Aufbau und Funktionsweise einer Blockchain

Was ist eine Blockchain?

Die Blockchain ist eines der Trendthemen der letzten Monate. Sie wird bereits als große Revolution gefeiert. Doch wie funktioniert diese und weshalb ist sie bereits heute schon so populär?

Die Blockchain ist eine Technologie, um den Austausch von Werten, also beispielsweise den Geldtransfer zu gewährleisten, ohne dass für diese Tätigkeit ein Aufseher oder komplizierte Verifizierungsverfahren von nöten sind. Beim Anwendungsgebiet Geldtransfer würde die Bank als Intermediär vollständig überflüssig werden, da die Werte direkt von Anwender zu Anwender übertragen werden können.

Das Verfahren ist jedoch nicht nicht nur auf den Geldtransfer beschränkt, sondern kann überall dort eingesetzt werden, wo Daten unveränderlich gespeichert werden sollen. Auf Grund von kryptographischen Verschlüsselungsverfahren und einem sogenannten „Proof of work“, ist es fast unmöglich, das System aus verketteten Blöcken zu hacken oder zu manipulieren.

Grundsätzlicher Aufbau

Die Blockchain ist ein chronologisches Register, in der alle bisherigen Transaktionen hinterlegt sind. Innerhalb der Blockchain muss zwischen zwei Dingen unterschieden werden: Der Datenstruktur, in der die Datensätze gespeichert werden und dem eigentlichen Verwaltungssystem, dass aus den Anwendern bzw. Minern besteht, welche die Rechenleistung für die Transaktion zur Verfügung stellen.

Das Verwaltungssystem stellt somit ein verteiltes System dar, das die Funktionsweisen der Kryptographie sowie von Peer-to-Peer verwendet, um Informationen auszutauschen.

Um Mitglied bzw. ein sogenannter Knoten in einem Blockchain Systems zu werden, ist eine entsprechende Software von Nöten. Diese beinhaltet zwei Schlüssel. Einen öffentlichen Schlüssel, der für jeden Anwender sichtbar ist, sowie einem privaten Schlüssel, der lediglich für den einzelnen Anwender sichtbar ist. Jede getätigte Transaktion wird mit der öffentlichen Signatur des Anwenders versehen. Auf diese Weise ist stets nachvollziehbar, durch wen die Transaktion durchgeführt wurde.

Die tatsächliche Transaktion im System ist jedoch nur mit dem privaten Schlüssel möglich. Beim Verlust des privaten Schlüssels, können die bisher getätigten Transaktionen des Anwenders nicht weitergeführt werden.

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Darstellung einer Transaktion

Beim Blockchain Verfahren können alle Arten von Daten verarbeitet werden. Die Obergrenze für eine Information beträgt 40 Byte. Diese Informationen werden in einem sogenannten Block abgelegt. Dieser Block enthält einen Zähler, der die Anzahl der Blöcke zählt, einen Zeitstempel, den Hashwert des Vorgängerblocks, einen errechneten Hashwert (Top-Hash), sowie die zu übertragenden Daten. Der Top-Hash wird aus den zu übertragenden Daten errechnet. Auf diese Weise wird eine Historie erstellt und somit die Nachvollziehbarkeit der bisherigen Transaktionen gewährleistet.

Eine Manipulation der Blockchain ist schwer möglich, da jeder Block den Hashwert des Vorgängers inne hat. Für eine Manipulation müsste somit die komplette Kette neu berechnet werden. Dies ist schwer möglich, da eine immense Rechenleistung benötigt würde. Als weiteres Hemmnis für eine Manipulation gilt, dass der Angreifer zeitlich allen Minern zuvorkommen müsste, die an weiteren Blöcken arbeiten.

Durch eine asymmetrische Verschlüsselung ist es zudem unmöglich, vom öffentlichen Schlüssel einen Rückschluss auf den privaten zu ziehen.

Dennoch sind die Transaktionen nicht anonym, sondern lediglich die Accounts sind anonymisiert. Aus diesem Grund kann kedermann auf Blockchain.info nachvollziehen, welche Transaktionen der Bitcoins durchgeführt wurden.

Im Anschluss an die Erstellung und Bearbeitung eines Blocks wird dieser verifiziert und versiegelt. Bei der Verifizierung wird die Transaktion an möglichst viele Knoten weitergeleitet. Wenn mindestens 50% der Knoten  zu dem gleichen Ergebnis kommen, wird die Transaktion als validiert eingestuft. Dies wird als „Proof of Work“ bezeichnet. Die dabei getätigten Transaktionen und Daten sind ab diesem Zeitpunkt unveränderlich. Durch die ständige Verfügbarkeit der Originale ist die Blockchain sehr transparent.

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Bestätigung der Transaktion

Diese Transparenz wird durch die sogenannten Miner gewährleistet. Sie stellen Rechenleistung zur Verfügung und verifizieren die Blöcke. Diese Miner erhalten, beispielsweise für die Erstellung der Onlinewährung Bitcoin, eine Entschädigung für ihre Mühen in Form von Bitcoins. Derzeit erhält ein Miner, der einen Block zur Blockchain hinzufügt 12,5 Bitcoins.

Je mehr Blöcke in der Kette vorhanden sind, umso rechenintensiver wird die Erstellung neuer Blöcke. Nach der Erstellung von 2016 Blöcken wird der Schwierigkeitsgrad angepasst, sodass das Ziel, alle 10 Minuten einen Block anzuhängen, realisierbar ist.

Die Blockchain ist nicht nur auf Finanztransaktionen beschränkt, sondern dient dem generellen Austausch von Informationen, die nachvollziehbar sein sollen. Innerhalb der Blockchain kann jeder Anwender zu jeder Zeit die bisher getätigten Transaktionen nachvollziehen. Dies ist ebenfalls für Teilnehmer gültig, die zu einem späteren Zeitpunkt hinzukommen. Die Anwender stellen hierbei die Teilnehmer dar, die am Blockchain Verfahren teilnehmen.

Anwendungsgebiete

Das derzeit bekannteste Anwendungsbeispiel der Blockchaintechnologie ist Bitcoin. Jedoch sind auch andere Anwendungsgebiete innerhalb sowie außerhalb des Finanzsektors denkbar. Beispielsweise könnte auch die Abwicklung von Wertpapiergeschäften über die Blockchain ausgeführt werden.

Des Weiteren können auch Angelegenheiten im Vertragswesen oder Steuerrecht über die Blockchain vollzogen werden, um die Transparenz zu erhöhen. Im Grunde kann die Blockchain-Technologie überall dort eingesetzt werden, wo die Daten unveränderlich und vor Manipulationen geschützt aufbewahrt werden sollen.

Der Staat Honduras hat bereits erste Pläne vorgelegt um künftige Grundbucheinträge über die Blockchain zu regeln, um Korruption und Enteignungen vorzubeugen. In Estland ist es bereits heute möglich, seine Hochzeitsurkunde in der Blockchain zu hinterlegen.

Laut zwei aktuellen Studien von IBM erwarten 65% von 200 befragten Unternhemen, dass sie innerhalb der nächsten 3 Jahre Blockchain Lösungen einsetzen werden.

Einordnung der Blockchain und Fazit

Ein großes Problem, das alle neuen Technologien betrifft, ist der enorme Hype, der zu Beginn dieser Entwicklung aufkommt. Jeder möchte an der neuen Technologie teilhaben und dabei nichts verpassen. Sie werden oftmals als Heilsbringer gefeiert.

Diese Entwicklung ist ebenfalls bei der Blockchain zu erkennen, da sie derzeit in aller Munde ist. Dennoch muss man hierbei bedenken, dass die Entwicklung erst am Anfang steht. Dies bestätigt auch der Gartner Hype Cycle, der neue Technologien in ihrer Entwicklung bewertet. In der aktuellsten Ausgabe befindet sich die Blockchain am absoluten Hype-Höhepunkt. Daher besteht die Möglichkeit, dass der Hype in den nächsten Monaten nachlässt, bevor die Blockchain schließlich erneut in den Fokus rückt.

Laut einer Studie des World Economic Forum, die bereits vor zwei Jahren veröffentlicht wurde, sollen bis 2025 rund zehn Prozent des globalen Bruttoinlandsproduktes mit Hilfe der Blockchain abgewickelt werden.

Ich bin überzeugt, dass die Blockchain eine Technologie ist, die die Welt verändern könnte. Sie wird bereits mit der Erfindung des Internets verglichen. Aus diesem Grund wird es spannend sein zu beobachten, wie die weitere Entwicklung der Blockchain vonstatten geht und inwiefern unser Alltag in den kommenden Jahren mit der Blockchain verändert wird.

Wie denkst du über diese neue Technologie? Wo kann sie uns hinführen?

Hast du selbst noch weitere Anwendungsdungsideen oder Bereiche in denen eine Anwendung sinnvoll wäre?

Quellen

https://www.it-finanzmagazin.de/gar-kein-mysterium-blockchain-verstaendlich-erklaert-27960/

http://t3n.de/news/blockchain-588923/

https://www.it-finanzmagazin.de/blockchain-steckt-in-kinderschuhen-wird-aber-schnell-erwachsen-sascha-schwarz-dxc-ehem-csc-hpe-49097/

https://www.btc-echo.de/was-ist-die-blockchain/

http://www.gruenderszene.de/allgemein/blockchain-wie-geht-das

https://www.golem.de/news/blockchain-eine-technik-zwischen-hype-und-wirklichkeit-1510-116573-3.html

https://www.computerwoche.de/a/blockchain-was-ist-das,3227284

http://www.fim-rc.de/Paperbibliothek/Veroeffentlicht/642/wi-642.pdf

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2 Antworten zu “Aufbau und Funktionsweise einer Blockchain

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