöglichte es Entwicklern, die Blockchain-Technologie auszudehnen – weit über die Nutzung zum Kauf von Kryptowährungen hinaus. Dies ermöglichte es großen Akteuren auf den Märkten, einschließlich Regierungen, das Potenzial zur Rationalisierung des Datenverwaltungssystems zu erkennen und ihre Eigenschaften auf die nächste Ebene zu bringen.

Da Blockchain immer mehr akzeptiert wird, ist es entscheidend, Lösungen für die derzeitigen Einschränkungen zu finden und in die Verbesserung der Technologie zu investieren, um diese zugänglicher und umweltfreundlicher zu machen.

Häufig gestellte Fragen

Was ist das hauptsächliche Ziel von Blockchain?
Was ist ein Beispiel für eine Blockchain?
Wo finden Blockchains Anwendung im realen Leben?
Was ist das größte Blockchain-Unternehmen?
Wie funktioniert Blockchain?

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Miriam Strohe

Miriam Strohe

Miriam liebt Semikolons, Gedankenstriche und Et-Zeichen. Sie lebt seit über zehn Jahren in London und verbringt ihre Zeit mit Schreiben, Übersetzen und Korrekturlesen in den Bereichen Theater, Kunst, Kultur, Sport und Finanzwesen.