Was ist Blockchain? – Einfach und verständlich erklärt

Die Blockchain, auch Distributed Ledger Technology (DLT) genannt, ist wohl eine der größten wirtschaftlichen Innovationen der jüngsten Zeitgeschichte. Die Titel von Zeitungsartikeln, wie „Blockchain wird das Internet revolutionieren“ vom Bayerischen Rundfunk, „Das gewaltige Potenzial des digitalen Datenregisters“ von BeraterNews oder „Große Erwartungen an die Blockchain-Technologie“ vom Deutschlandfunk, zeugen davon.

Auf den ersten Blick ist eine Blockchain (deutsch für Blockkette) jedoch nichts anderes als ein digitales Kontenbuch oder besser eine Datenbank. Das ist nicht unbedingt neu oder besonders.

Digitale Kontenbücher gibt es bereits seit der Etablierung des Online-Bankings, digitale Datenbanksysteme sogar noch länger. Was ist dran am revolutionären Potenzial dieser Technologie? Darauf soll im Folgenden näher eingegangen werden.

Die Ursprünge der Blockchain-Technologie

Um die Technologie zu verstehen, ist es nützlich einen flüchtigen Blick auf die Entwicklungsgeschichte des Bitcoin (Was ist Bitcoin?) zu werfen. Die Kryptowährung Bitcoin, die vor allen Dingen als Investment genutzt wird, und die Blockketten-Technologie sind eng miteinander verbunden. Das Aufkommen der Blockchain-Technologie im wissenschaftlichen Diskurs reicht bis in eine Zeit zurück, in der das Internet, so wie es heute besteht, noch nicht existierte.

Ein Anfangspunkt kann 1979 gesetzt werden, als Ralph Merkle auf das Merkle-Tree-Prinzip stieß. Ein weiteres Ereignis kann auf das Jahr 1983 datiert werden. In diesem Jahr wurde von David Chaum das erste Whitepaper publiziert, welches eine elektronische Währung beschreibt. Ein Jahrzehnt später beschrieben W. Scott Stornetta und Stuart Haber Grundlagen zu einer kryptografisch abgesicherten Verkettung einzelner digitaler Hash-Blöcke, welche heute die einzelnen Bestandteile einer Blockkette ausmachen.

1997 schlug Adam Back die Grundlage des Proof-of-Work-Algorithmus von Bitcoin vor, um das Konzept einer digitalen Währung umsetzen zu können. Das Proof-Konzept wurde ursprünglich gegen Denial-of-Serivce-Attacken und E-Mail-Spams verwendet. Die oben beschriebenen Entwicklungsschritte sind Teil eines wissenschaftlichen Diskurses. Dieser Diskurs ebnete der Kryptowährung Bitcoin den Weg. Diese digitale Währung wurde 2008 von Satoshi Nakamoto in einem Whitepaper beschrieben. Fest steht, dass die Blockchain-Technologie ein wesentlicher Bestandteil des Bitcoins ist. Doch im folgenden Artikel wollen wir Ihnen zeigen, was Merkle-Trees, Hash-Blöcke, Proof-of-Work-Algorithmen und Kryptowährungen mit der Blockchain zu tun haben.

Blockchain Definition und Erklärung

Die Blockchain bezeichnet eine neuartige Technologie, durch welche es möglich wird jegliche Art von Information in einer öffentlich einsehbaren Datenbank zu speichern, zu verarbeiten, zu teilen und zu verwalten. In einer kontinuierlichen Liste von Datensätzen, auch als Blocks oder Blöcke bezeichnet, werden diese mittels der Kryptographie verkettet. Den Anfang einer jeglichen Blockchain macht der Schöpfungsblock oder besser der Genesis Block.

Die Blockchain ist ein unbestechliches digitales Hauptbuch von wirtschaftlichen Transaktionen, das so programmiert werden kann, dass es nicht nur finanzielle Transaktionen, sondern praktisch alles von Wert erfasst

Don & Alex Tapscott, Autoren Blockchain Revolution (2016)

Die Idee

Die ursprüngliche Idee der Blockchain wird im Bitcoin-White Paper beschrieben. Die hinter dem Pseudonym Satoshi Nakamoto steckende Person oder Gruppe beschreibt darin bestehende, gravierende Probleme im Umgang mit monetären Werten. Zentralisierten Institutionen, wie Banken, Versicherungen oder Regierungen, wird im Umgang mit monetären Werten ein Vertrauensmissbrauch vorgeworfen.

So nutzen Banken beispielsweise das ihnen anvertraute Geld, um damit selbst ineffiziente und kostenintensive Geschäfte zu betreiben. Ein denkbares Beispiel dafür ist die geplatzte Immobilienblase in den USA 2008, welche weltweite, negative Auswirkungen auf das globale Wirtschaftssystem hatte und dafür sorgte, dass tausende Menschen in existenzielle Nöte kamen. Um einem Vertrauensmissbrauch, und dem damit einhergehenden Datenmissbrauch, auf einer systemischen Ebene vorzubeugen, wurde diese neue Technologie entwickelt. Eine Veruntreuung von Geldern, Vertrauensmissbrauch oder schlichtweg Betrug wird durch diese neue Technologie erschwert.

Das Funktionsprinzip einer Blockchain

Der Ausgangspunkt der Blockchain-Technologie ist die Verschiebung der Kontrolle von monetären Werten oder von Informationen. Die Kontrolle über monetäre Werte und Informationen wird sozusagen dezentralisiert. Das heißt, dass die Informationen, über welche eine Bank verfügt, jedem öffentlich zugänglich gemacht wird.

In erster Linie klingt das schwachsinnig, weil auf diese Weise jeder die Daten des anderen einsehen könnte. Wenn Lisa ein Konto bei der Sparkasse betreibt, kann Paul einsehen, wie es um die Finanzen von Lisa steht. Im gleichen Zuge kann Lisa aber auch die Kontodaten von Paul einsehen. Diese Daten könnten von jedem missbraucht werden.

Anonymität und Pseudonymität

Aus diesem Grund werden die Konten innerhalb einer Blockchain anonymisiert. Jedes Konto verfügt über eine eigene Adresse, welche aus einer Abfolge von Zahlen und Buchstaben besteht. Auf diese Weise kann zwar jeder jedes Konto betrachten und sehen, wie viel Geld auf das Konto überwiesen wird, wie viel Geld von diesem Konto überwiesen wird und wie der aktuelle Kontostand aussieht, aber das Konto kann keiner realen Person zugewiesen werden. Die Verwendung einer Blockchain erfolgt in der Regel anonym. 

Die Anonymität der Nutzer der Blockchain wird dann aufgehoben, wenn die öffentliche Adresse (vergleichbar mit einer IBAN) einem Namen zugeordnet werden kann. Ist dies der Fall, so lassen sich von der öffentlichen Adresse alle weiteren Transaktionen der Person einsehen und die Anonymität weicht einer abgeschwächten Form – der Pseudonymität.

Dezentralität

Weiterhin werden die Informationen über einzelne Konten nicht mehr zentral gespeichert. Die Kontoinformationen von Paul und Lisa werden so beispielsweise nicht mehr nur auf einem Server der Deutschen Bank gespeichert. Die Blockchain, als Kontenbuch betrachtet, wird innerhalb eines dezentralen Computer-Netzwerkes gespeichert. Das bedeutet, dass weltweit viele verschiedene Computer über das Internet miteinander verbunden sind. Jeder dieser Computer hat das gesamte Kontenbuch gespeichert.

Transparenz

Wenn Karsten innerhalb der Blockchain auf seinem Computer einträgt, dass auf seinem Konto eine Million Euro liegen, obwohl er sie nicht besitzt, kann der Betrug automatisch von Paul und Lisa erkannt werden. Denn sie können auf ihren Computern jeweils im Kontenbuch nachschauen, ob Karsten wirklich eine Million Euro auf seinem Konto hatte. Sie können dpann sehen, dass Karsten betrügen will und ihn aus dem gemeinsamen Netzwerk ausschließen.

Sicherheit

Auf diese Weise werden Betrüger schnell ausfindig gemacht. Über das dezentrale Netzwerk können Betrüger durch den Abgleich der jeweiligen Blockchain-Versionen ausfindig gemacht und aus dem Netzwerk ausgeschlossen werden. Auf dieselbe Art und Weise könnten die Kunden einer Bank erkennen, wenn ihr eigenes Geld von ihrem Banker für falsche Zwecke genutzt wird. Dadurch entsteht Sicherheit. Anonymität, Dezentralität und Sicherheit sind drei wichtige Merkmale der Blockchain-Technologie.

Die Verwendung einer Blockchain erfolgt in der Regel anonym

Die Technische Funktionsweise einer Blockchain

Die Funktionsweise einer Blockchain kann durch die Bitcoin-Blockchain beschrieben werden. Bitcoin bezeichnet eine digitale Einheit, welche als Wertträger funktioniert. Bitcoins werden durch den sogenannten Proof-of-Work-Algorithmus erzeugt. Dieser Algorithmus ist in eine Software integriert, welche von einzelnen Computern oder ganzen Computer-Pools innerhalb des Bitcoin-Netzwerkes heruntergeladen und betrieben werden kann. Der Algorithmus wird verwendet, um getätigte Transaktionen (Überweisungen) von einem Konto auf ein anderes Konto mit anderen Transaktionen so zu verrechnen, dass der gesamte Datensatz verschlüsselt in die Blockchain integriert werden kann. Dieser Rechenprozess wird allgemein auch Mining (deutsch schürfen) genannt.

Kryptografie

Wenn Paul einen Bitcoin an Lisa, Johann einen Bitcoin an Paula und Peter einen Bitcoin an Sophie überweist, werden alle Transaktionen durch eine Hash-Funktion kryptografisch verschlüsselt und in einem Transaktionsblock zusammengefasst. Die Transaktionen werden miteinander verrechnet, weil das Zeit und Speicherplatz einspart. Für jeden neu erstellen Block, erhalten Miner, also Betreiber eines Computers innerhalb des Bitcoin-Netzwerkes, der Transaktionsdaten über die Hash-Funktion miteinander verrechnet, eine Belohnung von aktuell 6,25 Bitcoin. Nach 740.000 abgeschlossenen Blöcken, also voraussichtlich im Mai 2024, wird diese Belohnung allerdings auf 3,125 BTC halbiert. Die Miner können die neu erzeugten Bitcoins sofort verkaufen, um einen Gewinn zu erzielen.

Algorithmus

Der Algorithmus, mit welchem das Bitcoin Mining betrieben wird, ist der SHA-256-Algorithmus. Durch ihn werden die Transaktionsinformationen in Hexadezimalzahlen umgewandelt und einem Platz innerhalb der Blockkette zugewiesen. Die neu erzeugten Hash-Blöcke enthalten dabei eine Information des jeweils vorher eingefügten Hash-Blocks, die Rede ist von der sogenannten Nonce. Da die Blöcke sich durch diesen Ansatz miteinander verketten, spricht man von einer Blockchain oder Blockkette.

Die Blockchain ist aus technischer Perspektive, nichts anderes als eine Aneinanderreihung von Hash-Blöcken. Das ist ungefähr so, als würde ein Banker 10 € von Paul entgegennehmen und im eigenen Kontenbuch, wo alle Einzahlungen eingetragen sind, ein „+“ machen. Das „+“ steht dabei für den Betrag von 10 €. Der Banker verschlüsselt den Betrag, weil niemand außer ihm wissen soll, wie viel Paul auf die Bank eingezahlt hat. Der Banker nutzt dabei für jede neue Einzahlung ein anderes Symbol, welches jedoch eine bestimmte Ähnlichkeit mit dem jeweils vorherigen Symbol hat. Zahlt Lisa ebenfalls 10 € ein, trägt der Banker ein „-“ statt eines „+“ ein. „-“ bedeutet in diesem Falle, dass Lisa 10 € einzahlte.

Je mehr, desto…

Je mehr Transaktionen innerhalb des Bitcoin-Netzwerkes getätigt werden, desto mehr Blöcke müssen durch Mining erzeugt werden. Ebenso, je mehr Blöcke in die Blockchain integriert werden, desto größer wird diese und desto mehr Bitcoins wurden erzeugt. Und zu guter Letzt, je mehr Bitcoins erzeugt wurden, desto mehr Transaktionen können getätigt werden. Bei jedem neu erzeugten Block, wird auf jedem Computer, auf welchem die Bitcoin-Blockchain gespeichert ist, eine Aktualisierung gespeichert.

Was ist eine Blockchain? – Das Fazit

Die Blockchain Technologie revolutioniert den gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Umgang mit sensiblen Informationen und monetären Werten. Durch die Technologie werden Informationsflüsse schneller, sicherer und zuverlässiger. Sie funktioniert anonym und dezentralisiert.

Allerdings stehen wir aktuell erst am Anfang dieser neuen Technologie. Schwachstellen wie die Skalierbarkeit und die schwierige Integration in bestehende Systeme werden wohl in absehbarer Zeit behoben. Kryptowährungen wie IOTA forschen sogar bereits an Weiterentwicklungen der Blockchain, wie z.B. dem Tangle.

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