Blockchain, ein Begriff an dem heute keiner mehr vorbeikommt. Überall ist von der Blockchain-Revolution die Rede, ob auf YouTube, in Podcasts, Büchern oder Artikeln, die Blockchain-Technologie ist DAS Thema, auch für große Unternehmen wie McDonalds, Nestlé, oder IBM. Letzteres betreibt beispielsweise die Plattform „Food Trust“. Diese basiert auf Blockchain-Technologien und dient zur Rückverfolgung von Lebensmitteln, um mehr Transparenz zu schaffen.
Den Meisten dürfte das Wort Blockchain aber im Zusammenhang mit der Kryptowährung Bitcoin bekannt vorkommen.
Doch was genau macht eine Blockchain? Wie funktioniert sie? In welchen Bereichen wird sie bereits eingesetzt und wo liegt ihr Potential in die Zukunft? In diesem Artikel erklären wir Ihnen einfach und verständlich alles, was Sie über Blockchains wissen müssen.
Was genau macht eine Blockchain so revolutionär?
Die Blockchain-Technologie hat sich einen Namen als nahezu manipulationssichere Technologie für Onlinetransaktionen gemacht. Genau deshalb spielt sie eine revolutionäre Rolle beim Thema Sicherheit und Vertrauen, wenn es um den Austausch kritischer und sensibler Informationen zwischen mehreren Parteien geht. Themen die, vor allem seit der globalen Finanzkrise 2008, noch mehr im Fokus stehen.
Immer wieder wird Banken, Versicherungen und anderen zentralen Institutionen vorgeworfen das Vertrauen ihrer Kunden im Umgang mit monetären Werten missbraucht zu haben.
Wie würde es unsere Welt verändern, wenn diese zentralen Instanzen plötzlich überflüssig wären? Wenn Transaktionen sicher wären und keinen Umweg mehr über potentiell korrupte Instanzen nehmen müssten, die bestochen oder gehackt werden können?
Genau eine solchen Idee wurde 2008 unter dem Pseudonym Satoshi Nakamoto unterbreitet. Es war die Geburtsstunde von Bitcoin, einer Kryptowährung, die es ermöglicht sicher online zu bezahlen und das ohne auf Kontrollinstanzen wie Banken angewiesen zu sein.
Die Blockchain ist eine Art Buchhaltungssystem für Bitcoins, diese würden ohne Blockchain nicht funktionieren. Dabei sind Bitcoins aber nur eine von vielen Anwendungsmöglichkeiten für Blockchains. Vereinfach gesagt, auf einer Straße (Blockchains) kann nicht nur ein Auto (Bitcoins) eines bestimmten Typs fahren, sondern unterschiedliche Autos.
Theoretisch sind Blockchains in all jenen Kontexten denkbar in denen kritische Informationen zwischen mehreren Parteien ausgetauscht werden, wie etwa in bei Banken, Behörden, Nahrungsmittelproduzenten oder in der Logistik.
Durch den Wegfall zentraler Instanzen ermöglicht die Blockchain-Technologie somit auch eine Verschiebung der Kontrolle, weg von besagten Instanzen.
Blockchain im Detail: Was ist eine Blockchain und wie funktioniert sie?
Eine Blockchain ist eine dezentrale Datenbanktechnologie. Die Datenbanken sind auf vielen verschiedenen Computern weltweit verteilt und online verbunden. Jede Datenbank besitzt die gleichen vollständigen Informationen. Die Integrität dieser Datenbank, also der Schutz vor nachträglicher Manipulation, wird durch kryptographische Verkettung sichergestellt, das heißt, der Hashwert des vorangegangenen Datensatzes (genannt Block) wird im jeweils nachfolgenden Datensatz (Block) gespeichert. So entsteht wortwörtlich eine Kette von Blöcken, die Blockchain.ie dies im Detail funktioniert lesen Sie hier: „Die Funktion einer Blockchain anhand von Bitcoin einfach erklärt“ (Sprungmarke zur entsprechenden Überschrift weiter unten im Text setzen)
Aktuell ist die Bitcon-Blockchain weltweit die längste bestehende Datensatzkette.
Transparenz und Pseudonymität bei Blockchains
Alle getätigten Transaktionen werden in der Datenbank gespeichert und sind öffentlich und zeitlich unbegrenzt für alle Nutzer einsehbar. Also so, als könnten sie alle Konten und Transaktionen einer bestimmten Bank einsehen. Da dies aber missbräuchlich gebraucht werden könnte, werden die entsprechenden Konten pseudonymisiert.
Pseudonymisiert heißt, das personenbezogene Daten so verändert werden, dass sie gar nicht mehr oder nur unter sehr großem Aufwand einer realen Person zugeordnet werden können. Daher sehen die anderen Nutzer also nicht die Namen der anderen Nutzer, sondern ähnlich wie bei einer Kontonummer, erhält jeder Nutzer eine eigene Adresse, die aus Buchstaben und Zahlen besteht. Die Identität der echten Person wird aber nicht durch diese Adresse preisgegeben, solange die jeweilige Person diese Informationen nicht bei einer Transaktion oder auf anderem Wege preisgibt.
Generell empfiehlt es sich eine solche Adresse nur einmal zu nutzen, damit nicht eben irgendwann doch die Verbindung zwischen Adresse und Identität hergestellt werden kann.
Die Funktion einer Blockchain anhand von Bitcoin einfach erklärt
Um genau zu verstehen, was die Manipulation einer Blockchain Datenbank so schwer oder unmöglich macht, gilt es die folgenden Begriffe und ihre Beziehung zueinander zu verstehen:
- Mining,
- Konsensverfahren
- Hashwert
Mining eines Blocks
Die Begriffe Mining und Miner sind nicht grundlos eine Anlehnung an dem Bergbau. Genau wie beim Kohleabbau oder Goldschürfen, schürft der Miner im Grunde Bitcoins.
Miner innerhalb eines Blockchain-Netzwerkes stellen Rechenleistung zur Verfügung, um komplizierte kryptographische Aufgaben zu lösen und dadurch einen Datensatzblock, die Transaktionen, zu verifizieren. Wurde diese Aufgabe erfolgreich gelöst, wird ein neuer Block generiert. Dadurch wird das Netzwerk ständig kontrolliert.
Sozusagen als Belohnung für das Bereitstellen der Rechenleistung und lösen der Aufgabe, erhält der Miner Bitcoins. Daher werden durch das Mining neue Bitcoins ins System eingeführt.
Als Bitcoins noch ganz am Anfang standen, konnte man noch vom Heimcomputer diese kryptographischen Aufgaben lösen, heute reicht die Rechenleistung dafür längst nicht mehr aus.
Gab es damals noch 50 Bitcoins für den Abschluss eines Blocks, sind es heute 12,5 Bitcoins, die Belohnung wird nach jeweils 210.000 Blöcken halbiert. Dies hat zur logischen Folge, dass nicht endlos viele Bitcoins geschürft werden können. Die Anzahl an Bitcoins ist auf 21 Millionen Coins begrenzt.
Konsensverfahren – verifizieren eines Blocks
Aber wie genau verifiziert der Miner einen Block? Es kommt ein sogenanntes Konsensverfahren zum Einsatz, eines der populärsten Verfahren ist die Proof-Of-Work Methode, aber sie ist nur eine von vielen. Die Proof-Of-Work Methode bei Bitcoins nutzt beispielsweise den SHA-256 Algorithmus. SHA steht für secure hash algorithm. Mittels dieser Methode, wird ein Hashwert errechnet, der im aktuellen sowie im nachfolgenden Block gespeichert wird. Aber warum macht die Speicherung dieses Wertes, die Blockchain so gut wie manipulationssicher?
Hashwert
Ein Hash hat immer die gleiche Länge und ist eine Abfolge von Zahlen und Buchstaben. Er wird auch als eine Art digitaler Fingerabdruck von Daten bezeichnet, da er eine größere Datenmenge nahezu eindeutig kennzeichnet.
Das Konsensverfahren funktioniert grob vereinfacht nun wie folgt:
- Es wird eine willkürliche Regel festgelegt, dass der Hashwert aller Blöcke mit einer bestimmten Anzahl an Nullen beginnen muss, sagen wir 7.
- Nun versucht der Miner, oder viel mehr die Rechner des Miners, den passenden Hashwert, der mit sieben Nullen beginnt, für die Daten eines Blocks zu finden, um so die Transaktion zu validieren und einen neuen Block an die Kette anzuhängen. Jeder Block hat eine Nonce, dies ist eine Reihe von Zahlen.
Den Hashwert findet der Miner, indem er die Nonce so lange verändert, bis er einen Hashwert mit sieben Nullen als Ergebnis erhält.
- Der gefundene Hash wird im aktuellen und im darauffolgenden neuen Block gespeichert und so geht es immer weiter, jedes Mal, wenn ein neuer Block hinzugefügt wird
Angenommen die Blockchain bestünde aus 5000 Blöcken und jemand, nennen wir ihn Paul, würde hingehen und die Daten in Block 3000 zu seinen Gunsten manipulieren. In dem Augenblick, in dem sich die Daten ändern, ändert sich automatisch auch der Hashwert, da dieser wie ein Fingerabdruck ist, er ist für alle Daten anders.
Der Hashwert hat sich geändert und so werden automatisch alle 2000 folgenden Blöcke ungültig. Denn Block 3001 hat den ursprünglichen Hash von Block 3000 gespeichert und erkennt nun, dass dieser nicht mehr der Gleiche ist, wie zuvor.
Um nun wieder eine gültige Blockchain zu erstellen müsste Paul hingehen und alle Blöcke von 3000 bis 5000 neu minen, damit die Werte wieder stimmen. Je länger die Blockchain, desto aufwendiger der Prozess.
Dieser Betrugsversuch kann jedoch relativ einfach durch die anderen Teilnehmer des Netzwerks bzw. durch deren Computer enttarnt werden. Da eine Blockchain eine dezentrale Datenbank ist, hat jeder der anderen Nutzer eine vollständige Kopie der Blockchain auf seinem Rechner. So sehen die anderen Teilnehmer also, dass die Hashwerte von Pauls Blöcken nicht mehr mit den ihrigen übereinstimmen. Der Betrugsversuch fliegt auf. Die Daten innerhalb einer Blockchain sind also so gut wie fälschungssicher.
Dieses dezentrale Konsensverfahren kann somit eine dritte vertrauenswürdige Instanz, wie eine Bank, ersetzen, um die Integrität einer Transaktion zu bestätigen.
Generell entscheidet das Mehrheitsprinzip welche Blockchain als die offiziell gültige angesehen wird. Somit ist eine Blockchain umso sicherer, desto mehr Nutzer sie hat. Im Beispiel haben alle anderen Teilnehmer die gleiche Blockchain, nur Paul nicht.
51% Attacke
Theoretisch können sich potentielle Betrüger, jedoch dieses Mehrheitsprinzip zunutze machen.
Hier spricht man auch von der 51% Attacke. Dies würde bedeuten, jemandem gelänge mehr als 50% der Miner zu stellen. Er besäße somit mehr als 50% der Hashrate, seine Blockchain würde sich damit als die offizielle durchsetzen.
Weitere Einsatzbereiche für Blockchains
Daten, die in einer Blockchain abgelegt werden, sind
- transparent (für alle Nutzer einsehbar)
- konsistent
- akkurat
- nur wenn alle zustimmen können Updates gemacht werden
Die Funktion, die normalerweise eine zentrale Instanz wie eine Bank oder eine Behörde hätte, wird in einer Blockchain auf die Teilnehmer des Systems übertragen.
All diese Punkte machen eine Blockchain weit über die Grenzen von Bitcoin hinaus interessant. Ob, wie erwähnt, in der Logistik oder Nahrungsmitteproduktion oder bei Eigentumsrechten, wie Grundstücken, oder die Rechte eines Künstlers an seiner Musik. Die Einsatzbereiche sind vielfältig.
So ermöglicht die auf der Blockchain-Technologie basierende Plattform Food Trust von IMB die Überprüfung von Lieferketten, vom lokalen Bauern bis in den Supermarkt.
Die Blockchain Technologie wird aber auch zunehmend für Werbung und Marketing interessant. So gibt es beispielsweise zurzeit ein Pilotprojekt von JICWEBS an dem Firmen wie McDonalds und Nestlé teilnehmen.
Mit der Blockchain-Technologie soll die Sichtbarkeit von Anzeigen maximiert werden, Online-Betrug verringert werden und auch die Werbekosten sollen sinken, da eine Blockchain-Lösung auch hier kostenintensive Zwischeninstanzen überflüssig machen könnte.
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Die Zukunft von Blockchains
Vor allem ist die Blockchain-Technologie für Länder interessant, in denen Korruption und das Schmieren von Behörden ein großes Problem darstellt. Durch die Transparenz der Blockchain, wird ein solcher Missbrauch extremst erschwert.
Zahlt man etwas per Kreditkarte, durchläuft das Geld erst mehrere Instanzen, bevor es schließlich bei der Zielperson ankommt. Bei Kryptowährungen, wie Bitcoin, ist das Geld wesentlich schneller beim Empfänger. Außerdem halten Zwischeninstanzen, wie Banken, Transaktionen von unter 20 Cent aufgrund der Transaktionsgebühren für nicht profitabel und dadurch wird ein großer Teil der ärmeren Weltbevölkerung ausgeschlossen.
Da Blockchains viele Dienstleistungen einer Bank kostenlos ersetzen können und auch Transaktionen mit sehr kleinen Beträgen möglich sind, ermöglicht dies auch Menschen ohne Bankkonto den Zugang zur Weltwirtschaft.
Auf diese Weise eröffnet die Blockchain-Technologie bisher ungeahnte Möglichkeiten.
Ted Talk about how the blockchain will radically transform the economy
Vorteile
- Sicherheit: Eine Blockchain ist so gut wie nicht manipulierbar
- Dezentrale Datenbank: Dies hat gleich mehrere Vorteile. Zum einen die Ausfallsicherheit durch die redundante Speicherung der Blockchain auf den Computern aller Nutzer. Zum anderen die Gleichberechtigung aller Nutzer, da ein zentraler Verantwortlicher wegfällt.
- Die Blockchain macht Mittelsmänner und zentrale Instanzen wie Banken überflüssig
- Vielseitig einsetzbar
- Informationsflüsse werden schneller und zuverlässiger
Nachteil
- Steigender Energieverbrauch, durch die Rechenleistung, die Minen erfordert
- Trotz der extrem großen Manipulationssicherheit, bleibt das Restrisiko einer 51% Attacke
- Herausforderung: Blockchain-Technologie in bestehende IT-Landschaft einzubinden
- Skalierbarkeit/Speicheraufwand: Mit jedem weiteren Block wächst der Speicheraufwand
Transparenz: Die Transparenz kann, je nach Standpunkt, sowohl als Vor- als auch als Nachteil angesehen werden. Auf der einen Seite erschwert die Transparenz eine mögliche Manipulation der Blockchain, auf der anderen Seite, auch wenn die Nutzer anonym sind, haben andere Nutzer Einblick in die eigenen Transaktionen. So können Wettbewerber beispielsweise Preise sehen.
Fazit – Blockchains ermöglichen die Verschiebung von Kontrolle weg von zentralen Instanzen
In vielerlei Hinsicht ist die Blockchain- Technologie tatsächlich revolutionär. Die Dezentralität und die äußerst schwere Manipulierbarkeit einer Blockchain, ermöglicht eine Verschiebung der Kontrolle von monetären Werten oder Informationen, weg von zentralen Instanzen. Es bleibt abzuwarten, welche und wie weit die Auswirkungen einer solchen Technologie zukünftig reichen
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