Was ist die Blockchain?

Die Blockchain als neuartige, revolutionäre Technologie ist in aller Munde.

Doch wie funktioniert diese neue technologische Meisterleistung und wozu ist sie gut?
Diese Frage möchte ich euch anhand der ersten Blockchain, der Bitcoin Blockchain beantworten. 

Müsste man die Blockchain in einem Satz darstellen, würde man sie als unveränderbare, dezentrale Datenbank beschreiben, die von keiner zentralen Stelle gesteuert oder kontrolliert wird. Diese Datenbank beinhalten Konten und Transaktionen inklusive deren Historie. Sie kann von jedem abgerufen und gespeichert werden und ist somit zu 100% öffentlich und transparent.

Am besten vergleichbar ist die Blockchain mit einem öffentlichen Kassenbuch. In dieses werden alle Transaktionen eingetragen, sodass solche für jeden Teilnehmer nachvollziehbar sind. Jeder kann somit verfolgen, wem welche Bitcoins oder sonstige Informationen gehören. Über einen kryptographischen Prozess werden diese Informationen mit der dazugehörigen Verschlüsselungstechnik und den Zuordnungswerten in Form von Adressen, miteinander verknüpft und kryptographisch „aneinander gehängt“. Visualisiert ergibt dieser Prozess die Blockchain mit ihren verknüpften Blöcken.

Mehr über die Verschlüsselungstechnik und die Zuordnung der Informationen erfahren Sie in einem weiteren Beitrag.

Erfunden wurde die Blockchain im Jahr 2008 in Gestalt der Bitcoin Blockchain von einer Gruppe oder einem Individuum unter dem Pseudonym Satoshi Nakamoto. Der Zeitpunkt hätte kaum besser sein können. Im Hochpunkt der Banken- und Weltwirtschaftskrise hatte niemand mehr Vertrauen in die alten Institutionen. Einen unabhängigen Weg finanzielle Werte zu transferieren, kam daher sehr gelegen. Es sollte jedoch Jahre dauern, bis diese Währung ihren Weg in die breite Öffentlichkeit fand, weg von ihrem Bild als Tool für Nerds und Kriminelle. Bis heute ist nicht bekannt wer hinter dieser genialen Revolution steht.
Die Blockchain hat nicht nur einen hohen Anreiz in der Finanzbranche, sondern hat auch das Potential andere Bereiche des täglichen Lebens umzukrempeln. Die Informationen die auf einer Blockchain gespeichert werden können sind vielfältig.
Diese reichen von Währungen, wie im Falle von Bitcoin, über Eigentumsrechte, Identifikation oder sonstige relevanten Informationen.

Revolution durch die Blockchain

Doch was macht die Blockchain so revolutionär? Kurz gesagt, sie löst das Problem des Double Spendings.
Diese Problem tritt immer dann auf, wenn man Transaktionen im digitalen Raum vornimmt und keinen zentralen Intermediär als Kontrollinstanz hat.
Im digitalen Raum ist es leicht und fast kostenlos eine digitale Kopie von etwas zu erstellen. So auch von digitalem Geld. Zwar ist dies heutzutage mit Online Banking Alltag und nichts besonderes, das Problem des Double Spendings besteht aber dennoch.
Dieses Problem wird beim Banking durch die Bank selbst verhindert, die als zentrales Steuerorgan die Transaktionen ausführt und überwacht. Ihr wird vertraut, da kein anderer Zugriff auf die Transaktionen hat.

Wie aber ist das Problem zu lösen, wenn keine zentrale Stelle existiert, der man vertrauen kann?
Erst der Auftritt der Blockchain konnte dieses Problem letztendlich dezentral lösen.
Hier wird der Konsens über richtige Transaktionen von der teilnehmenden Community selbst gesteuert, indem jeder eine aktuelle Kopie von der Blockchain abspeichert und somit die Masse für die Authentizität sorgt. Der Besitz an den Coins auf der Blockchain ist somit für jedermann nachvollziehbar und Münzen können nicht doppelt ausgegeben werden.
Dies sorgt für das benötigte Vertrauen in diesem System, wodurch die Coin ihren Wert als Zahlungsmittel erlangt.
Für die Sicherheit sorgt eine asymmetrische Verschlüsselungstechnik.

Konsensmechanismen

Wie kann nun durch solch ein dezentrales Kassenbuch, mit all seinen Teilnehmern ein Konsens hergestellt werden?
Dies erfolgt über den Prozess des Minings. Dabei werden neuen Bitcoins erzeugt, um gleichzeitig die Transaktionskette fortzuführen.
Die wichtigsten und bekanntesten Arten sind folgende:

1. Proof of Work

Dabei handelt es sich um den bekanntesten und ältesten Mechanismus, auf dem unter anderem auch die Bitcoin Blockchain beruht.
Dafür muss der Nachweis über die Erbringung von Arbeit geleistet werden. Dies erledigen die Miner, indem sie ihre Rechenleistung zur Verfügung stellen, um so die Blockchain fortzuschreiben.
Erfolgt im Netzwerk der Blockchain eine Transaktion und empfängt einer Miner diese, muss er innerhalb eines kryptographischen Prozesses eine komplizierte mathematische Aufgabe lösen, um die Transaktionen in einem neuen Block an die Blockchain anhängen zu können. Da mehrere Transaktionen auf einmal im Netzwerk kursieren, können auch mehrere in einen Block verpackt werden. Im Schnitt entsteht ein neuer Block alle 10 min. Andere Blockchains weisen andere Zeitwerte auf. Diese Zeit ist nicht zwingend, sondern nur ein Durchschnittswert, abhängig von der Schwierigkeit der mathematischen Rechenleistung.
Um den Wert konstant zu halten, wird die Schwierigkeit der zu lösenden Aufgabe im Schnitt alle 2 Wochen angepasst.
Wird eine Lösung gefunden, wird der korrekte Block an andere Miner weitergeleitet, die, indem sie die Rechenaufgabe nachrechnen, diesen bestätigen und den Block bei Richtigkeit an die „Blockchain anhängen“ und am nächsten Block weiterarbeiten. Der gefundene Block wird anschließend an alle Teilnehmer der Blockchain kommuniziert, damit diese die aktuelle Blockchain abspeichern. Dies Teilnehmer nennt man Nodes. Desto mehr Blöcke auf den anderen Block folgen, desto sicherer ist die Blockchain und die damit verbundenen Transaktionen. Gleichzeitig erhöht natürlich auch die Anzahl der Nodes die Sicherheit der Blockchain. Bei steigender Anzahl, sinken die Chancen eines Hacks oder Korruption. Werden mehr als 4 Blöcke angehängt gilt die Transaktion als kaum noch veränderbar. Die Rechenleistung um die Blockchain jetzt zu ändern wäre um ein Vielfaches höher als sie einfach fort zuschreiben. Somit wird ein Konsens über die Richtigkeit der Transaktionen über Arbeitsnachweis gewährleistet.

2. Proof of Stake

Hier wird der Konsens über die Summe an Geld gewährleistet, die jeder bei sich in seiner Wallet (Konto) hortet. Dies nennt man Staking. Hat man Kontrolle über eine höhere Summe Geld, hat man auch mehr Bedeutung/Kontrolle in diesem System.
Zu Recht wird dieser Mechanismus immer wieder kritisiert, da er eine Machtverteilung hervorruft und somit der dezentrale Faktor verloren geht.
Entscheidender Vorteil ist jedoch, dass jeder so seine Bedeutung und somit auch seine Rendite im System ganz einfach berechnen kann. Außerdem wird für diesen Konsens weitaus weniger Energie zum Fortschreiben der Kette aufgewandt. Zuletzt wäre auch eine Monopolstellung beim Mechanismus des Proof of Work denkbar, wenn einige Wenige die Hauptrechenleistung auf sich vereinen. Dies ist zwar möglich aber relativ unwahrscheinlich, dass diese Leistung in der nächsten Zeit auch wirklich erreicht werden kann.
Bekannter Nutzer dieses Systems ist unter anderem Ethereum, die aktuell größte Blockchain.

3. Proof of Importance

Mit diesem Mechanismus wird Konsens über die Richtigkeit von Transaktionen anhand der Wichtigkeit eines Individuums ermöglicht. Dabei benutzen verschiedene Coins auch verschiedene Bewertungssystemen bei denen es auch bei gleicher Wichtigkeit zu einer probabilistischen Verteilung über die Bestätigung der Transaktionen kommt.
Am ehesten lässt sich dieses System mit den sozialen Medien vergleichen. Dort wird auch dem Account eher vertraut, der älter ist oder mehr Follower auf sich vereint. Dieses Vertrauen lässt sich dann auf die Authentizität von Transaktionen übertragen. Der Vorteil ist, dass es keine Zutrittsbarrieren gibt und jeder unabhängig von seinem Status eine solche Wichtigkeit und damit verbundenes Vertrauen erlangen könnte.
Aktuell ist jedoch dieser Mechanismus noch sehr selten vertreten. Unter anderem deswegen, weil er sehr anfällig für Betrug ist.

Mehr zum Thema Mining und den technischen Hintergründen der Blockchain finden Sie in einem weiteren Beitrag.

Die Zukunft der Blockchain

Fraglich ist es, wie sich die Blockchain in Zukunft verändern wird und wie viel Einzug sie in unser alltägliches Leben erhalten wird.
Im Zuge der Bankenkrise kam ein solches dezentrales Bezahlsystem wie gerufen. Nicht nur dass es den Leuten mehr Vertrauen in finanzielle Werte wie dem Bitcoin schenkt, es haben ganz viele neue Akteure die Möglichkeit in der finanziellen Welt mitzuspielen. Mehr als 2 Mrd. Menschen sind aus dem weltweiten finanziellen System ausgeschlossen und haben noch nicht einmal ein Bankkonto. Durch die globale und dezentrale Verfügbarkeit der Blockchain würden diese Menschen inkludiert werden, um so am weltweiten Wohlstand teilnehmen zu können. So könnten diese ihre örtliche Situation sowohl im privaten, als auch im öffentlichen Sektor verbessern. Besonders in Ländern in denen Korruption und andere behördliche Probleme den Alltag darstellen, bietet die Blockchain den Bürgern eine unabhängige dezentrale Lösung an und würde ihnen die benötigte Sicherheit für ihre Werte zurückgeben.
Viele Bereiche haben die Blockchain noch nicht für sich entdeckt. Als Beispiele seien Eigentumsrechte oder eine Optimierung von behördeninternen Abläufen und Dokumentenvalidierung zu nennen.

Allgemein gesagt, könnte die Blockchain alle herkömmlichen Datenbanken ablösen und würde dazu noch den Vorteil der Skalierbarkeit und Dezentralisierung liefern.
Fest steht, die Blockchain hat ihr volles Potential noch nicht entfaltet und wir stehen erst am Anfang dieser möglichen, globalen Revolution.