Blockchain einfach erklärt – Wie funktioniert die Blockchain?

Blockchain einfach erklärt – Wie funktioniert die Blockchain? 600 315 Andreas Diehl (#DNO)

Es gibt wenige Technologien, über deren Potentiale und Einsatzgebiete so viel gesprochen und geschrieben wird wie über die der Blockchain. Dabei wird der Blockchain das gleiche disruptive Potential vorausgesagt wie dem Internet. Wenn Du allerdings verstehen willst, was die Blockchain ist und wie sie funktioniert, bist Du schnell verloren. Entweder sind Blockchain Erklärungen sehr umfangreich, sehr Bitcoin bzw. Kryptowährungen spezifisch, zu oberflächlich (und teilweise falsch) oder so technisch, dass man den Eindruck gewinnt, einen Informatik-Abschluss zu benötigen, um die Blockchain zu verstehen. 

In diesem Beitrag möchte ich diese Lücke schließen und verständlich erklären wie die Blockchain funktioniert, ohne dabei wichtige technische und mathematische Grundlagen auszulassen. Denn nur wenn Du diese Konzepte verstehst, kannst Du Dir deine eigene Meinung dazu bilden, für welche Anwendungsfälle die Blockchain Sinn macht und wie groß die disruptiven Potentiale der Technologie wirklich sind. Sonst kann es ohne ein elementares Verständnis der grundlegenden Konzepte schnell passieren, dass Anwendungen in der Blockchain landen, für die es die Blockchain eigentlich gar nicht braucht. 

Definition – Was ist eine Blockchain?

Die Blockchain (dt. Blockkette) ist im Kern eine Datenbank oder auch digitales Register in dem Informationen gemeinschaftlich verwaltet, geprüft und geteilt werden. Im Gegensatz zu einer herkömmlichen Datenbank werden Informationen in der Blockchain jedoch nicht zentral gespeichert, sondern in einem verteilten Netzwerk verwaltet. Das heißt, es gibt keine administrative Instanz, die einen universellen Zugriff auf Daten hat oder Zugriffsrechte kontrolliert. Stattdessen gibt es ein öffentliches technisches Regelwerk, das von allen Teilnehmern angewendet und durchgesetzt wird. Der aktuelle Stand der Informationen ist von allen Teilnehmern der Blockchain jederzeit einsehbar. Jeder Teilnehmer, der einen passenden Schlüssel bzw. die notwendige Autorisierung hat, kann in der Blockchain aktiv werden. Durch das Zusammenspiel der weiter unten vorgestellten technischen Konzepte sind die in der Blockchain gespeicherten Informationen manipulations- und revisionssicher. 

Die vier inhaltlichen Konzepte der Blockchain
Die vier inhaltlichen Konzepte der Blockchain – © eigene Darstellung Andreas Diehl, inspiriert durch David Schwartz

Blockchain vs Distributed Ledgers

Die Blockchain ist eine Ausprägung eines Distributed Ledger (engl. verteiltes Hauptbuch). Insgesamt werden unter dem Oberbegriff Distributed Ledger alle Technologien zusammengefasst, die die Speicherung von Daten auf einer dezentralen Infrastruktur ermöglichen. Die Blockchain ist sicherlich die bekannteste Distributed Ledger Technologie. Das hat die Blockchain dem Bitcoin zu verdanken, vielleicht die bekannteste Blockchain Anwendung.

Bitcoin vs Blockchain

Oft werden Bitcoin und Blockchain in einem Atemzug genannt. Die Bitcoin startete im Jahr 2009 und ist das populärste Anwendungsbeispiel für den Einsatz einer Blockchain, Gleichzeitig ist Bitcoin die am weitesten verbreitete von über 5.000 Kryptowährungen weltweit. Allerdings sind Bitcoins im Speziellen und Kryptowährungen im Allgemeinen nur ein Anwendungsfall der Blockchain-Technologie. Bitcoin verhält sich diesbezüglich zur Blockchain, wie die Blockchain zum Distributed Ledger. 

Der Zusammenhang zwischen Distributed Ledger Technologien, der Blockchain, Bitcoin und anderen Blockchain Implementierungen.
Der Zusammenhang zwischen Distributed Ledger Technologien, der Blockchain, Bitcoin und anderen Blockchain Implementierungen. ©Andreas Diehl

Es gibt nicht “die eine” Blockchain

Da wir immer nur von “der Blockchain” sprechen, könnte man meinen, dass alle Blockchains identisch sind. Jedoch gibt es nicht “die eine” Blockchain. Jeder Anwendungsfall hat sein eigenes Design und eine ganz eigene Implementierung. Im Kern basieren jedoch alle Implementierungen auf den hier vorgestellten technischen und mathematischen Konzepten. Lediglich Smart Contracts sind eine Besonderheit und kommen nicht in allen Blockchains vor. 

Technische Grundlagen – Wie funktioniert die Blockchain?

Everything should be made as simple as possible, but not simpler.
Albert Einstein

Eigentlich ist die Blockchain nur eine Kombination bereits bestehender technischer und mathematischer Verfahren. Jedoch ermöglicht das neuartige Zusammenspiel dieser Konzepte neue und vor allem disruptive Anwendungsszenarien. Im Kern basieren alle Blockchain Anwendungen auf den folgenden technischen Grundlagen.

  1. Hashing – Daten in der Blockchain speichern
  2. Asymmetrische Verschlüsselung – Daten verschlüsseln und verifizieren
  3. Blöcke, Chaining und das Bilden einer Blockkette
  4. Peer-to-Peer Netzwerk – Die technische Infrastruktur der Blockchain

Hashing – Daten in der Blockchain speichern

Nahezu alle in der Blockchain gespeicherten Daten sind über Hashes repräsentiert. Dabei ist ein Hash eine spezifische Zeichenfolge von Zahlen und Buchstaben mit einer fest definierten Länge. Das Besondere daran ist, dass jeder noch so große oder umfangreiche Datensatz beim Hashing in ein standardisiertes Format übersetzt wird. Zudem garantiert das Hashing, dass deine Daten bei der Übertragung nicht verfälscht werden.  

Wie funktioniert Hashing?

Beim Hashing wird eine zu speichernde Information (Input) mittels einer Hash-Funktion in einen Hash-Wert (Output) bzw. Hash übersetzt. 

  • Input: Jede beliebige digitale Information, z.B. Dateien, Bilder,  Transaktionsdaten etc.. Im Folgenden auch einfach “Nutzdaten” genannt. 
  • Hash-Funktion: Algorithmus, der den Input in eine Zeichenfolge mit fest definierter Länge umwandelt. Bitcoin zum Beispiel verwendet den Hash-Algorithmus SHA-256.
  • Hash-Wert (Output): Zeichenfolge, die die zu speichernde Information eindeutig repräsentiert, von der Du aber niemals auf den Input zurückrechnen kannst.

Hashing gewährleistet Integrität der Daten

Das Hashing ist ein wichtiger Eckpfeiler für die Integrität deiner Daten in der Blockchain. Zum einen erzeugt jeder Input einen eindeutigen Hash. Das heißt, jede Variation oder Veränderung des ursprünglichen Inputs führt zu einem neuen Hash. 

InputHash (Hash-Funktion SHA1), selber testen
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Darüber hinaus ist die Hash-Funktion eine Einwegfunktion. Das heißt, Du kannst aus dem Hash nicht auf den originären Input zurückrechnen. Damit ist der Hash so etwas wie ein eindeutiger Fingerabdruck der zu speichernden Information und schützt die zu speichernden Daten vor Manipulation. Das Hashing ermöglicht zudem den Aufbau einer Datenstruktur, in der Du jede Art von digitaler Information, unabhängig von ihrer Größe, in einem standardisierten Format verwalten kannst.

Das Zusammenspiel von Input, Hash-Funktion und dem erzeugten Hash als Output.
Das Zusammenspiel von Input, Hash-Funktion und dem erzeugten Hash als Output. ©Andreas Diehl

Asymmetrische Verschlüsselung – Nachweis über die Echtheit der Daten

Das nächste wichtige Konzept der Blockchain ist die asymmetrische Verschlüsselung oder auch Public-Key-Kryptographie. Während wir bei der einfachen symmetrischen Verschlüsselung den gleichen Schlüssel zur Ver- und zur Entschlüsselung nutzen, setzt die asymmetrische Verschlüsselung auf ein Schlüsselpaar bestehend aus einem Public- und einem Private Key.

Symmetrische Verschlüsselung

Ein bekanntes Beispiel für eine symmetrische Verschlüsselung ist die Cäsar Verschlüsselung. Dabei ersetzt Du Buchstaben der ursprünglichen Nachricht (Klartext) durch einen neuen Buchstaben.

Cäsar Chiffre mit einer Verschiebung von +3 Buchstaben nach rechts. Symmetrische Verschlüsselung
Cäsar Chiffre mit einer Verschiebung von +3 Buchstaben nach rechts – Quelle: Wikipedia

Aus dem Klartext „caesar“ wird somit der Geheimtext „FDHVDU“. Jeder der den Algorithmus zur Verschlüsselung kennt (+3), kann die erhaltene Nachricht entschlüsseln. Das heißt, sowohl für das Ver- als auch für das Entschlüsseln setzt die symmetrische Verschlüsselung auf das gleiche Regelwerk. Das hat jedoch ein paar gravierende Nachteile. Erstens kannst Du die Echtheit der Nachricht nicht garantieren. Möglicherweise hat ein Spion den Code auf dem Weg geknackt und die Nachricht verfälscht. Zweitens kannst Du dir nie sicher sein, wer der Absender der Nachricht ist. Das heißt, die symmetrische Verschlüsselung ist weder sicher noch vertrauenswürdig. Die asymmetrische Verschlüsselung dagegen löst diese Probleme.

Verschlüsselung mit deinem Schlüsselpaar: Public und Private Key

Die asymmetrische Verschlüsselung nutzt immer ein Schlüsselpaar. Mit dem einen Schlüssel kannst Du Nachrichten verschlüsseln, mit dem anderen entschlüsselst Du sie. Dein Public Key ein öffentlicher Schlüssel, dagegen ist der Private Key vertraulich. Da zwischen beiden Schlüsseln ein eindeutiger aber nicht umkehrbarer mathematischer Zusammenhang besteht, kannst Du mit der asymmetrischen Verschlüsselung zwei Ziele erreichen:

  1. Nachrichten verschlüsseln. Der Absender verschlüsselt eine Nachricht für den Empfänger. Dazu nutzt er den Public Key des Empfängers. Diese Nachricht kann nur der Empfänger mit seinem Private Key entschlüsseln.  
  2. Nachrichten signieren bzw. eine digitale Signatur erstellen. Der Absender signiert Nachrichten mit seinem Private Key. Jeder Teilnehmer kann nun mit dem Public Key des Absenders verifizieren, dass die Nachricht tatsächlich vom Absender stammt. 
Zwei Anwendungsfälle der asymmetrischen Verschlüsselung. Im Rahmen der Blockchain spielt die digitale Signatur eine zentrale Rolle.
Zwei Anwendungsfälle der asymmetrischen Verschlüsselung. Im Rahmen der Blockchain spielt die digitale Signatur eine zentrale Rolle. – Quelle: Wikipedia

Asymmetrische Verschlüsselung in der Blockchain

Im Rahmen der Blockchain spielt der zweite Anwendungsfall, also die digitale Signatur der Nachrichten einer zentrale Rolle. Dagegen ist die Verschlüsselung von Nachrichten meinem Verständnis nach nur in wenigen Ausnahmen eine sinnvolle Anwendung innerhalb der Blockchain. Schließlich ist die Blockchain im Prinzip ein öffentliches Register, entsprechend widersprüchlich ist die Idee, Nachrichten nur für einen Teilnehmer verschlüsseln zu wollen. In meinem Verständnis (ich freue mich auf andere Sichtweisen in den Kommentaren) kann das höchstens in Anwendungsfällen relevant sein, bei denen Du die Zustellung einer Nachricht einwandfrei dokumentieren willst, der Inhalt aber geheim bleiben soll. Dagegen ist der zweite Anwendungsfall der asymmetrischen Verschlüsselung, nämlich die Erstellung einer digitalen Signatur, ein zentraler Aspekt der Blockchain. Denn das Erstellen und die anschließende Prüfung der digitalen Signatur erlaubt einen einwandfreien Nachweis über die Echtheit und die Herkunft von Daten.

Erstellung der digitalen Signatur

Wenn Du Einträge in der Blockchain speicherst, dann verschlüsselst Du die zu speichernden Daten mit deinem Private Key und erstellst damit eine digitale Signatur. Diese digitale Signatur ist einzigartig, sie ist das Ergebnis aus dem Zusammenspiel der zu speichernden Nutzdaten und deinem Private Key. Wäre der Inhalt ein anderer oder würde der gleiche Inhalt mit einem anderen Private Key signiert, dann wäre das Ergebnis bzw. die resultierende digitale Signatur jeweils eine andere. Das heißt, die digitale Signatur repräsentiert eindeutig Dich als Absender und den Inhalt der Nachricht. Deswegen solltest Du deinen Private Key auch sicher verwahren. Denn damit kann jeder Teilnehmer in deinem Namen in der Blockchain aktiv werden. 

Prüfung und Verifizierung der digitalen Signatur

Nachdem Du deine Daten in die Blockchain übermittelt hast, erfolgt der Schritt, der maßgeblich auf das disruptive Potential der Blockchain einzahlt. Nämlich der Verifizierung deiner Daten in einem dezentralen System. Das heißt, die Blockchain setzt nicht auf eine zentrale administrative Instanz zur Überprüfung deiner Daten. Stattdessen wird dein Eintrag von gleichberechtigten Teilnehmern der Blockchain nach einem festen und bekannten Regelwerk überprüft. Je mehr Prüfer beteiligt sind, desto sicherer und vertrauenswürdiger wird die Blockchain. Damit die Teilnehmer der Blockchain deine übermittelten Daten prüfen können, übermittelst Du als Absender deine digitale Signatur, die zu speichernden Nutzdaten und deinen öffentlichen Schlüssel. 

Prüfmechanismus und Speicherung der übermittelten Daten

Jeder Teilnehmer kann nun auf Basis deines öffentlichen Schlüssels verifizieren, ob die Signatur wirklich zu den zu speichernden Nutzdaten passt. Wäre die Nachricht manipuliert, würde die Prüfung fehlschlagen, ebenso wenn die gleichen Nutzdaten von einem anderen Teilnehmer signiert wären. Das heißt, mit der erfolgreichen Prüfung kann einwandfrei nachgewiesen werden, dass Du der Absender der Daten bist. Gleichzeitig kannst Du auch nicht mehr leugnen, Ersteller der Nachricht zu sein (es sei denn dein Private Key wurde missbräuchlich verwendet). Zudem wurde der Inhalt der Nachricht durch ein oder mehrere Teilnehmer bezeugt. 

Digitale Signatur in der Blockchain: Erstellen der digitalen Signatur und erfolgreiche oder fehlgeschlagene Verifizierung.
Digitale Signatur in der Blockchain: Erstellen der digitalen Signatur und erfolgreiche oder fehlgeschlagene Verifizierung. – Quelle: Blockchain Basics (hier erhältlich), Daniel Drescher, Abbildung 13-1, 13-2

Mit erfolgreicher Prüfung wird dein Eintrag zu einem offiziellen Teil der Blockchain. Dabei wird auch das Prüfergebnis signiert und zusammen mit den von dir übermittelten Daten in der Blockchain gespeichert. Mit diesem Mechanismus ist die Integrität der Daten in der Blockchain gewährleistet. Die Daten wurden nicht verfälscht, der Absender ist eindeutig bekannt und all das haben ein oder mehrere Teilnehmer bestätigt. 

Verkettung von Blöcken – Das Bilden einer “Blockkette”

Kommen wir zu der zentralen technischen Eigenschaft, der die Blockchain ihren Namen zu verdanken hat. Dem Aneinanderreihen von Blöcken. 

Was ist ein Block?

Ein Block ist nichts weiter als ein Container für alle Daten, die von den Teilnehmern der Blockchain bis hierhin erstellt und gesammelt wurden.

  • Die zu speichernden Nutzdaten.
  • Ein Hash, der die Nutzdaten eindeutig repräsentiert.
  • Die digitale Signatur und der öffentliche Schlüssel des Absenders.
  • Die Ergebnisse der Prüfer, welche diese wiederum mit ihrem Private Key signieren.

Im Fall der Bitcoin werden z.B. Transaktionsdaten in einem Block gespeichert, also wer wem wie viel Bitcoin geschickt hat. Unter Blockchain.info siehst Du, welche Information in einem Bitcoin Block gespeichert sind. 

Wenn ein Block “voll” ist, dann kommt im wahrsten Sinn des Wortes “der Deckel drauf” und der Block bzw. alle darin enthalten Informationen werden in einen Hash übersetzt. Wieder prüfen und signieren ein oder mehrere Teilnehmer den Inhalt des Blocks. Dabei definiert das Regelwerk der Blockchain, wie viele Prüfungen vorgenommen werden, damit der Block final in der Blockchain akzeptiert wird. 

Verkettung von Blöcken

Der fertige Block wird über einen Hash repräsentiert, dieser Hash ist der erste Eintrag für den zweiten Block. Der Startpunkt für den dritten Block, ist wiederum der Hash des zweiten Blocks, der wiederum auch auf den ersten Block referenziert. Das heißt, jeder Block enthält immer eine Referenzierung auf den vorherigen Block und damit auch auf alle vorherigen Blöcke. Durch das Aneinanderreihen der Blöcke sind die Blöcke also untereinander in chronologischer Reihenfolge verkettet, es entsteht eine Blockkette. Dabei repräsentiert der letzte Block immer den letzten aktuellen Status der Blockchain. Der erste Block in einer Blockchain nennt sich übrigens Genesis- oder Schöpfungsblock. 

Die Aneinanderreihung von Blöcken als zentrales Konzept der Blockchain.
Die Aneinanderreihung von Blöcken als zentrales Konzept der Blockchain. ©Andreas Diehl

Infrastruktur – Peer-to-Peer Netzwerk, Knoten (Nodes) und Miner

Das vierte kennzeichnende Merkmal der Blockchain ist sein verteiltes oder auch Peer-to-Peer Netzwerk. Das heißt, die Blöcke werden nicht auf einem zentralen Rechner, sondern auf den Rechnern der einzelnen Teilnehmer der Blockchain gespeichert. Dabei werden die einzelnen Rechner der Blockchain auch Knotenpunkte bzw. Nodes genannt. Jede Node ist über einen entsprechenden Client mit der Blockchain und den anderen Nodes verbunden. Die Installation des Clients ist Voraussetzung, um an der Blockchain teilzunehmen. 

Prinzipiell verfügt jede Node über eine lokale Kopie der gesamten Blockchain. Wird ein neuer Block erstellt, wird die lokalen Kopie aktualisiert. Damit sind alle Daten auf allen Nodes der Blockchain verteilt. Diese Redundanz ist ein weitere Grund dafür, dass Daten in der Blockchain als sicher gelten. Zudem können einzelne Nodes jederzeit ausfallen, ohne dass dem Netzwerk ein Schaden entsteht.

Die Blockchain als Peer-to-Peer Netzwerk im Vergleichen zu zentralen und dezentralen System.
Die Blockchain als Peer-to-Peer Netzwerk im Vergleichen zu zentralen und dezentralen System – © Andreas Diehl

Rechenoperationen auf der Node

Jede Node ist ein technisch unabhängiger Teilnehmer in der Blockchain. Die weiter oben skizzierte Prüfung der Datensätze sind im Kern Berechnungen die Rechnerkapazitäten der durchführenden Node in Anspruch nehmen. Für die Bereitstellung dieser Kapazitäten erhält der Teilnehmer bei Krypto Währungen eine Aufwandsentschädigung bzw. die Gebühren der Transaktion. In der Bitcoin Blockchain werden die Prüfer auch “Miner” und der Prüfungsvorgang wird “Mining” genannt. Die Miner erhalten als Gegenleistung Bitcoin. Hier kannst Du die durchschnittliche Gebühr für das Mining einsehen. 

Öffentliche und private Blockchains

Wer in das Blockchain Netzwerk eintreten darf, ist schließlich eine Frage des Design und des Anwendungsfalls. Das heißt, der Ersteller des Netzwerks kann definieren, ob eine Blockchain öffentlich ist oder nur einem privaten Teilnehmerkreis zur Verfügung steht. Öffentliche Blockchains (public blockchains) wie z.B. Bitcoin können von jedem Nutzer eingesehen werden.Dabei kann jeder Teilnehmer neue Transaktionen einfügen, die die anderen Teilnehmer dann bestätigen. Damit erzielen öffentlich betriebene Blockchains ein Maximum an Unveränderlichkeit, Dezentralisierung und Transparenz.

Demgegenüber sind private Blockchains nur auf Einladung zugänglich und unterliegen dem Hausrecht und den Regeln der Betreiber. Eine kleine Anzahl von Vertragsparteien kann zum Beispiel eine private Blockchain nutzen, um ausschließlich untereinander aktiv zu werden. Dabei erzielt jedoch auch eine private Blockchain die gleichen Vorteile für die teilnehmenden Partner, wie eine öffentliche Blockchain. Der aktuelle Status ist revisionssicher dokumentiert. Das Regelwerk ist allen bekannt und wird von allen Teilnehmern umgesetzt. Die Daten liegen im verteilten Netzwerk und auch der Ersteller der Blockchain hat keine Hoheit und Verfügungsgewalt über die Daten. 

Smart Contracts – Intelligente Verträge in der Blockchain

Smart Contracts sind ein ganz besonderer Aspekt der Blockchain. Und während alle der bis hierhin vorgestellten technischen Grundlagen in unterschiedlich starken Ausprägungen in allen Blockchain Implementierungen vorkommen, sind Smart Contracts eine besondere Funktion, die nicht in jeder Blockchain zu finden sind. Allerdings sind es gerade Smart Contracts, die völlig neue Anwendungsfälle in der Blockchain ermöglichen.

Was sind Smart Contracts?

Im Kern sind Smart Contracts rechtliche Verträge,  deren Ausführung nach Eintreten der vertraglich spezifizierten Bedingungen automatisch erfolgt. Anders als “offline” Verträge sind Smart Contracts programmierte Verträge und eine Ansammlung von “wenn dann” Regeln. Das heißt, Smart Contracts sind deterministisch und können im Nachhinein nicht mehr anders ausgelegt oder interpretiert werden. Es gibt mit Smart Contracts keinen Unterschied mehr zwischen “Recht haben” und “Recht bekommen”. Durch die genaue Festlegung der Bedingungen im Programmcode können Smart Contracts automatisch ausgeführt werden, wenn eine Voraussetzung erfüllt ist.  

Smart Contracts erstellen

Für die Erstellung eines Smart Contracts brauchst Du streng genommen keinen Anwalt mehr. Sondern klare Bedingungen und einen Programmierer, der das Gewollte in einem Smart Contract programmiert. Im Anschluss wird der Smart Contract basierend auf den oben skizzierten technischen Verfahren geprüft und von anderen Teilnehmern der Blockchain bezeugt. Das heißt, bei korrekter Programmierung sind Probleme bei der Interpretation der Vertragsdetails ausgeschlossen. Denn der Smart Contract und die darin enthaltenen Bedingungen sind eindeutig in der Blockchain verwaltet, können nicht mehr verändert oder im Nachhinein angezweifelt werden. Ob alle Vertragsbedingungen erfüllt wurden, entscheidet dann der Programmcode und nicht mehr ein Anwalt oder Richter.

Vorteile von Smart Contracts

Smart Contracts ermöglichen völlig neue Anwendungsfälle. Erstens kann jeder auch unabhängig von Dritten bzw. Anwälten, Notaren und Gerichten Verträge für Zug-um-Zug Geschäfte erstellen und rechtssicher verwalten. Zweitens werden Verträge automatisch ausgeführt, was die Transaktionskosten rund um die Verwaltung und Erfüllung von Verträgen auf Null senkt. Damit werden drittens Anwendungsfälle ermöglicht, die bei analoger Abwicklung wirtschaftlich nicht sinnvoll wären, weil z.B. Transaktionskosten höher sind als der Wert der Transaktion selbst.

Anwendungsgebiete – Die Vorteile der Blockchain sinnvoll nutzen

Durch die Kombination der hier vorgestellten technischen Konzepte ergeben sich für den Einsatz der Blockchain die folgenden Vorteile und grundsätzlichen Anwendungsfälle.

  • Eigentumsrechte verwalten. Der Eigentümer eines Datensatzes kann einwandfrei nachgewiesen werden. Zudem werden Eigentumsübergänge revisionssicher gespeichert.
  • Keine Regulierungsinstanz notwendig. Unbekannte Parteien und Teilnehmer können Informationen miteinander tauschen, ohne sich zu kennen, zu vertrauen oder eine Drittpartei in Anspruch zu nehmen, die als Zeuge oder Schlichter auftritt.
  • Echtheit der Daten. In der Blockchain gespeicherte Informationen sind revisions- und fälschungssicher. 
  • Geringe Transaktionskosten. Du kannst Daten und Informationen über die Blockchain sehr einfach, regelbasiert und automatisiert austauschen.
  • Geringe Prüfkosten. Die Prüfung der Daten erfolgt im Netzwerk auf Basis automatischer Rechenoperationen, deren Aufwand deutlich geringer ist als eine “offline” oder manuelle Prüfung.
  • Nachweis des Zeitpunktes. Der Zeitpunkt, zu dem eine bestimmte Trans­aktion stattgefunden hat, kann einwandfrei nachgewiesen werden.

Auf diesen Eckpfeilern können nun Netzwerke aus Privatpersonen, Behörden und Unternehmen entstehen, um die Verwaltung und den Austausch von Werten, Daten und Informationen effizient und rechtssicher zu gestalten.

Einsatzgebiete der Blockchain 

Es würde den Rahmen sprengen nun detailliert auf Einsatzgebiete einzugehen. Aber damit Du eine Idee hast, hier eine Liste von Anwendungsszenarien und exemplarischen Einsatzgebieten, die aktuell am heißesten diskutiert werden. Nicht bei allen Anwendungsszenarien ist der Einsatz einer Blockchain ein 100% fit bzw. ist das wirklich zu Ende gedacht. 

B2C Szenarien 

  • Währung und Zahlungsverkehr, z.B. Bitcoin, Kryptowährungen oder auch Fiat-Währungen wie der Euro.
  • Monetarisierung von Inhalten im Netz. Mit Coil kannst Du z.B. regelbasierte Micropayments ausführen, wenn Du eine Webseite besuchst. 
  • Energieversorgung, Anwendungsfälle reichen von der Dokumentation der Lieferantenbeziehung, der Abrechnung und dem Handel, bis hin zu autonom regulierten Stromnetzen.  
  • Versicherungen, z.B. dynamische Versicherungen basierend auf Leistungsdaten (z.B. KFZ) bis hin zu autonomen Versicherungsorganisationen (DAO), die nur in der Blockchain existieren.
  • Rechtsverkehr und Vertragsabschlüsse, jede Form der Vertragsschließung kann in und über die Blockchain gedacht werden.  
  • Internet of Things, z.B. sicherer Informations- und Datenaustausch zwischen vernetzten Geräten.
  • Gesundheit, der Aufbau einer digitalen Patientenakte, z.B. die Ausstellung und Verwaltung von Rezepten in einem Netzwerk aus Ärzten, Dienstleistern wie Laboren, Krankenkassen, Patienten und Apotheken. 
  • Reisen: Management des Zahlungsverkehrs vom Reiseanbieter mit Suppliern. Die TUI experimentiert mit dem Einsatz der Blockchain, allerdings erschließen sich mir nicht alle Anwendungsfälle, die die TUI verfolgt.

B2B Szenarien

  • Logistik, Supply Chain Management, z.B revisionssichere Lieferverfolgung, Rückverfolgung von Transaktionen und Abnahme von Waren. Im Einkauf Ausschreibungen und Management von Lieferantenbeziehungen. 
  • Unternehmensfinanzierungen, z.B. Ausgabe von Anteilen oder Schuldverschreibungen. Virtuelle Anteile und Schuldverhältnisse werden auch als “Tokens” bezeichnet.

Und über vielen der hier skizzierten B2C Anwendungsfällen schwebt aus Unternehmenssicht zudem die Vision einer kompletten dezentral autonomen Organisation (DAO), deren Regelwerk und Existenz allein in der Blockchain verwaltet wird. 

Öffentliche Verwaltung

  • Dokumentation und Übertragung von Eigentumsrechten, für jede Art von Rechten an digitalen und analogen Gütern. Bei den analogen Gütern braucht es nur einen initialen Eigentumsnachweis, der möglicherweise auch offline erbracht werden muss. 
  • Öffentliche Verwaltung: Estland investiert bereits seit vielen Jahren in den Aufbau einer komplett digitalen Verwaltung. Blockchains spielen zum Schutz der Daten einen zentrale Rolle. 

Blockchain-Strategie für dein Unternehmen entwickeln 

Bei aller Begeisterung für neue Technologien ist es wichtig, kritisch zu hinterfragen, ob die Blockchain für den jeweiligen Anwendungsfall die beste Lösung ist. Denn mit der Blockchain geht auch eine hohe Komplexität in der Implementierung einher. Deswegen abschließend noch ein paar Fragen und Anregungen, wie Du basierend auf den hier skizzierten Grundlagen zu einer Einschätzung kommst ob und wie die Blockchain deinem Unternehmen helfen kann.

Voraussetzungen für deine sinnvolle Blockchain Anwendung

Zunächst einmal braucht es Daten oder Informationen, die für mehrere Handelspartner relevant sind und einen Wert haben. Um diese Frage zu beantworten, solltest Du dein Unternehmen gedanklich verlassen und deinen Markt und deine Industrie als ein Netzwerk verstehen. Denn die Blockchain ist eine Technologie, die eine sichere und reibungslose Vernetzung von Handelspartnern mit jeweils einem anderen Interesse ermöglicht. 

Wenn Du also Daten oder Informationen hast, die für mehrere unabhängige Dritte einen Wert haben, dann helfen dir die folgenden kritischen Fragen bei der Beantwortung ob die Blockchain eine sinnvolle Lösung für diesen Anwendungsfall ist.

Kritische Fragen – Blockchain kritisch hinterfragen

  1. Wie hoch ist das Risiko, dass sich Handelspartner “unfair” verhalten oder sich gegenseitig nicht vertrauen? 
  2. Welche Kosten bzw. welches Risiko geht mit einem Vertrauensbruch einher?
  3. Warum kann nicht eine regulierende Instanz den Austausch der Daten und Informationen regeln, wo genau sind die Vorteile einer technischen Lösung bzw. der Blockchain?
  4. Ist bereits ein Intermediär bzw. eine administrative Instanz im Markt aktiv, die aber ggf. mit hohen Kosten verbunden ist?
  5. Existieren Daten, die zwar für die beteiligten Partner interessant sind, deren Austausch aber aktuell wirtschaftlich nicht sinnvoll wäre, weil Prüf- oder Transaktionskosten zu hoch sind?
  6. Bestehen Daten bzw. Informationsflüsse, die heute schon etabliert sind, aber zu lange dauern oder auch mit hohen Begleitkosten (z.B. wegen hohem Aufkommen) verbunden sind?
  7. Gibt es Zug um Zug Geschäfte oder werden Informationen ausgetauscht, die einen revisionssicheren Transaktionsverlauf erfordern? 
  8. Wäre der Austausch der Daten so kritisch, dass auch ein Treuhänder keine gangbare Lösung wäre?

Diese Fragen sollen Dir helfen Anwendungsfälle zu identifizieren oder auch zu bewerten. Dabei geht es im Kern immer um Aspekte des Vertrauens, der Geschwindigkeit, den Wert den Informationen haben, der Menge von Daten und das Risiko, dass Parteien vertragsbrüchig werden.

Fazit – Die Blockchain digitalisiert Vertrauen 

In der Blockchain sind nicht der Absender oder eine regulierende Instanz die Quelle des Vertrauens, sondern das System selbst. Das heißt die Blockchain digitalisiert das wichtige Gut “Vertrauen” und ermöglicht dadurch viele neue, sehr spannende und mitunter disruptive Anwendungsfälle.

Allerdings ist die Blockchain auch noch eine sehr junge Technologie. Und bei der Begeisterung dafür passiert es schnell, dass Anwendungen in der Blockchain landen,  für dies es eigentlich keine Blockchain braucht. Wenn aber das Verständnis für die Technologie reift, dann haben wir vielleicht gute Voraussetzungen die hohen Ansprüche der Bundesregierung zu erfüllen. Denn die will Deutschland zu einem Vorreiter machen. Bis dahin ist es noch ein weiter Weg, denn laut einer Umfrage haben sechs von zehn Deutschen (60 Prozent) den Begriff Blockchain noch nie gehört. Nur jeder Achte traut sich zu, den Begriff zu erklären (12 Prozent). Für Dich gilt das nun hoffentlich nicht mehr.

Hinterlass mir gerne einen Kommentar, ob sich dein Verständnis der Blockchain mit dem Artikel verbessert hat und was Dir noch fehlt, um als Blockchain Vorreiter dabei zu sein.

Viel Erfolg dabei.

Artikel zum Download:

Credits:

An dieser Stelle vielen Dank an Bernhard Welzel  und Norbert Schöpke, die mich in die Tiefen der Technologie geführt haben und mit denen ich wunderbar über Sinn und Unsinn von Anwendungen diskutieren kann. Wenn Du mal einen guten Product Owner für deine Blockchain Anwendungen suchst, dann hast Du in beiden ganz sicher sehr gute Ansprechpartner.

Weiterführende Quellen:

  • Stifterverband. Hier werden allgemeine Grundlagen und Anwendungsfälle sehr gut (und umfangreich) dargestellt. Zudem auch eine kritische Auseinandersetzung in Bezug auf DSGVO und formale Anforderungen.

Weiterführende Artikel:

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1 Kommentar
  • Jens Hauptmann

    Vertrauen schaffen in einer nicht vertrauenswürdigen Welt – Zertifikate waren vor Jahren der Lösungsansatz – Wenn ich mich nicht täusche, kann ich inzwischen in kein öffentliches, rein europäisches Zertifikat mehr kaufen.

    Jetzt soll es mit einer noch viel komplizierteren Technologie gelingen. Da bin ich skeptisch auch eingedenk der Aufwände. Der Artikel ist zwar älter, aber im Grunde dürfte noch viel Richtiges dran sein:
    https://www.kaspersky.de/blog/bitcoin-blockchain-issues/14453/

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