Vielleicht haben Sie in der letzten Zeit mal von Bitcoin, Ethereum oder auch einfach von der Kryptowährung gehört. Aber wissen Sie auch, worauf das alles basiert und was die Technologie dahinter so revolutionär und besonders macht? Wir erklären Ihnen was es mit dieser Technologie auf sich hat und was die Blockchain-Technologie eigentlich ist.
Was ist eine Blockchain?
Fangen wir erst einmal mit dem Begriff Blockchain an. Der Begriff kommt aus dem Englischen und bedeutet übersetzt nichts anderes als Blockkette, doch was ist eine Blockkette? Gemeint damit ist eine Kette aus einzelnen Datensätzen. Grundsätzlich können Sie sich die Blockchain als eine Art Tabelle vorstellen, welche auf verschiedenen Computern gespeichert ist. Diese Tabelle gleicht sich aber kontinuierlich ab, sodass sie auf den verschiedenen Computern im Netzwerk immer aktuell ist.
Die Daten in dieser Tabelle sind unveränderlich und ermöglicht eine fälschungssichere Übertragung von Informationen. Sobald ein neuer Computer bzw. ein neuer Knoten in dem Peer-to-Peer-Netzwerk hinzukommt, erhält dieser eine vollständige Kopie der Blockchain. Sobald auf dem Computer die Kopie ist, hat dieser, wie die anderen im Netzwerk, die Aufgabe, jede Transaktion zu überwachen, zu überprüfen und zu dokumentieren.
Begriffserklärung
Um die Funktion einer Blockchain und auch die Technologie hinter einer Blockchain zu verstehen, müssen zuerst ein paar wichtige Begriffe erläutert werden.
Distributed Ledger Technologie
Distributed Ledger Technologien, auch DLT genannt, sind dezentrale digital geführte Register. Übersetz bedeutet Distributed Ledger „verteiltes Hauptbuch“. Alle die am Netzwerk beteiligten Teilnehmer können auf das Register und die dazugehörigen Transaktionsaufzeichnungen zugreifen. Durch dieses Netzwerk und das Register muss eine Transaktion im Gegensatz zum herkömmlichen Verfahren nur ein einziges Mal aufgezeichnet werden. Blockchain und DLT werden übrigens häufig gleichgesetzt und sind Synonyme füreinander.
Peer-to-Peer-Netzwerk
Ein Peer-to-Peer-Netzwerk oder auch P2P ist ein Netzwerk, in dem alle Teilnehmer direkt, miteinander und mit der gleichen Berechtigung interagieren. In diesem Netzwerk nutzen Sie die Dienste des Netzwerks und stellen gleichzeitig auch diese Dienste zur Verfügung für andere. Dadurch ist auch eine Bank oder ein Notar bei einer Transaktion nicht notwendig.
Hash
Hashs bzw. Hashwerte sind in der Informatik beheimatet. Ein Hashwert zeigt innerhalb einer Datei die Verarbeitung des Inhalts, damit diese Verarbeitung bzw. dieser Inhalt einen eindeutigen Wert zuweisen zu können. Diese Werte können bei der Suche bestimmter Dateien helfen, da jeder Hashwert einzigartig ist und somit nur einer einzigen Datei zugeordnet werden kann.
In der Kryptographie werden die Hashs als Message Dienste bzw. digitale Signaturen eingesetzt. Ein Text und ein Schlüssel bilden einen Hashwert, welcher die Unversehrtheit des Textes bezeugt. Sollte dieser Text verändert worden sein, würden die Hashwerte nicht mehr übereinstimmen.
Auch in Tabellen und bei Datenstrukturen kommen Hashs zum Einsatz. Wenn etwas in einer Tabelle gespeichert werden soll, wird mithilfe einer Hashfunktion ein bestimmter Wert errechnet, der der Tabelle als Index dient. Unter diesem Index wird dann etwas abgespeichert. Eine Hashfunktion ist viel schneller als die Suche in einer Tabelle, weswegen mithilfe von Hashs sehr schnell auf Daten zugegriffen werden kann. Anders als in der Kryptographie gibt es aber nicht nur eine Datei pro Hash, es gehen auch mehrere.
Hashrate
Die Hashrate ist die Maßeinheit der Rechenleistung innerhalb eines PoW-Netzwerkes, wie z.B. Bitcoin. Diese Maßeinheit beschreibt die Geschwindigkeit, in der innerhalb von PoW-Netzwerken neue Hashs errechnet werden. Je besser die Rechenleistung des Computers ist, desto höher ist auch die Hashrate. Gerechnet werden die errechneten Hashs in der Sekunde. Somit liegt die Hashrate bei einer Rechenleistung von einem Hash die Sekunde bei 1 H/s und bei 1.000.000.000.000 Hashs die Sekunde bei 1 TH/s (Terrahash/Sekunde).
Nodes
Was sind Nodes? Der Begriff Nodes kommt aus dem Englischen und bedeuten Knoten und genau darum geht es auch. Nodes in der Blockchain sind Netzwerkknoten. Teilnehmer einer Blockchain bzw. deren Computer werden als Nodes bezeichnet. Diese Nodes sind auf der gesamten Welt verteilt und bilden zusammen das Grundgerüst einer Blockchain.
Durch diese Nodes wird das Netzwerk dezentral gehalten und bedarf keiner hohen Bandbreite bei der Bearbeitung von vielen Anfragen, wie es bei einem zentralen Netzwerk der Fall ist. Je mehr Nodes vorhanden sind, desto stabiler ist das Netzwerk und desto sicherer ist es auch gegenüber Ausfällen, wie durch Cyberangriffen.
Token
Der Begriff Token ist im Grunde nichts anderes als ein Begriff für Krypto-Vermögenswert oder Kryptowährung. Wer einen solchen Token besitzt, welcher in Verbindung mit einem Kryptowert steht, darf Handlungen auf der Ressource, meistens eine Blockchain, vornehmen. Jedoch können Handlungen nur auf der Blockchain vorgenommen werden, zu der der Token gehört.
Konsensmodelle einer Blockchain
Damit die einzelnen Datensätze der Blockchain auch wirklich richtig sind und die Fälschungssicherheit auch weiterhin besteht, bedarf es ein einer Überprüfung. Diese Überprüfung wird durch das Konsensmodell durchgeführt. Um validiert zu werden, muss unter den Teilnehmern des Netzwerks ein Konsens vorhanden sein. Erst wenn die Mehrheit zustimmt, wird die zu überprüfende Version der Datenbank zur neuen gültigen Version. Ist die Mehrheit jedoch dagegen, wird der neue Block abgelehnt und nicht Teil der Blockchain. Um den Konsens zu überprüfen, gibt es mehrere Möglichkeiten. Die zwei bekanntesten Modelle sind Proof-of-Work und Proof-of-Stake.
Proof-of-Work (PoW)
Bei dem Proof-of-Work (PoW) Modell besteht die Überprüfung in der Lösung komplexer mathematischer Aufgaben mithilfe der eigenen Hardware. Wenn die Aufgabe gelöst wurde und ein Teilnehmer den passenden Hash gefunden hat, schickt dieser Teilnehmer seinen Block an das P2P-Netzwerk zur Überprüfung. Ist die Lösung valide, wird der Block in die Blockchain aufgenommen.
Belohnt wird die verwendete Rechenleistung und das Lösen der Aufgabe häufig mit der Währung der Blockchain. Gerade Bitcoin arbeitet mit diesem Prinzip und gibt als Belohnung für das Anhängen eines neuen Blocks eine gewisse Menge an Bitcoins an den Teilnehmer, der den Block anhängen darf, also der die Lösung zuerst gefunden hat.
Vorteile von PoW
Alle Teilnehmer beim PoW-Modell erhalten immer dieselbe Anzahl als Belohnung. Es geht also nicht, dass jemand durch einen Betrug eine höhere Anzahl einer Währung erhält als ein anderer. Außerdem sind die Daten gut vor einer Manipulation geschützt. Außerdem ist die Blockchain beim PoW-Modell gut vor Angriffen geschützt, da diese viel zu viel Rechenleistung in Anspruch nehmen müssten.
Nachteile von PoW
Dadurch, dass beim Proof-of-Work-Modell die Erstellung eines Blockes für die Blockchain von der Rechenleistung der Hardware abhängig ist, treten die einzelnen Teilnehmer mit ihrer Rechenleistung gegeneinander an. Teilnehmer, die ein Rechenzentrum mit einer höheren Rechenleistung benutzen, werden weitaus häufiger einen Block für die Blockchain validieren können als Teilnehmer, die ihren Rechner zuhause dafür benutzen.
Außerdem wird für die Berechnung der Aufgabe sehr viel Energie benötigt. Zum einen werden die Aufgaben immer komplexer, wodurch immer mehr Energie benötigt wird, zum anderen erfüllt das Ergebnis der Berechnung außer der Validierung keinen großen Zweck. Deswegen wird dieses Konsensmodell als sehr energieineffizient, energieverschwenderisch und nicht umweltfreundlich angesehen und erhält deswegen auch wir Kritik.
Proof-of-Stake (PoS)
Anders als beim PoW werden beim Proof-of-Stake (PoS) die neuen Blöcke der Blockchain nicht durch Mining generiert und erstellt, sondern durch den Besitz von Anteilen an der Kryptowährung. Diese Anteile dienen als Grundlage für eine Validierung von neuen Blöcken. Bei PoS muss ein Block, bevor er an die Blockchain angehangen wird validiert werden. Diese Validierung übernehmen die Teilnehmer und grundsätzlich kann jeder Teilnehmer den neuen Block validieren, sofern dieser Token in seinem Wallet besitzt. Je mehr Anteile (Stakes) ein sogenannter Validierer bzw. Validator besitzt, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass dieser zur Validierung eines neuen Blocks ausgewählt wird.
Ein Validierer stellt bei der Validierung eines Blockes für die Blockchain eine gewisse Rechenleistung zur Verfügung und erhält nach erfolgreicher Validierung eine Transaktionsgebühr. Das Proof-of-Stake Modell ist aufgrund der Auswahl anhand von Anteilen mit einer Lotterie zu vergleichen. Jedoch haben die Valadierer mit einem höheren Anteil auch eine höhere Wahrscheinlichkeit gezogen zu werden.
Vorteile von PoS
Da das PoS Modell nicht auf dem Mining von neuen Blöcken, sondern auf der Validierung durch Anteile an der Blockchain basiert, ist der Energieverbrauch dieser Methode viel geringer als beim PoW Modell. Außerdem ist die Rechenleistung bei diesem Modell nicht von Bedeutung, wodurch eine höhere Rechenleistung keinen Vorteil mit sich bringt.
Des Weiteren werden Validierer bestraft oder direkt vom Netzwerk ausgeschlossen, wenn sie betrügen oder sich in irgendeiner Art und Weise nicht regelkonform verhalten. Wenn sie ausgeschlossen werden, verlieren die Validierer ihre gesamten Anteile an der Währung bzw. an der Blockchain. Dadurch ist sichergestellt, dass die Validierer gewissenhaft arbeiten, da sie ziemlich viel riskieren. Dadurch wird auch die Sicherheit weiter erhöht.
Nachteile von PoS
Bei dem PoS Modell ist eine komplette Dezentralisierung ebenfalls schwierig umzusetzen. Zu Beginn, wenn der Preis der Währung noch gering ist, können viele auch mit wenigen Anteilen an der Auswahl für die Validierung teilnehmen. Wenn der Preis jedoch ansteigt, werden kleine Investoren zwangsläufig ausgeschlossen.
Dazu ist gerade dadurch, dass mehr Anteile eine erhöhte Wahrscheinlichkeit einen neuen Block zu validieren mit sich bringen, auch mit einem Monopol oder Oligopol zu rechnen. Wenn Investoren am Anfang der Währung besonders viele Anteile kaufen, haben diese einen großen Anteil an der Währung, werden häufiger als Validierer gewählt, wodurch sie weitere Anteile erhalten. Mit ganz viel Pech kann sich dadurch ein Monopol oder Oligopol entwickeln.
Vorteile und Nachteile einer Blockchain
Es gibt einige Vorteile, die Technologie der Blockchain gegenüber anderen Technologien hat. Gerade In Bezug auf Sicherheit, Transparenz und Zeitersparnis hat die Technologie ihre Stärken. Wir erklären Ihnen Nachfolgend einige der Vorteile der Blockchain. Es gibt jedoch auch Nachteile, welche wir Ihnen nachfolgend ebenfalls aufzeigen und erklären.
Vorteile der Blockchain
Sicherheit
Die Sicherheit bei einer Blockchain ist sehr viel höher als bei anderen Technologien. Das liegt vor allem daran, dass die Daten auf der Blockchain verschlüsselt gespeichert werden. Ebenso müssen alle Nodes des Netzwerks über die Richtigkeit der Daten einig sein und diese Daten dann auch validieren. Außerdem können die Daten, wenn sie einmal auf der Blockchain gespeichert sind, nicht mehr verändert werden. Dazu wird eine Kopie jeder Blockchain auf den Geräten aller Nodes gespeichert, wodurch auch eine Manipulation zusätzlich sehr stark erschwert wird.
Transparenz
Jede Transaktion, die auf mit der Blockchain zusammenhängen, wird auch auf dieser gespeichert. Jede jemals auf dieser Blockchain gespeicherte Transaktion oder auch Aktion kann zu jeder Zeit eingesehen und überprüft werden. Diese Daten können auch wie bereits erwähnt nicht mehr verändert werden, wodurch eine hohe Transparenz gewährleistet wird.
Dezentrale Struktur
Anders als bei anderen Technologien gibt es bei Blockchains keinen zentralen Server, sondern durch die Nodes viele verschiedene. Dadurch wird die Blockchain dezentral gespeichert und läuft selbst dann, wenn einzelne Nodes ausfallen, einfach weiter. Einen kompletten Ausfall, wie bei einem zentralen Server möglich, gibt es somit nicht.
Kostenersparnis
Die Kosten werden durch das Wegfallen von einer Kontrolle, welche meist von Dritten ausgeführt wird, gesenkt. Aufgrund der nicht fehlenden Manipulationsmöglichkeiten muss keine Kontrolle durchgeführt werden. Dazu senken sich auch die Kosten für Serverleistungen, da eigene Server nicht mehr zwingend benutzt werden müssen. Es müssen zudem keine teuren Sicherheitsvorkehrungen für die Daten getroffen werden, da diese bereits durch die Blockchain stark geschützt sind. Dadurch, dass viele Funktionen in der Blockchain zusammenfallen, werden Unternehmen viel effizienter und sparen dadurch weitere Kosten.
Nachteile einer Blockchain
Hoher Speicheraufwand
Dadurch, dass die Blockchain mit jedem Block immer länger und größer wird, bedarf es für die Blockchains auch einen hohen Speicheraufwand. Je länger die Kette, desto höher ist der benötigte Speicherplatz.
Zu neue Technologie
Die Technologie der Blockchains ist noch sehr neu. Dadurch, dass die Technologie so neu ist, gibt es noch kaum realisierbare Einsatzmöglichkeiten für diese Technologie. Gerade für Unternehmen ist es schwierig, Blockchains einzubauen. Dazu kommt auch, dass es noch viel zu wenige Experten für diese Technologie gibt, wodurch eine kompetente Beratung schwierig wird.
Fazit
Die Blockchain-Technologie ist definitiv etwas, was uns auch in der Zukunft noch beschäftigen wird. Die Einsatzmöglichkeiten sind vielversprechend und auch die hohe Sicherheit ist sehr ansprechend. Dennoch ist diese Technologie noch sehr jung und muss weiterentwickelt werden. Es gibt auch noch einige Probleme, die gelöst werden müssen, um das volle Potential der Technologie nutzen zu können. Wie die Zukunft aussehen wird, muss man abwarten, aber wir denken, dass die Blockchains ein Teil davon sein werden.
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