Was ist die Blockchain-Technologie? Blockchains sind dezentrale und unveränderliche digitale Datenbanken. Diese verteilten Hauptbücher zeichnen Transaktionen über mehrere Computer hinweg auf und ermöglichen den transparenten Austausch von Vermögenswerten ohne Drittparteien.

Eine Blockchain ist ein digitales Hauptbuch, das Transaktionen auf dezentrale und transparente Weise aufzeichnet. Es handelt sich um eine Datenbank, die über ein Netzwerk von Computern verteilt ist, wobei jeder Computer eine Kopie der Datenbank besitzt. Die Daten in der Blockchain werden in Blöcken gespeichert, und jeder Block enthält eine Reihe von Transaktionen. Sobald ein Block der Blockchain hinzugefügt wurde, kann er nicht mehr geändert oder gelöscht werden, was die Blockchain unveränderlich macht.

Die Blöcke werden nach einer Reihe von speziellen Regeln hinzugefügt (bekannt als Konsensalgorithmus). Dadurch können Netzwerke von dezentralen physischen Computern, die gemeinsam zusammenarbeiten, einen einzigen virtuellen Computer bilden.

Die Blockchain unterscheidet sich von anderen Computernetzwerken dadurch, dass sie erlaubnislos ist. Jeder Computer kann Teil dieses grösseren virtuellen Computers werden, solange er dem Konsensverfahren folgt. In einer Blockchain können die Blöcke selbst als die Computerfestplatte betrachtet werden. Ein Block ist ein Datensatz, der neue Transaktionen festhält. Wenn ein Block abgeschlossen ist, wird er der Kette hinzugefügt. Der Konsensalgorithmus kann wie ein Betriebssystem (Windows oder MacOS) betrachtet werden. Das Peer-to-Peer-Netzwerk wiederum ist vergleichbar mit den Silizium-Halbleiterschaltungen, die Daten zwischen verschiedenen Teilen eines Computers übertragen. Die Hauptmerkmale der Blockchain-Technologie können wie folgt definiert werden:

Dezentralisierung

Keine einzelne Einheit besitzt die Kontrolle über die Datenbank

Transparenz

Jede Transaktion ist für alle Teilnehmer des Netzwerks sichtbar

Sicherheit

Verwendet fortschrittliche kryptografische Computeralgorithmen

Funktionsweise der Blockchain

Ein wesentlicher Unterschied zwischen einer typischen Datenbank und einer Blockchain ist die Art und Weise, wie die Daten strukturiert sind. Eine Blockchain sammelt Informationen in Gruppen, auch Blöcke genannt, die Informationen enthalten. Blöcke haben bestimmte Speicherkapazitäten und werden, wenn sie gefüllt sind, an den vorherigen Block angehängt. Dadurch entsteht eine Kette von Daten, die als „Blockchain“ bezeichnet wird.

Eine Datenbank strukturiert ihre Daten in Tabellen, während eine Blockchain – wie der Name schon sagt – ihre Daten in Gruppen (Blöcke) strukturiert, die miteinander verkettet sind. Somit sind alle Blockchains Datenbanken, aber nicht alle Datenbanken sind Blockchains. Dieses dezentrale System erzeugt somit eine irreversible Datenhistorie. Wenn ein Block gefüllt wird, ist er in Stein gemeisselt und wird Teil dieser unveränderlichen Zeitlinie. Jeder Block in der Kette wird ausserdem mit einem genauen Zeitstempel versehen, wenn er der Kette hinzugefügt wird.

Die Blockchain wird durch einen neuen Block mit gruppierten Informationen erweitert / Quelle: CVJ.CH

Dezentrale Struktur

Einer der Hauptvorteile der Blockchain-Technologie ist die Dezentralisierung. In herkömmlichen Datenbanken erfolgt die zentrale Kontrolle in der Regel durch eine Institution oder eine zentrale Autorität, die für die Datenbank verantwortlich ist, beispielsweise durch ein Unternehmen oder eine Regierung. Dezentralisierte Datenbanken hingegen sind über ein Netzwerk von Computern verteilt, und keine einzelne Einheit hat die Kontrolle über die Datenbank. Dies macht die Datenbank sicherer und weniger anfällig für Hackerangriffe oder Datenschutzverletzungen.

Neue Informationen, die in der Form von Blöcken der Blockchain hinzugefügt werden, werden ständig mit der Datenbank abgeglichen, die an mehreren Standorten gespeichert und in Invervallen aktualisiert wird. Alle Aufzeichnungen dieser Datenbank sind öffentlich und nachprüfbar. Einen zentraler Standort einer Blockchain gibt es nicht. Deshalb ist das System schwer zu manipulieren, da alle Informationen gleichzeitig an einer Vielzahl von Stellen existieren.

„Stellen Sie sich ein Spreadsheet vor, das tausendfach über ein Netzwerk von Computern dupliziert wird. Dann stellen Sie sich vor, dass dieses Netzwerk darauf ausgelegt ist, das Spreadsheet regelmässig zu aktualisieren. Dann haben Sie ein grundlegendes Verständnis von der Blockchain-Technlogie.“ – Ameer Rosic, Blockgeeks

Im Gegensatz zu einer herkömmlichen Datenbank kann ein Blockchain-Netzwerk starke Vertrauensgarantien bieten, die auf den kryptografischen und spieltheoretischen Eigenschaften des Systems beruhen. So kann beispielsweise ein Nutzer oder Entwickler darauf vertrauen, dass sich ein Code, der auf einem Blockchain-Netzwerk ausgeführt wird, weiterhin wie geplant verhält. Das ist auch der Fall, wenn einzelne Computer im Netzwerk versuchen, das System zu untergraben. So ermöglicht ein Blockchain-Netzwerk disintermediierte Peer-to-Peer-Interaktionen und digitale Dienste, die im Besitz von Benutzer-Gemeinschaften und nicht von Unternehmen sind.

Beispiel eines Transfers von Kryptowährungen über die Blockchain / Quelle: CVJ.CH

Die Blockchain-Technologie verwendet kryptografische Algorithmen, um die Sicherheit und Integrität der Daten zu gewährleisten. Jeder Block in der Blockchain enthält einen eindeutigen kryptografischen Hash, der auf der Grundlage der Daten im Block generiert wird. Dieser Hash verknüpft den Block mit dem vorherigen Block in der Blockchain, wodurch eine Kette von Blöcken entsteht, die miteinander verbunden sind. Dieser Prozess der Verknüpfung von Blöcken schafft eine dauerhafte und unveränderliche Aufzeichnung von Transaktionen.

Vorteile gegenüber gewöhnlichen Datenbanken:

Peer-to-Peer – Die Blockchain ermöglicht direkte Transaktionen unter den Teilnehmern, ohne dass eine dritte Instanz dazwischengeschaltet werden muss
Verteilte Datenbank – Jeder Teilnehmer des Netzwerks besitzt stets eine synchronisierte, aktualisierte Version der gesamten Transaktionsdaten.
Manipulationssicher – Die Integrität wird über zahlreiche Knoten (engl. = Nodes) im Netzwerk sichergestellt, die alle Transaktionen unabhängig validieren.
Ausfallsicherheit – Die redundante Speicherung bei allen Teilnehmern des Netzwerks schützt vor Ausfällen und Datenverlusten.

Nachteile gegenüber gewöhnlichen Datenbanken:

Aufwand – Integration in bestehende IT-Landschaften ist aufgrund der jungen Technologie komplex.
Effizienz – Datenbankabfragen sowie Transaktionen nehmen mehr Zeit in Anspruch und sind aufwändiger als bei zentralisierten Diensten.
Konsensprobleme – Findet in öffentlichen Blockchain Netzwerken kein Konsens statt, kann es zu Spaltungen (engl. = Forks) kommen.
51% Angriffe – Falls eine Partei 51% der Rechenleistung beanspruchen kann, kann sie eigene Transaktionshistorien schaffen.
Datenschutz – Die Transparenz kann auch nachteilig sein für gewisse Vorhaben, da alle Teilnehmer jede Transaktion und alle Bestände kennen.

Herausforderungen der Blockchain-Technologie

Skalierung: Eine der grössten Herausforderungen der Blockchain-Technologie ist ihre Skalierbarkeit. Je grösser die Blockchain wird, desto mehr Zeit und Ressourcen werden benötigt, um Transaktionen zu verarbeiten. Dies kann die Nutzung der Blockchain langsam und teuer machen, insbesondere für Anwendungen, die ein hohes Transaktionsvolumen erfordern.

Das Blockchain Trilemma / Quelle: CVJ.CH

Interoperabilität: Eine weitere Herausforderung der Blockchain-Technologie ist die Interoperabilität. Es gibt viele verschiedene Blockchain-Plattformen und -Protokolle, und sie sind nicht immer miteinander kompatibel. Dies kann die Übertragung von Daten und Werten zwischen verschiedenen Blockchains erschweren.

Regulierung und Akzeptanz: Die Blockchain-Technologie steckt noch in den Kinderschuhen, und es gibt viele Herausforderungen bei der Regulierung und Einführung, die es zu bewältigen gilt. Regierungen und Aufsichtsbehörden ringen teilweise noch mit der Frage, wie die Blockchain-Technologie reguliert werden soll.

Einsatzmöglichkeiten der Blockchain

Die Blockchain wird bereits in vielen Gebieten eingesetzt. Es kann zwischen geschlossenen und offenen Systemen unterschieden werden. Während Kryptowährungen meist auf offenen Systemen basieren, haben einige Unternehmen interne Blockchain-Systeme im Betrieb. In dem Masse, wie die Blockchain-Technologie reift und sich weiterentwickelt, ist es sehr wahrscheinlich, dass sie in verschiedenen Branchen und Anwendungen verstärkt eingesetzt und integriert wird.

Die Einsatzgebiete sind weitgehend und finden vor allem in Bereichen statt, in denen die Eigenschaften von fälschungssicherer Transparenz gefordert werden. Diese Anforderung kann im Bereich Logistik, Lieferketten, Verwaltung und natürlich im Finanzsektor wichtig sein. Im Jahr 1991 als Forschungsprojekt vorgeschlagen, ist das Konzept Blockchain mittlerweile in den späten Zwanzigern angekommen. Die Technologie hat in den letzten zwei Jahrzehnten einen grossen Teil der öffentlichen Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Unternehmen auf der ganzen Welt elaborieren, wozu die Technologie fähig ist und wohin sie sich in den kommenden Jahren entwickeln wird.

Mit vielen praktischen Anwendungen erfährt die Blockchain-Technologie unterdessen globale Aufmerksamkeit, nicht zuletzt aufgrund von Bitcoin und Kryptowährungen. Als Schlagwort, das jedem Investor auf der Zunge liegt, steht Blockchain dafür, Geschäfts- und Regierungsoperationen mit weniger Zwischenhändlern genauer, effizienter, sicherer, transparenter und günstiger zu machen. Während wir uns auf das dritte Jahrzehnt der Blockchain vorbereiten, ist es nicht länger eine Frage des „Ob,“ sondern des „Wann,“ sich alteingesessene Unternehmen die Technologie zu eigen machen werden. Welche Funktionen die Blockchain bereits in unserem Alltag einnimmt, ist in unserer Berichterstattung zum Thema ersichtlich.

Zusammenfassung

Eine Blockchain ist ein dezentrales digitales Hauptbuch, das Transaktionen transparent und unveränderlich aufzeichnet. Sie funktioniert über ein Netzwerk von Computern, von denen jeder eine Kopie der Datenbank in Blöcken hält und neue Blöcke auf der Grundlage bestimmter Konsensregeln hinzufügt.
Ein wesentlicher Unterschied zwischen einer herkömmlichen Datenbank und einer Blockchain liegt in der Art und Weise, wie die Daten strukturiert sind. Während eine Datenbank Informationen in Tabellen organisiert, gruppiert eine Blockchain Daten in Blöcken, die miteinander verknüpft sind und eine unveränderliche Kette von Daten bilden. Jeder Block hat eine bestimmte Kapazität und wird an den vorherigen angehängt, wodurch ein dezentrales System mit einer unumkehrbaren Datenhistorie entsteht.
Der Hauptvorteil der Blockchain-Technologie ist die Dezentralisierung. Im Gegensatz zu herkömmlichen Datenbanken, die von einer einzigen Einheit kontrolliert werden, sind dezentrale Datenbanken über ein Netzwerk von Computern verteilt, was sie sicherer und widerstandsfähiger gegen externer Angriffe macht. Die ständige Synchronisierung und die öffentliche Überprüfbarkeit von Blockchain-Datensätzen, die an mehreren Orten gespeichert sind, verhindern Manipulationen und bieten starke Vertrauensgarantien auf der Grundlage kryptografischer Eigenschaften.
Herausforderungen für die Blockchain-Technologie liegen einerseits in der Skalierbarkeit, da dezentrale Datenbanken mit zunehmender Grösse langsamer und kostspieliger werden, während die mangelnde Interoperabilität die nahtlose Übertragung von Daten und Vermögenswerten zwischen verschiedenen Plattformen behindert. Zudem hinkt die Regulierung dem rasanten technologischen Fortschritt hinterher.
Die Blockchain-Technologie wird bereits in verschiedenen Bereichen eingesetzt, von Kryptowährungen bis hin zu Logistik und Finanzen. Das Gesamtpotenzial der Technologie verspricht eine grundlegende Transformation der Bereiche Technologie, Wirtschaft und Gesellschaft. Die Blockchain-Technologie bildet das Fundament für die neue Internetschicht, die als Web3 bezeichnet wird.