Blockchain Technologie

Von einer zentralisierten zu einer dezentralisierten Systemarchitektur

1. Blockchain-Technologie – Was ist das?

Obwohl der Begriff Blockchain immer mehr von den Medien aufgegriffen wird, wissen nur wenige wirklich, was sich dahinter verbirgt. Meistens wird der Begriff mit Kryptowährungen in Verbindung gebracht und gerät dann in den Hintergrund, weil die Diskussion, ob sich eine neue digitale Währung durchsetzen wird, interessanter zu sein scheint. Die Beantwortung der Frage, ob und wenn ja, welche Kryptowährung sich durchsetzen wird, ist jedoch nicht die entscheidende Frage. Man muss sich die zugrunde liegende Technologie ansehen, die Möglichkeiten, die sich mit dieser Technologie ergeben, und was genau dies für den Markt der Zukunft bedeutet – die Blockchain-Technologie.

Lass mich zunächst in einfachen Worten erklären, was das ist:

Während heute zentralisierte Netzwerke zur Übermittlung von Informationen, Daten und Transaktionen genutzt werden, überträgt die Blockchain-Technologie diese über ein Netzwerk unabhängiger Computer von Menschen wie du und ich, die auf der ganzen Welt verstreut sind – ein sogenanntes dezentrales Netzwerk.

Lass mich das an einem Beispiel verdeutlichen:

Wenn du heute eine Nachricht an einen Freund schickst, dann geht diese Nachricht zuerst an einen Server, z.B. What’s App. Dort wird die Nachricht gespeichert und geht im nächsten Schritt an den Empfänger. Somit hat der verwendete Server automatisch deine Daten. In diesem Fall wird ein zentrales Netzwerk für die Datenübertragung genutzt.

Neue innovative Technologien erlauben es jedoch, die Nachricht nicht an einen zentralen Server zu senden, sondern an ein Netzwerk unabhängiger Computer. In diesem Fall wird die Nachricht aufgeteilt und jeder Computer übernimmt einen Teil der Arbeit. Auf diese Weise kann niemand auf die gesamte Nachricht zugreifen, so dass die Nachricht sicher beim Empfänger ankommt. Es handelt sich um ein dezentralisiertes Netzwerk, das verwendet wird. Und die Technologie, die hinter diesem System steht, heißt Blockchain.

Dieses veranschaulichte Beispiel für die Übermittlung von Nachrichten lässt sich gleichermaßen auf die Übermittlung von Informationen und die Durchführung von Transaktionen wie Geldtransfers über zentrale und dezentrale Netze anwenden.

2. Blockchain-Technologie – Wie funktioniert sie?

Um zu veranschaulichen, wie das System funktioniert, nehmen wir eine Finanztransaktion als Beispiel:

Wenn du heute Geld überweisen willst, wird ein zentralisiertes Netzwerk verwendet, in dem eine vertrauenswürdige dritte Partei, z.B. eine Bank, benötigt wird. Diese dritte Partei muss zunächst die Teilnehmer identifizieren und verifizieren. Erst dann wird die Transaktion ausgeführt und zur Nachvollziehbarkeit in einem internen Kassenbuch gespeichert. Das kostet Zeit und Geld.

Das Prinzip der Blockchain-Technologie muss in mehreren Schritten dargestellt werden, um es plausibel zu machen:

Nehmen wir an, mehrere Personen wollen Geld mittels Blockchain überweisen. Im Gegensatz zum hauseigenen Kassenbuch wird ein offenes Kassenbuch verwendet, das jeder sehen kann. Das bedeutet, dass jede Transaktion, die getätigt wird, in diesem Kassenbuch festgehalten wird. Wenn also Person A Geld an Person B überweist, wird dies dort registriert, genauso wie wenn Person B Geld an Person C überweist, usw. Dieses Konzept des offenen Kassenbuchs ist also eine Kette von Transaktionen, die von jedem Teilnehmer des Netzwerks eingesehen werden kann. Auf der Grundlage der Erkenntnisse aus dem offenen Kassenbuch ist es dann möglich, Transaktionen zuzulassen oder abzulehnen. Wenn also jemand eine Geldsumme überweisen will, die er nicht hat, wissen die anderen Teilnehmer des Netzwerks davon, lehnen die Transaktion ab und speichern sie nicht im Kassenbuch.

Aber ein offenes Kassenbuch allein reicht nicht aus, sonst hätten wir ein zentralisiertes Netz, das wieder benutzt würde. Deshalb gibt es nicht nur ein einziges offenes Kassenbuch, sondern jeder Teilnehmer des Netzwerks kann sein eigenes Kassenbuch führen. So entsteht ein dezentralisiertes Netzwerk, das letztlich das zentrale offene Kassenbuch überflüssig und unnötig macht.

Aber irgendwie muss sichergestellt werden, dass alle dezentralen Kassenbücher synchronisiert sind. Und das wird durch den Einsatz von sogenannten Minern sichergestellt. Miner sind eine Art Prüfungseinheit, die mit anderen Minern konkurrieren. Sie haben jeweils zwei Aufgaben: Erstens prüft der Miner anhand seiner Kassenbucheinträge, ob die Transaktion gültig ist, indem er nachschaut, ob die Person, die eine Überweisung tätigen will, auch das Geld hat. Zweitens muss er einen Schlüsselcode finden, um die ungültige Transaktion mit seinem Kassenbuch zu verknüpfen. Um den richtigen Schlüssel zufällig zu finden, ist eine Rechenleistung erforderlich. Bildlich gesprochen könnte man sagen, dass der Miner so lange sucht, bis einer der Schlüssel passt.

Der Miner, der zuerst den richtigen Schlüssel findet, trägt ihn mit der Transaktion in sein eigenes Kassenbuch ein und wird dafür mit einem kleinen Betrag belohnt. Außerdem gibt er den Schlüssel an das Netzwerk weiter. Nun tragen auch alle anderen Miner diese Transaktion in ihr Kassenbuch ein, denn es macht für sie keinen Sinn, weiter nach einem Schlüssel zu suchen, weil sie dafür nicht bezahlt werden. Stattdessen suchen sie lieber wieder nach der nächsten Transaktion, die noch keinen Schlüssel erhalten hat, weshalb wieder die Möglichkeit besteht, daran zu verdienen. Dieses Prinzip sorgt also dafür, dass die Kassenbücher alle synchronisiert sind und das Netz am Laufen bleibt.

Zusammengefasst gibt es drei wesentliche Aspekte, die die Blockchain-Technologie ausmachen:

Es gibt ein öffentliches Kassenbuch, das jeder sehen kann und in dem alle Transaktionen als Kette verknüpft sind,
dieses Kassenbuch wird nicht zentral von einer Instanz geführt und kontrolliert, sondern dezentral über das Netzwerk verteilt,
die Miner organisieren und sichern die Transaktion im Kassenbuch und erhalten dafür einen kleinen Geldbetrag.

3. Blockchain-Technologie – Was bedeutet das? (Konsequenzen)

Die Blockchain-Technologie bietet also einige unschlagbare Vorteile:

Dezentralisierung und kryptische Verfahren sorgen für ein hohes Maß an Sicherheit. Und je mehr Netzwerkteilnehmer, desto sicherer wird das System gegen Cyberangriffe.
Diese Infrastruktur bietet die Möglichkeit, finanzielle Vermögenswerte und sensible Daten zu versenden, ohne auf einen Mittelsmann angewiesen zu sein.
Die in der Blockchain gespeicherten Transaktionen können nicht einfach geändert werden.
Das System ist transparent, da alle Transaktionen und Daten nachverfolgt werden können.

4. Blockchain-Technologie – Relevanz für das eigene Business

Versteht man das Prinzip der Blockchain, dann wird schnell klar, dass diese Technologie unglaubliche Chancen für die Zukunft bietet, da ihre Möglichkeiten nahezu grenzenlos sind. Es spielt also keine Rolle, ob und wenn ja welche Kryptowährung sich durchsetzt. Relevant ist hingegen die Technologie, die im Hintergrund zum Einsatz kommt. Diese oder eine weiter entwickelte Technologie wird sich durchsetzen. Es macht also Sinn, sich heute damit zu beschäftigen und zu überlegen, welche Produkte und Geschäftsideen, unabhängig von der Branche, entwickelt werden können. Mit einer entsprechenden Idee und Strategie eröffnet diese Technologie, insbesondere in Kombination mit anderen technologischen Fortschritten wie der künstlichen Intelligenz, den Weg zur Marktführerschaft.

5. Blockchain-Technologie – Anwendungsbereiche heute

5.1 Finanzsektor

Die 1857 gegründete Bank Santander mit Hauptsitz in Spanien ist eine Privat- und Geschäftsbank.

In ihrer Pressemitteilung vom April 2018 kündigte die Santander die Einführung eines neuen internationalen Zahlungsdienstes namens Santander One Pay FX an, der auf einer Blockchain-basierten Technologie basiert. Mit diesem neuen Service soll es möglich sein, dass Privatkunden internationale Überweisungen noch am selben Tag oder am nächsten Tag abwickeln können. Wie in der Pressemitteilung hervorgehoben wird, ist Santander mit der Einführung dieses Dienstes die erste Bank, die einen Blockchain-basierten internationalen Zahlungsdienst anbietet.

5.2 Informationstechnologie

Die 2009 gegründete Minebox IT Services GmbH mit Hauptsitz in Neuseeland bietet ein dezentrales Cloud-Backend an, in dem du Dateien speichern kannst.

Während einige Dateien lokal gespeichert werden, werden andere verschlüsselte Teile deiner Dateien auf mehreren Knotenpunkten rund um die Welt aufbewahrt. Da die Daten fragmentiert und in kleinen Paketen verschlüsselt werden, umgeht diese Lösung die üblichen Sicherheitsprobleme der Cloud-Speicherung.

Laut ihrer Website ist es der weltweit erste Netzwerkspeicher, der Kryptowährungen generiert. Wie funktioniert das? Du speicherst nicht nur deine eigenen Daten, sondern ermöglichst auch anderen Nutzern, deinen freien Speicherplatz zu nutzen. Dafür erhalten Sie SiaCoins, eine virtuelle Währung, mit der du die Backups deiner Daten bezahlen kannst.

5.3 Kommunikation

Die Status Research & Development GmbH mit Sitz in der Schweiz hat die erste dezentrale Chat-App entwickelt. Neben der Nutzung verschiedener Anwendungen und der Chat-Funktion bietet Status auch die Möglichkeit, Geld direkt von Person zu Person zu überweisen.

Um die weitere Entwicklung in den nächsten Jahren zu sichern, hat Status eine erfolgreiche Finanzierungsrunde in Höhe von rund 95 Millionen Dollar abgeschlossen.

5.4 Verwaltung

Estland ist in vielerlei Hinsicht ein Vorzeigebeispiel, wenn es um die Digitalisierung und den Einsatz von Blockchain-Technologien geht. So können die Esten beispielsweise seit 2005 online wählen. Seit 2011 ist sogar eine Stimmabgabe per SMS (Kurznachrichtendienst) möglich.

Das Zusammenspiel von Digitalisierung und Blockchain-Technologien wird in verschiedenen Kontexten genutzt, um bestehende Möglichkeiten unter Berücksichtigung von Transparenz und Sicherheit auszuschöpfen. E-Government-Anwendungen, E-Tax zur Steuererklärung und E-Health zur Bereitstellung von Gesundheitsdaten sind nur einige Beispiele für Blockchain-basierte Anwendungsbereiche in Estland.

6. Blockchain-Technologie – Anwendungsbereiche morgen

6.1 Mobilität

Die Blockchain-Technologie bietet dem Carsharing die Möglichkeit, komplexe Prozesse zu verschlanken. Dies umfasst alle Prozesse, von der Auswahl des richtigen Fahrzeugs bis hin zum Abschluss eines personalisierten Mietvertrags.

Share & Charge mit Sitz in Deutschland hat die Möglichkeiten der Blockchain-Technologie bereits erkannt und nutzt sie. Sie haben private Ladesäulen mit einem Bezahlsystem installiert und gleichzeitig das Ladesäulennetz für E-Fahrzeuge deutlich ausgebaut.

Die Vorteile liegen auf der Hand: Es wird kaum noch Infrastruktur benötigt. Und Verträge mit Zahlungsdienstleistern werden überflüssig. Die Bezahlung erfolgt durch das E-Fahrzeug selbst über Smart Contracts.

Es ist davon auszugehen, dass in Zukunft immer mehr Carsharing- und Rent-a-Car-Anbieter sowie Autohändler die Chancen der Technologie erkennen und für sich nutzen werden.

6.2 Versicherungen

Auch in der Versicherungsbranche werden Blockchain-Lösungen immer beliebter. Vorhandene Fahrzeug- und Fahrerdaten könnten in Zukunft helfen, individuellere Verträge zu erstellen. Intelligente Sensoren im Auto könnten Daten und Informationen im Falle eines Unfalls direkt an die Versicherung übermitteln. Dadurch könnten Schadensmeldungen und die Bearbeitung von Versicherungsansprüchen beschleunigt werden.

Das in San Francisco ansässige Unternehmen Zendrive, das in die Liste der innovativsten Unternehmen von Fast Company aufgenommen wurde, hat bereits damit begonnen, das Fahrverhalten von Autofahrern mit Hilfe von Smartphones zu messen und zu bewerten, um Versicherern ein besseres Risikomanagement zu ermöglichen.

6.3 Energie

Im Rahmen des Brooklyn Microgrid-Projekts in New York wurden 2016 zehn Häuser zu einem dezentralen Stromnetz zusammengeschlossen – fünf davon mit Solaranlagen auf dem Dach. Der Strom, den die Häuser mit Solaranlage nicht verbrauchen, wird an die anderen Häuser verkauft. Durch den Einsatz von intelligenten Zählern, die den Stromfluss erfassen, und intelligenten Verträgen, die die autonome Ausführung von vertraglichen Vereinbarungen gewährleisten, findet ein transparenter und sicherer Austausch von Strom und Zahlungen auf der Grundlage der Blockchain-Technologie statt.

Ähnlich wie in diesem Beispiel wird es dank der Blockchain-Technologie in Zukunft möglich sein, die Stromverteilung besser zu überwachen und zu steuern. Zu viel erzeugter Strom, z.B. durch Wind- und Wasserkraft, kann besser zwischengespeichert und bei Bedarf wieder genutzt werden.

6.4 Fortschrittliche Smart City Systeme

Immer mehr Städte entscheiden sich bewusst dafür, eine Smart City zu werden. Ganzheitliche Entwicklungskonzepte mit technischen, wirtschaftlichen und sozialen Innovationen stehen dabei im Vordergrund. Mit Hilfe der Blockchain können Technologien vernetzt werden, um Ressourcen effizienter zu nutzen. Die Steuerung des Energiebedarfs, die Reduzierung des CO2-Ausstoßes durch eine optimierte Auslastung des Straßenverkehrs und flächendeckende Breitband-Datenverbindungen für eine bessere Kommunikation sind nur einige Beispiele dafür, was durch die Verbindung und Kombination neuer Technologien möglich ist.