Was steckt hinter der Business Blockchain Quorum?

Die amerikanische Großbank JP Morgan Chase ist so etwas wie ein Pionier im Bereich der Einführung der Blockchain-Technologie im Finanzsektor. Die Bank mit Sitz in New York arbeitet derzeit an einer eigenen Kryptowährung, die den Namen „JPM Coin“ trägt. Zudem wickelt JP Morgan Ein- und Auszahlungen in Fiat-Währung für die großen amerikanischen Kryptobörsen Coinbase und Gemini ab. Gleichzeitig hat JP Morgan mit Quorum eine revolutionäre Blockchain-Infrastruktur entwickelt.

Quorum ist auf den Einsatz in Unternehmen ausgerichtet und soll dort im Speziellen die finanzielle Abwicklung verbessern. Quorum selbst basiert auf Ethereum, jedoch unterscheidet sich das Protokoll hinter JP Morgans Blockchain-Projekt in mehreren Punkten von Ethereum. Ein wesentliches Merkmal von Quorum ist beispielsweise die Möglichkeit, Transaktionen zum einen öffentlich und zum anderen privat in einem anonymen Umfeld abzuwickeln.

Im Folgenden gehen wir im Detail auf das von JP Morgan entwickelte Projekt ein und erklären die Besonderheiten von Quorum.

JP Morgan entwickelt Quorum – das steckt hinter der Business-Blockchain

JP Morgan, eine weltbekannte Großbank aus den Vereinigten Staaten, hat bereits früh das große Potenzial der Blockchain-Technologie erkannt. Zu diesem Zweck arbeitet das Institut an mehreren Blockchain-Projekten für das eigene Unternehmensumfeld, aber auch für externe Kunden. Eines dieser Projekte ist beispielsweise die Blockchain-Infrastruktur Quorum. In Zusammenarbeit mit der Ethereum Enterprise Alliance und Microsoft wurde auf Basis von Go Ethereum, dem Basis-Code der Ethereum-Plattform, das Grundgerüst von Quorum entwickelt. Die Blockchain-Infrastruktur hat das Ziel, den Zahlungsverkehr in einem Unternehmen transparent und manipulationssicher abzuwickeln.

Bis heute lassen sich noch viele Parallelen zu Ethereum erkennen. So findet die Funktionsweise von Gas weiterhin Anwendung. Allerdings ist die Bepreisung von Gas kein Faktor mehr bei Quorum. Um den zuvor erwähnten Datenschutz zu gewährleisten, nutzt Quorum die sogenannte Enklave. Diese arbeitet eng mit dem Transaktionsmanager zusammen und verwaltet die Verschlüsselung isoliert. Die Enklave parallelisiert bestimmte Krypto-Operationen durch kryptografische Verfahren und sorgt dadurch für eine Leistungsverbesserung des Gesamtsystems. Für die Zukunft soll durch die Kooperation mit dem Londoner Start-up Aztec zudem ein Zero-Knowledge-Protokoll integriert werden. Dieses könnte die Privatsphäre von Quorum noch weiter verbessern.

Quorum soll die Hürden, die den Einsatz vieler bestehender Blockchain-Projekte im Unternehmensumfeld verhindern, ausmerzen. Im Kern haben sich die Entwickler auf vier Punkte festgelegt, denen ein besonderes Augenmerk bei der Konzeption von Quorum zugerichtet wurde. In der Praxis sind das ein umfassendes Berechtigungs- und Zugangsmanagement, der Datenschutz der Netzwerkteilnehmer, ein auf Abstimmungen basierender Konsensmechanismus und eine verbesserte Skalierbarkeit. Insbesondere die ersten beiden Punkte sind für einen nachhaltigen und erfolgsversprechenden Einsatz im Unternehmensumfeld unabdingbar. JP Morgan unterhält Quorum heute zusammen mit einem Bankennetzwerk, dem über 300 Banken angehören.

Baldet: $JPM built #Quorum as an open source #blockchain foundation for next generation banking systems that puts cybersecurity first. pic.twitter.com/ueUmDi9mRR

— J.P. Morgan (@jpmorgan) October 24, 2017

Quorum in der Praxis: So funktioniert die Blockchain-Infrastruktur

Wie bereits erwähnt hat Quorum das Ziel, den unternehmensinternen und institutionellen Zahlungsverkehr zu revolutionieren. Die Bedenken, die in diesen Bereichen oft herrschen und einen Einsatz der Blockchain-Technologie in der Vergangenheit oftmals verhinderten, sollen durch die auf Ethereum basierende Entwicklung JP Morgans der Vergangenheit angehören. Die Entwickler hinter Quorum haben eine zentrale Berechtigungsverwaltung im Kern der Infrastruktur implementiert. Dadurch können Unternehmen den Einsatz ihrer Quorum-Blockchain auf einen spezifischen Nutzerstamm eingrenzen, sodass die Blockchain nicht grundsätzlich öffentlich für jeden zugänglich ist. Nur, wer als autorisierter und validierter Nutzer anerkannt wird, darf überhaupt auf der Blockchain agieren. So kann beispielsweise eine Bank, welche Quorum für den digitalen Zahlungsverkehr einsetzt, genau festlegen, dass nur der eigene Kundenstamm überhaupt den Zugang zu der Blockchain erhält.

Der Datenaustausch erfolgt zudem nur nach der Genehmigung durch eine Behörde. Das bedeutet, dass eine Zahlung im Grunde einem Genehmigungsverfahren unterliegt, der durch eine zentrale Instanz geprüft und freigegeben wird. Im Zusammenhang mit diesem Punkt steht auch der zweite wichtige Aspekt, der Quorum in der Praxis auszeichnet – der Datenschutz. Im Unternehmens- und Bankenumfeld ist der Schutz persönlicher Daten der beteiligten Parteien von besonderer Wichtigkeit. Dazu zählen natürlich auch sensible Daten, wie Transaktionssummen oder Auftragsvolumina. Viele bestehende Blockchain-Projekte und Kryptowährungen können keine garantierte Anonymität und den Schutz der Persönlichkeit der Transaktionspartner garantieren. Aus diesem Grund legten die Entwickler der an Quorum beteiligten Entwickler den Fokus auf die Vertraulichkeit der persönlichen Daten der Netzwerkteilnehmer. Zu diesem Zweck bietet sich den Nutzern die Möglichkeit zwischen privaten und öffentlichen Transaktionen zu wechseln. Doch was bedeutet das genau?

Quorum führt innovatives Transaktions-Handling und neuartigen Konsens ein

Dass JP Morgan die Transparenz und Integrität in seiner Blockchain-Infrastruktur Quorum äußerst wichtig war, lässt sich vor allem an dem Umgang mit Transaktionen erkennen. Quorum bietet eine Art Schalter, mit der Transaktionen, wie von anderen Blockchains gewohnt, öffentlich einsehbar sind. Gleichzeitig können diese Transaktionen auf Wunsch aber auch in völliger Anonymität abgewickelt werden. Ein wichtiges Feature in dieser Sache ist Constellation (Vereinigung).

Constellation ist ein selbstverwaltendes Peer-to-Peer-System, in dem alle Nodes (Knoten) eine Reihe öffentlicher und privater Schlüsselpaare halten. Das System erinnert an eine Kombination aus Schlüsselservern, moderner PGP-Verschlüsselung und Mail Transfer Agents (MTAs). Constellation enthält die „Privacy Engine“, die die zuvor erwähnten privaten Transaktionen ermöglicht. Constellation ist ein eigener Dämon, der sich separat auf einem eigenen Node ausführen lässt. Darüber hinaus ist auch die Implementation als Haskell-Bibliothek denkbar. Zweiteres lässt die Implementierung einer benutzerdefinierten Speicher- und Verschlüsselungslogik zu.

Ähnlich innovativ ist auch die Wahl des Konsensmechanismus. Auch hier haben die Entwickler einen eigenen Weg eingeschlagen. Der neu geschaffene Konsensmechanismus mit dem Namen „QuorumChain“, ermöglicht die Delegierung von Stimmrechten an andere Netzwerkteilnehmer. Grundsätzlich funktioniert auch QuorumChain wie jeder andere auf Stimmrechten basierende Konsensmechanismus. Die Zuweisung der Stimmen an die Nodes erfolgt über einen Smart Contract, der innerhalb des Genesis-Blocks platziert wird. Der Vertrag hat die Aufgabe, die Abstimmungen der Nodes im Netzwerk zu überwachen und die Ergebnisse zu dokumentieren. Technisch geschieht dies durch eine Kommunikation zwischen den Abstimmungsknoten und dem Smart Contract.

Die Nodes legen sich auf einer bestimmten Höhe der Blockchain für einen spezifischen Block fest und bestätigen diesen als korrekten Block für eine Transaktion. Jede dieser Transaktionen wiederum besteht aus einem globalen Transaktions-Hash (Hash aller Transaktion in einem Block), dem Root-Hash und die Signatur des Blockerstellers. Die Konzeption von QuorumChain erinnert an dem Konsensmechanismus Raft, welcher auch in der offiziellen Dokumentation mehrfach Erwähnung findet.

Was Quorum besser als andere Blockchain-Projekte macht

JP Morgan war sich bei der Entwicklung von Quorum bewusst, dass eine Business-Blockchain nur funktioniert, wenn sie entsprechend performant ist. Das bedeutet, dass das Netzwerk auch bei regem Treiben durch eine kurze Transaktionszeit und unterbrechungsfreie Handhabung überzeugt. Als Maßstab galten bestehende Blockchain-Projekte, wie Ethereum oder Bitcoin, die unter Umständen genau in diesen Punkten Schwächen offenbaren. Die amerikanische Großbank wirbt heute offensiv damit, dass Quorum in jedem Fall ohne spürbare Performanceeinbußen hunderte Transaktionen pro Sekunde verarbeiten kann. Damit wären optimale Bedingungen für den Einsatz in der durch etliche Transaktionsverläufe geprägten Finanzindustrie geschaffen. Doch wie schafft Quorum das?

Die Antwort findet sich in der vorherigen Beschreibung des Konsensmechanismus. Die Entwickler hinter der Blockchain-Infrastruktur haben erkannt, dass die Einfachheit der Schlüssel zum Erfolg ist. Der simple Konsensmechanismus, welcher auf Basis eines Smart Contract Stimmrechte verteilt, findet auf eine relativ kleine Auswahl an Nodes Anwendung. Das ist in der Praxis wesentlich effizienter als auf Nachweise basierende Konsensalgorithmen, also dem von anderen Kryptowährungen bekannten Proof-of-Work. Zudem ist Quorum branchenunabhängig einsetzbar. Zwar liegt das Hauptaugenmerk zweifellos auf dem Einsatz in der Finanzwelt, doch letztlich kann Quorum überall dort implementiert werden, wo eine zentrale Datenbank benötigt und die Vorteile der Blockchain-Technologie nützlich werden könnten.

Fazit: JP Morgans Quorum könnte die Blockchain ins Unternehmen bringen

In der Informatik ist ein Quorum eine bestimmte Komponente, die in einem Computercluster zur Wahrung der Datenintegrität dient. Daher kommt es nicht von ungefähr, dass sich JP Morgan die Bezeichnung als Namen für seine Blockchain-Infrastruktur zu Nutzen gemacht hat. Quorum steht für eine bedingungslose Performance, ein umfassendes Berechtigungsmanagement und hohe Datenschutzstandards. So können beispielsweise Transaktionen nach Wahl öffentlich, aber auch privat verschickt werden.

Obwohl die Blockchain-Infrastruktur technisch auf Ethereum basiert, haben die beiden Blockchain-Projekte nicht mehr viel gemein. Das liegt insbesondere daran, weil die Entwickler von Quorum viele der bekannten Schwächen Ethereums bereits bei der Entwicklung umgangen haben. JP Morgan war bewusst, dass der Einsatz im Unternehmensumfeld nur realisierbar ist, wenn allem voran die Skalierungsprobleme von Ethereum ausgemerzt werden können. Dies ließ sich schließlich durch einen innovativen Konsensmechanismus erreichen.

Mit dem Open-Source-Projekt Quorum eröffnet die New Yorker Bank JP Morgan Chase Unternehmen den Zugang zur Blockchain-Technologie. Quorum ist so konzipiert, dass es grundsätzlich branchenunabhängig einsetzbar ist. Obwohl die Blockchain-Infrastruktur bereits heute großen Wert auf den Datenschutz legt, ist für die Zukunft auch noch der Einsatz eines Zero-Knowledge-Protokolls geplant. Quorum könnte daher die ideale Lösung für Unternehmen und Institute sein, die ihre Transaktionen sicher und vor allem schnell über ein zentrales System abbilden wollen.