Blockchain: Revolutionäre Datentechnologie

Eine Hash-Funktion ist ein Rechenprozess, bei dem aus einer Information eine zufällig wirkende Zeichenfolge erstellt wird. Diese wird als Hash-Wert oder Hash bezeichent. Ein Hash-Wert ist einzigartig und dient als digitaler Fingerabdruck. In der Blockchain dienen Hashes als Schlüssel gegen Fälschungen. Jeder neue Datenblock erhält einen Zeitstempel und wird durch eine Hash-Funktion geschickt. Der Wert daraus kommt als Prüfziffer an den Anfang des folgenden Blocks. Würde jemand etwas an einem Block nachträglich ändern, ändert sich auch der Hash-Wert und damit die gesamte nachfolgende Datenkette. In der Bitcoin-Blockchain übernehmen die Miner diese Schreib- und Kontrollarbeit und validieren so das gesamte System.

Daten speichert eine Blockchain gesammelt und dezentral in verschlüsselten Blöcken. Das heißt es existieren so viele Kopien derselben Information wie es Knotenpunkte im Netzwerk gibt. Man kann Daten auf der Blockchain also nicht ohne Weiteres löschen oder nachträglich verändern.  Im Falle von Währungen gibt es demnach keine einzelnen Bitcoin-Dateien, die man festhalten kann. Es gibt nur eine einzige Buchführungs-Datei, die laufend aktualisiert wird und sich verteilt. Um Transaktionen durchzuführen, benötigt man eine Bitcoin-Adresse und Zugangsdaten.

Ein Bitcoin-Wallet ist eine Software, über die man sein Bitcoin-Guthaben verwalten kann. Sie zeigt den Kontostand an und bietet Zugriff auf Bitcoin-Adressen für Transaktionen. Bitcoin- oder Krypto-Wallets sind üblicherweise passwortgeschützt und existieren in verschiedenen Formen. Es gibt Wallet-Apps für Smartphones und Desktop-Rechner, in denen die Informationen verwahrt werden. Web-Dienste, wie Krypto-Handelsplätze, bieten Wallets an, die innerhalb von Nutzerkonten aufgerufen werden. Wallets gibt es auch als Hardware, etwa in Form von speziell gesicherten Speicherkarten. Notwendige Zugangsdaten lassen sich auch Paper-Wallet ausdrucken.

Jede Art von Krypto-Wallet hat seine Vor- und Nachteile. So ist ein Online-Wallet, beispielsweise, zwar komfortabel, aber wenn der Server der Webseite down ist oder gehackt wird, sind die Krypto-Coins weg. Das Gleiche gilt, wenn man seine Zugangsdaten für ein persönliches Wallet verliert.

Mining ist die zu leistende Rechenarbeit für die Aufrechterhaltung einer Blockchain, beispielsweise um Bitcoins zu erstellen. Möchte ein Nutzer eine Transaktion vornehmen, muss diese Information in einen neuen Datenblock der Kette geschrieben werden. Die Miner verwenden dabei Hash-Funktionen, um Fälschungen innerhalb der Kette zu vermeiden und die Kontostände der Adressen zu überprüfen. Da es sich um ein dezentrales Netz handelt, reicht ein Miner zur Kontrolle nicht aus. Erst wenn eine bestimmte Anzahl an Miner die Gültigkeit der Transaktion validiert hat, wird diese in einen neuen Block geschrieben. Derjenige, der einen Block fertigstellt, erhält als Entlohnung für den aufwendigen Rechenprozess eine bestimmte Anzahl an Bitcoin.

Bitcoin-Miner lösen Algorithmen, um neue Blöcke in die Datenkette zu schreiben. Derjenige, dem dies für einen neuen Block zuerst gelingt, weist damit nach, dass er Arbeitsleistung erbracht hat. Für diesen Proof-of-Work erhält er eine festgelegte Anzahl an Bitcoin.

In den Anfangszeiten des Minining genügte ein Laptop für die Rechenarbeit. Mittlerweile sind dafür ganze Server-Farmen mit speziellen Mining-Rechnern (ASICS) notwendig. Diese organisieren sich in immer größer werdenden Mining-Pools, was der Grundidee der Dezentralisierung entgegenläuft. Deshalb wurden Alternativen entwickelt, um Blockchains zu sichern – die bekannteste davon ist der Proof-of-Stake.

Beim Proof-of-Stake erhält man das Recht auf einen neuen Block – und damit auf eine Belohnung – nicht mehr durch reine Rechenleistung. Vielmehr können diejenigen, die eine Blockchain validieren, Kryptowährungen einsetzen. Je mehr jemand in einem Depot hinterlegt, desto höher wird die Wahrscheinlichkeit, dass er für die Fertigstellung ausgewählt wird. Führt er dies korrekt durch, erhält er einen bestimmten Betrag gutgeschrieben. Unternimmt er einen Betrugsversuch, was durch die anderen Validatoren schnell entdeckt werden würde, wird sein Einsatz einbehalten.

Immer mehr Gegenstände werden „smart“. Das heißt: Sie verbinden sich mit dem Internet – angefangen von Smart-Home-Geräten, wie Thermostate, bis hin zu entsprechend ausgestatteten Kleidungsstücken. Die derzeitigen Systeme, in denen Geräte über die Cloud kommunizieren, laufen dabei allerdings Gefahr überlastet zu werden. Dezentralisierte Lösungen würden dafür sorgen, dass der Bedarf an Speicher und Rechenpower auf alle Geräte verteilt werden könnte. Das würde verhindern, dass einzelne Ausfälle oder Angriffe das gesamte Netzwerk lahmlegen. Blockchains erlauben es, die einzelnen Geräte besser zu vernetzen und somit besser zu kontrollieren sowie zu sichern.

Smart Contracts sind digital getroffene Absprachen zwischen zwei oder mehr Parteien, die automatisch in Kraft treten, sobald die Bedingungen erfüllt sind. Ein Smart Contract innerhalb einer Versorgungskette, beispielsweise, könnte besagen, dass der Wert einer verderblichen Ware augenblicklich sinkt, sobald der Container über eine bestimmte Zeit eine festgelegte Temperatur überschritten hat. Auch im Bereich Mobility können Smart Contracts helfen. So könnten etwa mit Sensoren ausgestattete Parkplätze je nach Besetzungsdauer von alleine Gebühren einziehen – ohne Kontrolleure oder Ticketsystem.

Die Begriffe Coin und Token werden in der Krypto-Welt oft austauschbar verwendet. Beide sind handelbare digitale Einheiten, die über Blockchains funktionieren. Coins laufen über eine eigens für sie erstellte Blockchain. Die Bitcoin-Blockchain, beispielsweise, ist ausschließlich für den Verkehr von Bitcoins entwickelt. Tokens hingegen sind Einheiten, die einer bereits bestehenden Blockchain hinzugefügt werden.

Neben dieser technischen Unterscheidung gibt es Unterschiede bei der Verwendung: Während Coins meist rein als Währung dienen, haben Token oft andere Zwecke. So verteilen neue Blockchain-Projekte bei Initial Coin Offerings (ICO) gerne Tokens als Wertanteile an Investoren. Token werden auch dafür verwendet, Funktionen der zugrundeliegenden Blockchain zu aktivieren, wie etwa Nutzungsrechte innerhalb eines dezentralen Dienstes.

Ein dezentrales Netz muss alle Teilnehmer auf dem neuesten Stand halten. Je größer dieses Netz und je länger die Blockchain-Datei wird, desto größer wird die Gefahr, dass das System erlahmt. Bisherige Lösungsvorschläge müssen Kompromisse bei der Sicherheit oder Dezentralität eingehen.

Die Bedienung bei Blockchain-Projekten, wie dem Mining, ist nicht intuitiv. Diese Herausforderung wird sich im Laufe der Entwicklungen allerdings stetig verbessern. Intuitive Lösungen büßen im Umkehrschluss allerdings Sicherheit ein, da sie von einer größeren Gruppe genutzt werden können. Zudem existieren sie bislang hauptsächlich nur für zentrale Netzwerke.

Transparenz hat ihre Vor- als auch Nachteile: Unternehmen haben mit privaten Blockchains die Möglichkeit, ihre Netzwerke unter Ausschluss der Öffentlichkeit zu verwenden. Viele Anwendungen, besonders im Bereich Smart Cities und Mobility, bewegen sich jedoch stark in die Richtung des gläsernen Bürgers. Hier muss ein regulatorisches Gleichgewicht geschaffen werden.