Blockchain erschließt die Zukunft: Beste Technologie-Einführung im Jahr 2024

Was ist Blockchain?

Bei der Blockchain handelt es sich um eine verteilte Datenbank oder ein Hauptbuch, das von Computernetzknoten gemeinsam genutzt wird. Sie sind für ihre Schlüsselrolle bei der Verwaltung sicherer und dezentraler Transaktionsaufzeichnungen in Kryptowährungssystemen bekannt, werden aber auch über Kryptowährungen hinaus verwendet. Blockchains können Daten in jeder Branche unveränderbar machen – das heißt, sie können nicht verändert werden.

Da die Blöcke nicht verändert werden können, ist Vertrauen nur bei der Eingabe von Daten durch Benutzer oder Programme erforderlich. Dies verringert die Abhängigkeit von vertrauenswürdigen Dritten, häufig Wirtschaftsprüfern oder anderen, die Kosten und Fehler verursachen.

Seit der Einführung von Bitcoin im Jahr 2009 hat die Blockchain-Nutzung mit der Schaffung verschiedener Kryptowährungen, dezentraler Finanzanwendungen (DeFi), nicht-fungibler Token (NFTs) und intelligenter Verträge stark zugenommen.

Wichtige Punkte über Blockchain

• Blockchain ist eine gemeinsam genutzte Datenbank, die sich in der Art und Weise, wie sie Informationen speichert, von typischen Datenbanken unterscheidet: Sie speichert Daten in kryptografisch verknüpften Blöcken.
• In einer Blockchain können verschiedene Arten von Informationen gespeichert werden, aber am häufigsten wird sie als Hauptbuch für Transaktionen verwendet.
• Was Bitcoin betrifft, so ist die Blockchain dezentralisiert, was bedeutet, dass keine einzelne Person oder Gruppe die Kontrolle hat; stattdessen wird die Kontrolle von allen Nutzern geteilt.
• Dezentrale Blockchains sind unveränderlich, d. h. einmal eingegebene Daten können nicht mehr rückgängig gemacht werden. Bei Bitcoin werden die Transaktionen permanent aufgezeichnet und sind für jeden zugänglich.

Wie funktioniert es?

Sie sind vielleicht mit Tabellenkalkulationen oder Datenbanken vertraut. Blockchain ist insofern ähnlich, als es sich um eine Datenbank zur Eingabe und Speicherung von Informationen handelt. Der Hauptunterschied zwischen herkömmlichen Datenbanken oder Tabellenkalkulationen und der Blockchain liegt jedoch in der Struktur und dem Zugang zu den Daten.

Blockchains bestehen aus Programmen, die Skripte genannt werden und die Aufgaben ausführen, die man normalerweise in einer Datenbank erledigen würde: Informationen eingeben und abrufen und sie irgendwo speichern und ablegen. Blockchains sind dezentralisiert, d. h. mehrere Kopien befinden sich auf vielen Rechnern, und sie müssen alle übereinstimmen, um gültig zu sein.

Blockchains sammeln Transaktionsinformationen und geben sie in einen Block ein, ähnlich wie eine Tabellenkalkulation Informationen in Zellen enthält. Sobald die Informationen vollständig sind, durchlaufen sie einen kryptografischen Algorithmus, der eine hexadezimale Zahl erzeugt, die als Hash-Wert bekannt ist.

Dieser Hash-Wert wird dann in den Header des darunter liegenden Blocks eingegeben und mit den anderen Informationen des Blocks verschlüsselt. Dadurch entsteht eine Reihe von miteinander verbundenen Blöcken.

Transaktionsprozess

1. Transaktionen folgen einem bestimmten Prozess, der von der Blockchain abhängt, auf der die Transaktion stattfindet. Bei der Bitcoin-Blockchain beispielsweise wird durch die Initiierung einer Transaktion mit einer Kryptowährungs-Wallet (einer Anwendung, die eine Schnittstelle zur Blockchain bietet) eine Reihe von Ereignissen ausgelöst.
2. In Bitcoin wird Ihre Transaktion an einen Mempool gesendet, wo sie gespeichert und in eine Warteschlange gestellt wird, bis ein Miner oder Validator sie abholt. Sobald sie in einen Block eingegeben wurde und dieser Block mit Transaktionen gefüllt ist, wird er geschlossen und mit einem kryptografischen Algorithmus verschlüsselt. Dann beginnt der Abbau.
3. Das gesamte Netz arbeitet gleichzeitig an der „Lösung“ des Hash-Problems. Jeder erzeugt einen zufälligen Hash, mit Ausnahme des „nonce“, einer Abkürzung für eine einmalig verwendete Zahl.
4. Jeder Miner beginnt mit einer Nonce von Null, die an den zufällig generierten Hash angehängt wird. Ist diese Zahl nicht gleich oder kleiner als der Ziel-Hash-Wert, wird 1 zum Nonce addiert und ein neuer Block-Hash-Wert erzeugt. Das geht so lange, bis ein Miner einen gültigen Hash-Wert erzeugt, das Rennen gewinnt und eine Belohnung erhält.
5. Das Erzeugen von zufälligen Hash-Werten, bis ein bestimmter Wert gefunden wird, wird oft als „Arbeitsnachweis“ bezeichnet – es „beweist“, dass der Miner die Arbeit gemacht hat. Die Menge an Arbeit, die erforderlich ist, um den Hash-Wert zu verifizieren, ist der Grund, warum das Bitcoin-Netzwerk so viel Rechenleistung und Energie verbraucht.
6. Sobald ein Block geschlossen ist, ist eine Transaktion abgeschlossen. Der Block gilt jedoch erst dann als bestätigt, wenn er durch fünf weitere Blöcke bestätigt wird. Das Netzwerk benötigt etwa eine Stunde für die Bestätigung, da jeder Block im Durchschnitt weniger als 10 Minuten dauert (der erste Block mit den Transaktionen und die folgenden fünf Blöcke multipliziert mit 10 ergibt etwa 60 Minuten).
7. Nicht alle Blockchains folgen diesem Prozess. Zum Beispiel wählt das Ethereum-Netzwerk nach dem Zufallsprinzip einen Validator aus allen Nutzern aus, die Ethereum einsetzen, um einen Block zu verifizieren, der dann vom Netzwerk bestätigt wird. Dies ist schneller und verbraucht weniger Energie als das Bitcoin-Verfahren.

Was ist Dezentralisierung?

Blockchain ermöglicht die Verteilung von Daten in der Datenbank auf mehrere Netzwerkknoten (Computer oder Geräte, auf denen Blockchain-Software läuft). Dadurch wird nicht nur Redundanz geschaffen, sondern auch die Treue der Daten gewahrt. Wenn zum Beispiel jemand versucht, einen Datensatz in einer Instanz der Datenbank zu ändern, würden andere Knoten dies verhindern. Auf diese Weise kann kein einzelner Knoten im Netz die darin gespeicherten Informationen verändern.

Aufgrund dieser Verteilung und des kryptografischen Nachweises der geleisteten Arbeit sind Informationen und Aufzeichnungen (wie Transaktionen in Kryptowährungen) unumkehrbar. Bei solchen Aufzeichnungen kann es sich um eine Liste von Transaktionen handeln (wie bei Kryptowährungen), aber Blockchains können auch verschiedene andere Arten von Informationen speichern, z. B. rechtliche Verträge, Identitätsnachweise oder Unternehmensinventare.

Transparenz

Aufgrund der dezentralen Natur der Bitcoin-Blockchain können alle Transaktionen transparent eingesehen werden, indem man einen persönlichen Knoten besitzt oder einen Blockchain-Explorer verwendet, der es jedem ermöglicht, Transaktionen in Echtzeit einzusehen. Jeder Knoten hat seine Kopie der Kette, die mit der Bestätigung und Hinzufügung neuer Blöcke aktualisiert wird. Das bedeutet, dass Sie Bitcoin nachverfolgen können, wo auch immer es hingeht, wenn Sie möchten.

So wurden beispielsweise in der Vergangenheit Börsen gehackt, was zum Verlust großer Mengen an Kryptowährung führte. Die Hacker mögen zwar anonym sein (abgesehen von ihren Wallet-Adressen), aber die von ihnen erbeutete Kryptowährung lässt sich leicht nachverfolgen, da die Wallet-Adressen in der Blockchain veröffentlicht werden.

Natürlich sind die in der Bitcoin-Blockchain (und den meisten anderen Blockchains) gespeicherten Daten verschlüsselt. Das bedeutet, dass nur die Person, der die Adresse zugewiesen wurde, ihre Identität preisgeben kann. Daher können die Nutzer der Blockchain anonym bleiben und gleichzeitig die Transparenz wahren.

Ist Blockchain sicher?

Die Blockchain-Technologie sorgt auf verschiedene Weise für dezentrale Sicherheit und Vertrauen. Erstens werden neue Blöcke immer linear und chronologisch gespeichert. Das heißt, sie werden immer am „Ende“ der Blockchain hinzugefügt. Sobald ein Block am Ende der Blockchain hinzugefügt wurde, ist es sehr schwierig, den Inhalt eines Blocks zu ändern, es sei denn, eine Mehrheit des Netzwerks hat einen entsprechenden Konsens erzielt.

Jede Änderung der Daten in einem Block würde seinen Hash-Wert verändern. Da jeder Block den Hash-Wert des vorherigen Blocks enthält, würde sich eine Änderung auf alle nachfolgenden Blöcke auswirken. Das Netz würde jeden geänderten Block zurückweisen, da die Hash-Werte nicht übereinstimmen würden.

Nicht alle Blockchains sind zu 100 % unangreifbar. Es handelt sich um verteilte Ledger, die mit Hilfe von Code ein bekanntes Maß an Sicherheit schaffen. Wenn der Code Schwachstellen aufweist, können diese ausgenutzt werden.

Nehmen wir zum Beispiel an, ein Hacker betreibt einen Knoten im Blockchain-Netzwerk und möchte die Blockchain verändern, um Kryptowährung von anderen zu stehlen. Wenn sie ihre Kopie ändern würden, müssten sie andere Knoten davon überzeugen, dass ihre Kopie die gültige ist.

Dazu müssten sie einen Großteil des Netzes kontrollieren und es im richtigen Moment einschalten. Dies wird als 51 %-Angriff bezeichnet, weil man mehr als 50 % des Netzes kontrollieren müsste, um den Angriff durchzuführen.

Bei dieser Art von Angriffen ist das Timing das A und O. Das Netzwerk hat den Block, den der Hacker zu ändern versucht, wahrscheinlich schon hinter sich gelassen, wenn er etwas unternimmt. Das liegt daran, dass diese Netzwerke unglaublich schnell hacken – am 21. April 2023 lag die Hash-Rate des Bitcoin-Netzwerks bei 348,1 Exahashes pro Sekunde (das sind 18 Nullen).

Bitcoin und Blockchain

Die Blockchain-Technologie wurde erstmals 1991 von den Forschern Stuart Haber und W. Scott Stornetta vorgestellt, die ein System einführen wollten, bei dem die Zeitstempel von Dokumenten nicht manipuliert werden können. Aber erst fast zwei Jahrzehnte später, mit der Einführung von Bitcoin im Januar 2009, wurde die Blockchain erstmals in der realen Welt eingesetzt.

Das Bitcoin-Protokoll basiert auf der Blockchain. In einem Forschungspapier zur Einführung der digitalen Währung beschrieb der pseudonyme Schöpfer von Bitcoin, Satoshi Nakamoto, diese als „ein neues elektronisches Bargeldsystem, das vollständig auf dem Peer-to-Peer-Prinzip beruht und keine vertrauenswürdige dritte Partei hat“.

Der Schlüssel zum Verständnis ist, dass Bitcoin die Blockchain als Mittel zur transparenten Aufzeichnung eines Hauptbuchs von Zahlungen zwischen Parteien oder anderen Transaktionen verwendet.

Die Blockchain kann eine beliebige Anzahl von Datenpunkten dauerhaft aufzeichnen. Dies kann in Form von Transaktionen, Wahlstimmen, Produktinventaren, staatlichen Ausweisen, Hausurkunden und mehr geschehen.

Derzeit versuchen Zehntausende von Projekten, die Blockchain auf verschiedene Weise zur Unterstützung der Gesellschaft einzusetzen, nicht nur zur Aufzeichnung von Transaktionen, sondern zum Beispiel auch als Möglichkeit, bei demokratischen Wahlen sicher abzustimmen.

Die Unveränderlichkeit der Blockchain bedeutet, dass Wahlbetrug sehr viel schwieriger wird. Ein Wahlsystem könnte beispielsweise jedem Bürger eines Landes eine einzige Kryptowährung oder ein Token zuweisen.

Jeder Kandidat würde dann eine bestimmte Wallet-Adresse erhalten, und die Wähler würden ihren Token oder ihre Kryptowährung an die Adresse des Kandidaten senden, dem sie ihre Stimme geben möchten. Durch die transparente und nachvollziehbare Natur der Blockchain entfällt die Notwendigkeit der manuellen Stimmauszählung und die Möglichkeit für böswillige Akteure, physische Stimmzettel zu manipulieren.

Wie wird Blockchain verwendet?

Es ist bekannt, dass die Blöcke der Bitcoin-Blockchain Transaktionsdaten speichern. Heute laufen über 23.000 andere Kryptowährungssysteme auf der Blockchain. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die Blockchain auch für die Speicherung von Daten über andere Arten von Transaktionen geeignet ist.

Einige Unternehmen, die mit Blockchain experimentieren, sind Walmart, Pfizer, AIG, Siemens und Unilever, um nur einige zu nennen. IBM hat zum Beispiel die Food Trust Blockchain entwickelt, um den Weg von Lebensmitteln bis zu ihrem Bestimmungsort zu verfolgen.

Warum dies tun? In der Lebensmittelindustrie hat es unzählige Ausbrüche von E. coli, Salmonellen und Listerien gegeben; in einigen Fällen wurden schädliche Stoffe versehentlich in Lebensmittel eingebracht. In der Vergangenheit konnte es Wochen dauern, bis die Quelle dieser Ausbrüche oder die Ursache der Krankheiten durch das Essen der Menschen gefunden wurde.

Mit Blockchain können Marken den Weg von Lebensmitteln von der Herkunft über alle Stationen bis zur Auslieferung verfolgen. Darüber hinaus können diese Unternehmen nun alles sehen, womit es in Berührung gekommen ist, so dass sie Probleme schneller erkennen und möglicherweise Leben retten können. Dies ist ein Beispiel für Blockchain in der Praxis, aber es gibt viele andere Formen der Blockchain-Implementierung.

Die Quintessenz

Da die Technologie bereits viele praktische Anwendungen gesehen und erforscht hat, hat sich die Blockchain vor allem dank Bitcoin und Kryptowährungen endgültig durchgesetzt. Blockchain ist ein Schlagwort, das landesweit in aller Munde ist und das Unternehmen und Behörden in die Lage versetzen soll, mit weniger Zwischenhändlern genauer, effizienter, sicherer und billiger zu arbeiten.

Jetzt, wo wir in das dritte Jahrzehnt der Blockchain eintreten, stellt sich nicht mehr die Frage, ob traditionelle Unternehmen die Technologie einholen werden, sondern wann. Heute erleben wir den Aufschwung von NFTs und die Tokenisierung von Vermögenswerten. Daher werden die kommenden Jahrzehnte eine bedeutende Wachstumsperiode für Blockchain sein.

Referenzen

wikipedia