Funktionsweise und Anwendungsmöglichkeiten der Blockchain-Technologie, Teil 1

Funktionsweise und Anwendungsmöglichkeiten der Blockchain-Technologie, Teil 1

Viele bringen die Blockchain-Technologie vor allem mit Kryptowährungen in Verbindung. Das ist zwar nicht falsch. Aber virtuelles Geld ist nur ein möglicher Anwendungsfall. Tatsächlich setzen inzwischen immer mehr Unternehmen auf die Blockchain-Technologie. Doch was genau verbirgt sich dahinter? Wie funktioniert das Ganze? Und was sind die Vorteile?

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Funktionsweise und Anwendungsmöglichkeiten der Blockchain-Technologie, Teil 1

In einer kleinen Beitragsreihe erklären wir die Funktionsweise und nennen Anwendungsmöglichkeiten der Blockchain-Technologie:

Blockchain – Was ist das?

Die Blockchain wird oft als eine unveränderliche Aufzeichnung von Transaktionen und Besitzverhältnissen in Echtzeit beschrieben. Die Technologie zeichnet also zuverlässig und nahezu fälschungssicher Transaktionen auf und dokumentiert gleichzeitig, wem was gehört.

Die Basis dafür ist eine Datenbank. Darin sind die Informationen in Blöcken gespeichert. Die Datenblöcke können kopiert und auf anderen Computern geklont werden. Dadurch sind sie überall identisch und zugleich miteinander synchronisiert.

Fügt ein Nutzer der Datenbank einen neuen Datenblock hinzu oder entfernt er einen Datensatz, ändern sich die Informationen in allen Blöcken und auf allen Computern, auf denen die Datenbank läuft.

Eine Blockchain ist nahezu fälschungssicher. Denn die Datenblöcke sind miteinander verkettet. Daher kommt auch der Name. Blockchain bedeutet übersetzt soviel wie Datenblock-Kette. Um Daten zu manipulieren, müsste der Nutzer alle Blöcke vor und nach der jeweiligen Transaktion in sämtlichen Kopien der Datenbank abändern. Und das ist in der Praxis so gut wie unmöglich.

Die Blockchain-Technologie ermöglicht, Journale mit einer großen Bandbreite an wertvollen Dokumenten anzulegen. In einer Umgebung mit Mehrfachverifizierung können Big Data-Informationen sicher und in Echtzeit ausgetauscht werden. Dadurch ergeben sich verschiedenste Anwendungsfälle, die die Technologie für Unternehmen sehr interessant macht.

Stichworte Distributed Ledger, Smart Contracts und BaaS

Die Bezeichnung Distributed Ledger steht für eine Datenbank oder Plattform mit Transaktionen, die über mehrere Computer an unterschiedlichen Standorten geteilt und synchronisiert wird. Eine zentrale Instanz, die alles kontrolliert, gibt es nicht.

Jeder Teilnehmer im Netzwerk besitzt eine identische Kopie des Datensatzes und sobald neue Daten ergänzt werden, wird die Kopie automatisch aktualisiert. Die Blockchain ist eine Variante von Distributed Ledger.

Vereinbarungen, die auf der Blockchain-Technologie basieren, heißen Smart Contracts. Sie definieren die Bedingungen, die automatisch Ereignisse wie Aktionen oder Zahlungen auslösen.

Das Kürzel BaaS steht für Blockchain-as-a-Service. Dahinter verbirgt sich ein Angebot, das auf einer Cloud basiert. Der Anbieter stellt dem Unternehmen dabei die Software für eine Blockchain-Lösung zur Verfügung.

Die Distributed Ledger-Plattform wird dazu in die Infrastruktur des Unternehmens eingefügt, während der Anbieter das Netzwerk in der Cloud betreibt. Dadurch kann das Unternehmen die Blockchain-Technologie nutzen, ohne selbst eine Lösung mit eigenen Ressourcen aufbauen zu müssen.

Wie funktioniert die Blockchain?

Die Funktionsweise der Blockchain erschließt sich am besten, wenn der gemeinschaftliche Gedanke dahinter klar wird. Die Grundlage für die Blockchain ist die Distributed Ledger-Technologie. Alle Teilnehmer in dem Peer-to-Peer-Netzwerk bilden gemeinsam den Ledger und jeder hat Zugriff auf identische Informationen in den einzelnen Datenblöcken.

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Wird eine Transaktion auf einem Computer oder an einem Knotenpunkt aufgezeichnet, erscheint sie auf jedem Computer im Netzwerk. Dadurch haben alle Teilnehmer die gleichen Daten vor sich.

Außerdem kann jeder Teilnehmer die sichtbaren Daten bestätigen oder ablehnen. Die Informationen wiederum werden an jeden Block weitergegeben, wodurch eine lange Kette aus Datensätzen entsteht.

Ein Hacken der Technologie wird deshalb schwer. Denn es gibt nicht nur einen Computer als Kontrollinstanz. Die Änderung eines Datenblocks hätte zur Folge, dass sich die gesamte Kette anpassen müsste. Die Kopie jedes Teilnehmers wird automatisch aktualisiert und jeder Nutzer des Netzwerks muss Änderungen bestätigen.

Ein Block mit neuen Informationen wird ans Ende der Kette angehängt. Dabei hat jedes neue Kettenglied eine eigene digitale Signatur oder einen Hash-Wert. Ein Hash-Wert ist im Prinzip ein mathematischer Geheimcode aus Zahlen und Buchstaben.

Ist ein Block einmal zur Kette hinzugefügt und ändert ein Nutzer eine Information, verändern sich auch die Signaturen. Um Daten erfolgreich zu manipulieren, müsste ein Hacker deshalb alle Informationen innerhalb der gesamten Blockchain korrekt abändern.

Programmierbare Codes ermöglichen außerdem, Smart Contracts einzubetten. Sie führen die vereinbarten Ereignisse aus, sobald die dafür definierten Bedingungen vorliegen. Unternehmen können so Geschäfte ohne dazwischengeschaltete Personen abwickeln und Transaktionen interaktiv, schnell und gezielt erledigen, ohne an Sicherheit einzubüßen.

Welche Arten von Blockchains gibt es?

Blockchain-Netzwerke lassen sich in vier Gruppen einteilen:

  1. Die ersten und wohl bekanntesten Beispiele für Blockchains sind die Kryptowährungen Bitcoin und Ethereum. Beide nutzen öffentliche Netzwerke. Öffentliche Blockchains sind für jeden frei zugänglich. Es gibt keine Zugangsbeschränkungen und jeder Teilnehmer kann die Blockchain einsehen, sie für Transaktionen nutzen und sich an Abläufen beteiligen. Die durchgeführten Transaktionen sind öffentlich, die ausführenden Teilnehmer können aber anonym bleiben.

  2. Halbprivate Blockchains werden von einzelnen Unternehmen betrieben. Das jeweilige Unternehmen definiert Kriterien und vergibt auf dieser Basis Zugriffsrechte. Ein halbprivates Blockchain-Netzwerk ist zwar nur in Teilen dezentralisiert. Durch die Zugangsbeschränkungen kann die Lösung aber für den Einsatz bei Behörden und im B2B-Bereich interessant sein.

  3. Bei privaten Blockchains hat eine einzelne Organisation die komplette Kontrolle. Sie entscheidet darüber, wer die Blockchain einsehen, Transaktionen ausführen und an Abläufen mitwirken kann. Ein privates Blockchain-Netzwerk ist vollständig zentralisiert. Aus diesem Grund eignen sich private Blockchains letztlich nur, um die Technologien zu testen und weiterzuentwickeln.

  4. Das Konsortium ist das Modell, das Unternehmen derzeit am häufigsten nutzen. In einer Konsortium-Blockchain kontrolliert eine im Vorfeld bestimmte Gruppe die Abläufe. Bei dieser Gruppe kann es sich zum Beispiel um mehrere Unternehmen einer Branche handeln. Die Möglichkeit, die Blockchain einzusehen und Transaktionen auszuführen, kann nur den Teilnehmern des Netzwerks oder öffentlich eingeräumt werden. Konsortium-Blockchains werden auch zugangsbeschränkte Blockchains genannt.

Mehr Ratgeber, Tipps und Anleitungen:

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Gerd Tauber, 42 Jahre, Programmierer, Samuel Wilders, 37 Jahre, IT- Experte und Markus Berthold 44 Jahre, Inhaber einer Medienagentur, sowie Christian Gülcan Betreiber und Redakteur dieser Webseite, schreiben hier Wissenswertes zum Thema IT, Internet, Hardware, Programmierung, Software und IT-Jobs.

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