Nur wenige Technologien haben so viel Aufregung und Skepsis ausgelöst wie Blockchains. Einerseits haben sie ein goldenes Zeitalter der Finanzinnovation und -integration eingeläutet. Auf der anderen Seite haben sie eine neue Generation der Cyberkriminalität hervorgebracht.
Und irgendwie wissen trotz der regelmäßigen Schlagzeilen, Preisprognosen und Prognosen in den sozialen Medien nur wenige Menschen, was Blockchains sind und noch weniger, wie sie funktionieren. Ohne diese Grundlagen ist es schwer, die Innovationen von den Verbrechen zu unterscheiden.
Kurz erklärt
Eine Blockchain ist ein wachsendes Hauptbuch mit Aufzeichnungen, die über ein Computernetz verteilt sind. Ein Datensatz innerhalb dieses Hauptbuchs wird als Block bezeichnet, der drei Dinge enthält:
- Transaktionen
- relevante Metadaten
- kryptografischen Hash des vorherigen Blocks
Dieser kryptografische Hash verbindet die Blöcke zu einer unveränderlichen Kette, denn wenn die in einem Block gespeicherten Daten geändert werden, wird der Hash des nachfolgenden Blocks ungültig. Zusammengenommen bildet diese Kette von Blöcken die technische Grundlage für dezentrale Peer-to-Peer-Zahlungssysteme oder Kryptowährungen.
Die an das Netzwerk einer Blockchain angeschlossenen Computer werden als Knoten bezeichnet. Jeder Knoten verwaltet eine Kopie der Blockchain und hilft dabei, neue Blöcke zu erstellen und zu verifizieren, oft im Austausch gegen neu geprägte Kryptowährung.
Wer die Knotenpunkte betreiben kann hängt von der jeweiligen Blockchain ab.
Genehmigungsfreie und genehmigungspflichtige Blockchains
Bei einer erlaubnisfreien Blockchain kann jeder Nutzer einen Knoten betreiben und jeder Knoten hat die gleichen Rechte. Die Blockchains von Kryptowährungen wie Bitcoin, Ethereum und Solana sind erlaubnisfrei.
Bei einer Blockchain mit Berechtigungen können nur bestimmte Benutzer einen Knoten betreiben, und einige Knoten können mehr Berechtigungen haben als andere. So kann ein Knoten beispielsweise eine Teilkopie der Blockchain verwalten, darf aber nicht an der Erstellung neuer Blöcke teilnehmen. Blockchains für Unternehmen und Behörden wie Hyperledger Fabric oder ConsenSys Quorum verfügen über Berechtigungen.
Der Nachteil: Blockchains ohne Erlaubnis haben im Allgemeinen eine viel größere Anzahl von Knoten als solche mit Erlaubnis, was sie weniger anfällig für Netzwerkangriffe und weniger zentralisiert um eine einzige Einheit macht. Allerdings werden sie dadurch tendenziell auch langsamer (in Bezug auf die Zeit bis zur Abrechnung) und teurer (in Bezug auf die Transaktionskosten). Dieses Spannungsverhältnis zwischen Sicherheit, Skalierbarkeit und Dezentralisierung wird oft als das Trilemma der Blockchain-Skalierbarkeit bezeichnet.
Blockchains unterscheiden sich auch darin, wie sie Anreize für die Knoten im Netzwerk schaffen, neue Blöcke hinzuzufügen und zu verifizieren – ein Prozess, der als Konsensfindung bekannt ist.
Welche Konsensmechanismen gibt es?
Es gibt viele Arten von Konsensmechanismen mit unterschiedlichen Kompromissen.
Proof-of-Work (PoW)
PoW-Protokolle sind ein Grundpfeiler der Kryptowährung Bitcoin und ermutigen Knoten, neue Blöcke zu “schürfen”, indem sie ein ressourcenintensives kryptografisches Rätsel lösen. Wenn das Rätsel gelöst ist, sendet der Knoten die Lösung an das Netzwerk und wird sowohl mit neu geprägter Kryptowährung als auch mit der Kryptowährung belohnt, die aus den Transaktionsgebühren innerhalb des Blocks stammt.
Proof-of-Work-Blockchains werden manchmal kritisiert, weil sie relativ langsam, teuer und umweltbelastend sind. Netzwerk-Upgrades und Layer-2-Protokolle zielen jedoch darauf ab, diese PoW-Probleme zu entschärfen, ebenso wie die Umstellung der großen Kryptowährungen auf Proof-of-Stake.
Proof-of-Stake (PoS)
Wie bei den meisten anderen Kryptowährungs-Blockchains ermutigen PoS-Protokolle Knoten dazu, “Validierer” zu werden, indem sie einen Mindestbetrag an Kryptowährung einsetzen. Ein Knoten setzt seine Kryptowährung ein, indem er einen Teil davon für einen bestimmten Zeitraum sperrt. Die Validatoren werden dann nach dem Zufallsprinzip ausgewählt, um einen Block zu erstellen, und diejenigen, die dies tun, werden auf dieselbe Weise belohnt wie die Miner bei PoW.
Proof-of-Stake-Blockchains sind in der Regel schneller, billiger und umweltfreundlicher als PoW, haben sich aber noch nicht in demselben Umfang durchgesetzt wie Bitcoin. Allerdings wird Ethereum bald PoS verwenden, und Blockchains wie Solana, Cardano und Polkadot tun dies bereits.
Practical Byzantine Fault Tolerance (pBFT)
In Unternehmens-Blockchains wie Hyperledger sind pBFT-Protokolle standardmäßig zugelassen und nicht darauf ausgelegt, Knoten für die Teilnahme zu belohnen. Dies liegt daran, dass Knoten auf pBFT-Blockchains von bekannten, vertrauenswürdigen und anderweitig incentivierten Parteien betrieben werden.
Da pBFT-Protokolle genehmigungspflichtig und damit zentraler sind, können sie für schnellere Transaktionsgeschwindigkeiten und niedrigere Kosten optimiert werden.
Das sind nur drei von Zahlreichen Konsensmechanismen.
Anwendung von Blockchains
Bankwesen
In der Zukunft könnten Blockchains eine billigere, sicherere und leichter zugängliche Alternative zum Bankensystem darstellen – oder sogar mit diesem in Form von digitalen Zentralbankwährungen verschmelzen. Gegenwärtig arbeiten die Blockchain-Entwickler hart daran, diese Anforderungen durch bessere Zugänglichkeit, Sicherheit und Skalierbarkeit zu erfüllen.
DeFi-Entwickler (eine Untergruppe von Blockchain-Entwicklern, die sich speziell auf das Finanzwesen konzentrieren) arbeiten in eine ähnliche, aber etwas andere Richtung, indem sie intelligente Verträge erstellen, die Zwischenpersonen aus komplizierteren Arrangements wie Kreditvergabe, Kreditaufnahme, Derivatehandel und Währungsumtausch entfernen.
Digitales Eigentum
Blockchain-basierte NFTs – formalisiert durch die Standards ERC-721 und ERC-1155 – haben zum ersten Mal nachweisbare digitale Eigentumsverhältnisse ermöglicht. Unternehmen wie Twitter erlauben den Besitzern von Bild-NFTs, diese als verifizierte Profilbilder zu tragen, während große Unternehmen sich darum bemühen, Marktplätze für den Kauf und den Austausch von NFTs aufzubauen.
In dem Maße, in dem NFTs über Bilder hinausgehen und das Eigentum an noch aufwändigeren digitalen Gütern repräsentieren – 3D-Assets, Videospielartikel, Musiklizenzen und vieles mehr -, könnten sie die Art und Weise, wie Online-Unternehmen, Künstler und Spieler Geld verdienen, verändern.
Logistik
Die Integration von Blockchains in das Lieferkettenmanagement könnte die Lagerung, Verteilung und Rückverfolgung von Beständen verbessern. Unternehmen wie Walmart und Amazon haben bereits damit begonnen, die Blockchain-Technologie für diese Zwecke zu integrieren.
Gesundheitswesen
Blockchains sollen zahlreiche Aspekte des Datenmanagements im Gesundheitswesen verbessern, von der pharmazeutischen Forschung und Entwicklung bis hin zur Speicherung von Patientendaten.
Steuerung
Mit einem verwalteten Vermögen von mehr als 15 Milliarden US-Dollar haben dezentrale autonome Organisationen (DAOs) das Konzept der Blockchain-Governance ins Rampenlicht gerückt. Es gibt viele Arten von DAOs: einige sind soziale Vereine, Wohltätigkeitsorganisationen, Kunstsammler oder NFT-Erfinder, und wieder andere sind Nachrichtenorganisationen oder Risikofonds. Was auch immer sie sein mögen, sie alle stellen ein neuartiges Experiment in derselben Sache dar: dezentralisierte Governance, Gemeinschaft und Fundraising.
Blockchains gestern, heute und morgen
Blockchains gibt es jetzt seit dreizehn Jahren, aber in den letzten drei Jahren wurden sie mehr denn je angenommen. Und mit den strengen KYC- und AML-Praktiken, die zu den Grundpfeilern der Branche gehören, wächst das Vertrauen in Blockchains.
Vertrauen ist eine knappe Ressource und muss im Laufe der Zeit verdient sowie sorgfältig aufrechterhalten werden. Ich glaube, dass die Blockchain-Technologie für alle von Vorteil sein wird, wenn Blockchain-Unternehmen weiterhin auf diesem Vertrauen aufbauen.
