Eine öffentliche Blockchain ist ein offenes Blockchain-Netzwerk, das es jedem ermöglicht, sich frei an den angebotenen Aktivitäten zu beteiligen. Es ist eine quelloffene Krypto-Software (Open Source). Diese relativ neue und innovative Blockchain-Technologie ist massiv dezentralisiert und die Autorität wird gleichmäßig auf die Teilnehmer (auch Knoten oder Nodes genannt) verteilt. Besonders Start-ups setzen auf Blockchains, aber auch immer mehr renommierte Unternehmen wie PayPal nutzen diese mittlerweile. Ein hervorragendes Beispiel für erfolgreiche Start-ups ist R3 Corda mit seiner Distributed Ledger Plattform auf dem Amazon Web Services (AWS) Marktplatz. Mit ihr können AWS Nutzer Anwendungen für Finanzen und Handel selbst entwickeln und einsetzen.
Öffentliche Blockchains: Eine Einführung
Öffentliche Blockchains (Public Blockchains) umfassen Distributed-Ledger-Technologien, Dezentralisierung und Selbstverwaltungseigenschaften in vollem Umfang. Jeder Teilnehmer kann das laufende öffentlichen Netzwerks einsehen und prüfen, sowie gleichzeitig selbst ein Protokoll des gesamten Ledgers führen. Das Beste daran ist: Es ist keine Genehmigung dafür erforderlich. Sie werden oft auch als „erlaubnislose Netzwerke“ bezeichnet, welche Open Source sind (quelloffene Software).
In diesem Leitfaden haben wir es uns zum Ziel gesetzt, den Prozess zu erläutern, durch den öffentliche Netzwerke verwaltet werden und die Hauptmerkmale zu erklären. Es gibt im Blockchain-Ökosystem jedoch noch andere Arten von Blockchains, die wir hier erläutern.
Wie funktionieren öffentliche Blockchains?
Bei einem Blockchain-Netzwerk handelt es sich im Wesentlichen um ein gemeinsames Aufzeichnungssystem, das oft als verteilte Datenbank oder Distributed Ledger bezeichnet wird. Eine öffentliche Blockchain ist ein dezentralisiertes System und wird auch Public Blockchain genannt. Jeder Teilnehmer des Netzwerks (Knoten bzw. Node) ist gleichermaßen für die Überprüfung von Datensatzeinträge, die Verbesserung des Protokolls und die Verwaltung des Netzwerks verantwortlich. Diese Netzwerke werden auch Peer-to-Peer-Netzwerke (P2P) genannt
In einer Public Blockchain werden Informationen aller Art, einschließlich Transaktionsdaten, Smart Contracts oder andere kodifizierte Dokumente, in Blöcken gespeichert. Blöcke werden kryptografisch versiegelt und über einen Hash chronologisch miteinander verknüpft, wodurch eine Kette entsteht. Smart Contracts (intelligente Verträge) sind digitale, selbstausführende Verträge, die zwischen zwei Parteien geschlossen werden. Sobald die vereinbarten Bedingungen erfüllt sind, werden diese automatisch ausgeführt - ein Vermittler wird somit überflüssig.
Diese Blöcke können nur eine endliche Menge an Informationen enthalten. Beispielsweise kann ein Block im Bitcoin-Netzwerk knapp über 2000 Transaktionen enthalten. In einer öffentlichen Blockchain übernehmen die Knoten die Verantwortung für die Erstellung neuer Blöcke. Dies geschieht, indem sie die Transaktionen durch Genehmigung der Mehrheit des Netzwerks verifizieren.
Jede unabhängige Blockchain verfügt über ihren eigenen nativen Token, wie BTC bei Bitcoin oder Ether bei Ethereum. Die Kryptowährung kann dabei als wirtschaftlicher Anreiz verwendet werden, um Knoten für ihren ehrlichen Beitrag zur Verwaltung des Netzwerks zu belohnen.
Public Blockchain: Die wichtigsten Merkmale
Ein Blockchain-Netzwerk verfügt über mehrere einzigartige Qualitäten, die dazu beitragen, sich selbst zu verwalten. Sie schaffen dafür eine sichere und vertrauenswürdige Umgebung. Diese Eigenschaften unterscheiden eine Blockchain von traditionellen Datenbanken oder Ledgern. Auch für Big Data und Bedenken bei der Datensicherheit könnte in Zukunft immer öfter eine Blockchain-Lösung in Frage kommen. Des Weiteren scheinen Blockchains für die Industrie 4.0 mit der hochgradigen Vernetzung und Automatisierung von Fertigungs- und Beschaffungsprozessen wie geschaffen zu sein.
Dezentral: Dies ist der Fokus aller öffentlichen Blockchains. Ein dezentralisiertes System eliminiert die Notwendigkeit einer zentralen Behörde. Normalerweise ist eine zentrale Institution dafür verantwortlich, sicherzustellen, dass alle Aufzeichnungen echt sind und das System auf dem neuesten Stand ist. In einer Public Blockchain wird diese Verantwortung auf alle Knoten verteilt, die gemeinsam die Authentizität aller aufgezeichneten Informationen sicherstellen.
Unveränderlich: Jeder Block, der die Transaktion enthält, wird durch eine Hash-Funktion kryptografisch versiegelt: Es ist ein Algorithmus, der einen eindeutigen Code aller Transaktionen erstellt und sich drastisch ändert, wenn einer der Einträge geändert wird. Jeder Block enthält seinen eigenen Hash-Code, sowie den des vorherigen Blocks. Jede Änderung wirkt sich so auf die Gesamtheit der Kette aus und ist somit leicht nachvollziehbar.
Konsensbasiert: Durch bestimmte Konsensmechanismen, insbesondere Proof-of-Work und Proof-of-Stake, kann jeder Knoten die Authentizität der Transaktionen überprüfen. Proof-of-Work ist jedoch viel energieaufwändiger als das Proof-of-Stake-Verfahren. Beim Proof-of-Stake ist kein aufwändiges Schürfen (Minen) von Blöcken notwendig. Diese Mechanismen ermöglichen es, den verifizierten Knoten zu beweisen, dass sie die Arbeit geleistet haben. So wird sichergestellt, dass die Transaktionen echt sind, denn andere Knoten im Netzwerk stimmen ebenfalls zu und erzielen damit effektiv einen Konsens über den Zustand des Ledgers.
Interaktion mit einer öffentlichen Blockchain
Nutzer benötigen eine dezentrale Wallet, um mit den Blockchain-Netzwerken, die der Public-Key-Kryptographie (PKC) folgen, zu interagieren. Mit diesen Wallets können die Netzwerkteilnehmer ihre Kryptowährungen kaufen, aufbewahren und nachverfolgen. Eine Anmeldung kann erfolgen, ohne dass persönliche Informationen angegeben werden müssen: Wenn ein Nutzer ein Passwort erstellt, erhält er einen öffentlichen Schlüssel (Public Key) und einen privaten Schlüssel (Private Key). Ersterer funktioniert ähnlich wie eine E-Mail-Adresse und kann genutzt werden, um Gelder zu empfangen. Letzterer funktioniert wie ein Passwort für eine E-Mail-Adresse: Er ist persönlich/vertraulich, sollte auf keinen Fall mit anderen geteilt werden und wird verwendet, um Zugriff auf das Geld in der Wallet zu bekommen.
Andere Arten von Blockchains
Blockchains werden typischerweise anhand ihrer Zugänglichkeit klassifiziert. Neben öffentlichen Blockchains gibt es auch die private Blockchain, Hybrid-Blockchains und Konsortium-Blockchains. Im Folgenden erklären wir dir diese verschiedenen Blockchain-Typen und ihre Unterschiede:
Private Blockchain: Wie der Name "private Blockchain" schon andeutet, haben zu diesen privaten Netzwerken nur bestimmte Teilnehmer einen Zugang. Im Gegensatz zu öffentlichen Netzwerken werden private Netzwerke von einer zentralen Behörde verwaltet, die über die Knotenauswahl und Skalierbarkeit eines Netzwerks entscheidet. Es wird als ideale Lösung für Unternehmen oder geschlossene Organisationen angesehen, um die Blockchain-Technologie zu nutzen, ohne die Vertraulichkeit zu gefährden.
Hybrid-Blockchain: Diese Arten von Netzwerken profitieren sowohl von öffentlichen als auch privaten Modellen. In einem hybriden Netzwerk kann eine zentrale Behörde entscheiden, welche Teile des Netzwerks privat bleiben und welche Teile öffentlich gemacht werden. Sie behalten die Unveränderlichkeit bei – niemand kann die Aufzeichnungen unabhängig von der Autoritätsebene manipulieren. Es ist eine ideale Architektur für Regierungs- oder Gesundheitsdatenbanken, die sowohl Transparenz als auch Vertraulichkeit erfordern.
Konsortium-Blockchains: Diese Netzwerke funktionieren ähnlich wie hybride Blockchains, sie werden jedoch von einer Gruppe von Entitäten verwaltet, statt nur einer Entität. Diese Gruppe wird auch als Konsortium oder Föderation bezeichnet. Wie hybride Netzwerke können sie sowohl öffentliche als auch private Architekturmodelle eines Blockchain-Netzwerks nutzen.
Sidechain und Parachain
Neben der Blockchain gibt es noch die Sidechain und die Parachain. Die Sidechain ist eine separate Blockchain, welche mit der Haupt-Blockchain verbunden ist und in beide Richtungen mit ihr kommuniziert. Dadurch kann die Skalierbarkeit verbessert werden, da die Sidechain Transaktionen durchführen kann, welche sonst über die Haupt-Blockchain laufen würden.
Die Parachain hingegen ist eine parallele vollwertige Blockchain, welche parallel zur Haupt-Blockchain läuft. Sie kann mit anderen Parachains und der Haupt-Blockchain über einen Hub kommunizieren. Der Hub wird Relay Chain genannt.
Die Zukunft öffentlicher Blockchains
Die Funktionalität öffentlicher Blockchains ist entscheidend, um die Kernaufgabe der Blockchain-Technologie zu verwirklichen: Dezentralisierung, robuste Sicherheit, größtmögliche Zugänglichkeit für benachteiligte Menschen mit historisch geringer Integration in globale Finanzierungssysteme und Eliminierung von teuren Vermittlern.
Auf dem Weg zur weit verbreiteten Einführung öffentlicher Blockchains taucht ein großes Problem auf: Skalierbarkeit. Mit den aktuellen Verwaltungsmodellen haben Blockchain-Netzwerke Schwierigkeiten, die steigende Anzahl von Teilnehmern und damit auch Datentransaktionen zu bewältigen. Entwickler arbeiten hart daran, Lösungen wie Layer-0- oder Layer-2-Blockchains zu entwickeln. Deren Ziel ist es, dass Blockchain-Netzwerke ihre positiven Schlüsseleigenschaften auch bei steigender Nutzung beibehalten und nachhaltig skalieren können. Wird das Skalierbarkeitsproblem gelöst, versprechen öffentliche Blockchains eine integrierte Art der Speicherung öffentlicher Informationen und Inklusivität.
Du willst mehr über Blockchains lernen und vielleicht sogar programmieren lernen? Dann lies hier: Beste Universitäten für Krypto-Studium.
